椭圆偏振片及其制造方法

专利名称：椭圆偏振片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示器如液晶显示器、有机电子发光显示器的椭圆偏振片，该椭圆偏振片具有良好的生产效率和产量，并且适合于减小器件的厚度。本发明同样涉及所述椭圆偏振片的制造方法。本发明还涉及使用所述椭圆偏振片的显示器，如液晶显示器、有机电子发光显示器、接触面板等。
背景技术：
通常通过层压线性偏振片和补偿膜构造用于显示器如液晶显示器的椭圆偏振片。换言之，通过粘合剂等将线性偏振片和补偿膜层压，使得线性偏振片的吸收轴和补偿膜的延迟轴成特定角度。
最近，液晶显示器不仅广泛应用于监视器和笔记本型个人电脑，而且广泛应用于小型电子仪器如汽车的导航系统、便携式电话和个人数字助理(PDA)，以及大型电子仪器如电视。随着这种扩展，市场对于减小仪器体积和降低器件厚度的需求逐年增加。伴随着这些需求的是比传统椭圆偏振片更强烈的对于减小椭圆偏振片厚度的要求。另外，从改善挠性的角度考虑，减小片的厚度也是有利的。
基于这样的背景，迄今已经提出了一些减小偏振片厚度的方法。例如，一种方法是减小用于偏振器的保护膜的厚度。此外，在JP2001-108830A中，仅在偏振片的一个表面上层压偏振器的保护膜，并且通过粘着剂在另一表面上层压含有延迟膜的层压模型；省略了在偏振片一个表面上的保护膜，从而实现偏振片厚度的减小。
另一方面，市场对于更低价格的需求也是逐年增加。如此，当制造椭圆偏振片时，存在这样的一些需求，如层压步骤的连续进行、产量的提高、材料损失的减少等。
目前，在制造椭圆偏振片时，普通的方法包括包括层压线性偏振片和补偿膜的方法，线性偏振片和补偿膜均以薄片形式层压(所谓的片-至-片层压工艺)；和这样一种方法，其中线性偏振片和补偿膜中的一个是卷状膜，并且在该卷状膜上层压薄片形式的另一膜(所谓的片-至-卷层压工艺，或有时称作卷-至-片层压工艺)。
至于通过片-至-片层压工艺制造椭圆偏振片的方法，JP4-123008A提出了一种方法，包括调节和粘附线性偏振片的板材和补偿膜使其位于特定的角度，切割所得层压体的边缘以得到椭圆偏振片。但是，这种方法需要分别进行切割线性偏振片的工序、切割补偿膜的工序和粘附线性偏振片和补偿膜的工序的三种工序中的每一种。在这种方法中，操作工序复杂，操作工序过程中的材料损失大，并且成本趋于增加。另外，对于产量可能不利，并且不容易连续进行层压步骤。
至于通过片-至-片层压工艺制造椭圆偏振片的方法，JP10-206631A提出了一种方法，包括切割线性偏振片和补偿膜的长尺寸材料的任一种，使其相对于每个光学轴位于特定角度以获得板材，并且将所述板材连续层压到另一长尺寸材料上，其层压方式是使每个光学轴位于特定的角度θ，从而制造椭圆偏振片。然而，这种方法包括通过精确的角度控制将光学膜的板材层压在另一卷状光学膜上。因此，可以在一定程度上连续进行层压步骤，提高产量和减少材料损失，但是这种方法并不提高生产能力。而且，该方法的成本降低有限。
如上所述，当制造椭圆偏振片时，对于线性偏振片和补偿膜的层压以及制造片的方法已经进行了多种研究。然而，在层压步骤的连续性、提高产量、减小材料损失和降低成本的任一方面，还都没有发现充分的解决方案。这是因为制造椭圆偏振片时使用的线性偏振片和补偿膜在工序中通常都要拉伸，因此一般在线性偏振片中拉伸方向沿着吸收轴方向，而在补偿膜中拉伸方向沿着慢轴方向，并且在制造椭圆偏振片时，线性偏振片的吸收轴和补偿膜的慢轴在层压时必须既不相互平行也不相互垂直，因此不能采用将卷状膜都在纵向上层压的方法(所谓的卷-至-卷层压工艺)。
与此相反，还提出了一种方法，包括层压长尺寸材料形式的线性偏振片和补偿材料(所谓的卷-至-卷层压工艺)。例如，JA6-289221A提出了一种方法，包括以倾斜形式切割长的线性偏振片，使得长的线性偏振片相对于纵向(吸收方向)位于特定的角度，然后连接倾斜切割片，使得上下切割侧处于平行位置。然而，这种方法需要连接倾斜切割片的工序，从而不增加生产能力，并且由于与补偿膜层压时角度控制的低精确性而降低产量，导致成本的极大提高。另外，例如，在将要结合的位点使用胶带可能产生以下问题产品中该位点的丢失，接合点产生由胶带造成的梯段高度，造成线性偏振片连接失败等。此外，尽管制造了卷状椭圆偏振片，但是接合点保留在卷上，因此当切割出大尺寸的薄片状椭圆偏振片时，切出没有接合点的椭圆偏振片是非常困难的。
JP6-300918A提出了一种制造椭圆偏振片的方法，包括切割线性偏振片和补偿膜的长尺寸材料中的任一种，切割方式是矩形接触的两侧中的每一侧与拉伸轴成特定的角度，得到矩形材料，并且将矩形材料连续固定到长载体膜上，以及将另一长尺寸材料膜粘附到位于上述载体上的长尺寸材料上以切割成特定的形状。然而，这种方法包括以矩形接触的两侧中的每一侧与拉伸轴成特定角度的方式切割和取出矩形板材，因此没有被切割的剩余面积大是不可避免的。该面积是昂贵的光学膜的直接损失，因而可能增加成本。此外，如上述JP6-289221A中那样，当切割出大尺寸的薄片状椭圆偏振片时，非常难以切出没有接合点的椭圆偏振片。
如在JP6-289221A和JP6-300918A中，在制造椭圆偏振片时，这样一种方法，包括采用薄片形状以特定的角度切出一个光学膜，并且安置在特定位置，从而能够进行卷-至-卷层压，即能够以卷的形式形成并且纵向部分相互层压，可能造成接合点的问题。
另一方面，还提出了一种通过卷-至-卷层压工艺制造没有接合点的椭圆偏振片，即无缝椭圆偏振片的方法。例如，JP55-59407A提出了一种方法，包括相对于拉伸方向以特定的角度连续切割圆柱拉伸补偿膜以获得长尺寸的补偿膜，并且在拉伸的透明膜上纵向叠加和层压长尺寸的补偿膜。然而，这种方法需要用于制造圆柱形膜的装置(吹塑机)，使得当以特定角度连续切割圆柱状拉伸膜时难以高精度地产生角度，并且使得工序比通过拉伸卷状膜制造补偿膜情况下的工序更复杂，导致相当大的成本增加。
JP2003-248117A描述了一种制造长椭圆偏振片的方法，包括在既不平行于也不垂直于纵向的方向上拉伸长尺寸乙酸纤维素膜以制造补偿膜(相延迟片)，然后将补偿膜层压到长的线性偏振膜上，使各自的纵轴平行。然而，这种方法需要倾斜拉伸长尺寸乙酸纤维素膜。倾斜-拉伸使得其与垂直单轴拉伸或水平单轴拉伸相比，难以高精度地以特定角度拉伸，因此生产率低，导致成本增加。
此外，JP2004-272202A和JP2004-233872A的每个实施例都描述了这样一种技术，包括层压通过倾斜拉伸聚乙烯醇膜制造的线性偏振片和通过在透明载体上形成含有液晶化合物的光学各向异性层而制造的补偿膜，得到椭圆偏振片。参考这些技术，例如，推测这样一种技术，包括以特定角度倾斜拉伸卷状聚乙烯醇膜以制造其纵向不是拉伸方向(即吸收方向)的卷状线性偏振片，并且单独地制造其纵向是慢轴方向的补偿膜，然后将这些线性偏振片和补偿膜在它们的纵向上卷-至-卷层压以能够制造无缝的卷状椭圆偏振片。然而，这种方法需要倾斜拉伸聚乙烯醇膜。倾斜-拉伸使得其与垂直单轴拉伸或水平单轴拉伸相比，难以高精度地以特定角度拉伸，从而生产率下降并且成本增加。
如上所述，目前还难以在满足层压工序的连续性、提高产量、降低材料损失和降低成本所有方面的条件下，通过卷-至-卷层压工艺制造椭圆偏振片。

发明内容
本发明是作为研究如上所述的传统技术中问题的解决方案的结果而完成的，并且本发明的一个目的是提供一种椭圆偏振片，其具有良好的生产效率和产量，并且适合于减小偏振片的厚度，还提供制造该椭圆偏振片的方法。
本发明人进行了坚持不懈的研究，以开发一种具有良好的生产效率和产量并且适合于减小偏振片厚度的椭圆偏振片，和完善制造该椭圆偏振片的方法。换言之，本发明提供一种卷状椭圆偏振片，其是通过在卷状线性偏振片表面上层压含有用具有补偿功能的涂布剂制成的涂层的补偿膜而形成的，所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的卷状膜，上述线性偏振片和上述补偿膜是通过使各自的纵向近似平行借助于卷-至-卷工艺而层压的，或者上述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到上述卷状线性偏振片表面上而形成的。
将这种卷状椭圆偏振片以特定的形状切割，制得板材的椭圆偏振片。以这种方式成为板材的椭圆偏振片可应用于多种图像显示器。具体而言，其与液晶元件组合可以得到液晶显示器。而且，其与有机电子发光装置的组合也可以得到有机电子发光显示器。此外，其与显示装置及触摸输入装置的组合还可以得到接触面板。接触面板中的显示装置可以是液晶元件或者有机电子发光装置。
另外，本发明还提供一种制造卷状椭圆偏振片的方法，包括将卷状补偿膜和线性偏振片通过使各自的纵向近似平行借助于卷-至-卷工艺而层压，所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的。
本发明的椭圆偏振片可以以卷形式形成，并且还安置线性偏振片和补偿膜，以无缝形式构成椭圆偏振片，因此这种椭圆偏振片具有良好的生产效率和产量，并且还适合于降低多种显示器的厚度，包括将椭圆偏振片切成板材的情况。


图1是举例说明用以下方法制造的卷状椭圆偏振片的示意图将具有与卷状膜纵向成45°角的慢轴的卷状1/4波片卷-至-卷层压在吸收轴方向平行于卷状膜纵向的卷状线性偏振片上，层压方式是使各自的纵轴方向平行；图2是举例说明片状1/4波片的平面图，该片状1/4波片是通过从拉伸成平行四边形而制造的卷状1/4波片上切割而得的；和图3是举例说明卷状椭圆偏振片的示意图，该卷状椭圆偏振片是通过将片状1/4波片紧密层压在吸收轴方向平行于卷状膜纵向的卷状线性偏振片上而制造的。
具体实施例方式
下面将详细阐述本发明。本发明定义的椭圆偏振片是通过将具有由具有补偿功能的涂布剂制造的涂层的补偿膜层压在卷状线性偏振片表面上而制造的，所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷在透明衬底的至少一个表面上而形成的卷状膜，上述线性偏振片和上述补偿膜是通过使各自的纵向近似平行借助于卷-至-卷工艺而层压的，或者上述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到上述卷状线性偏振片表面上而形成的卷状膜。另外，此处使用的术语“椭圆偏振片”是一个包括圆偏振片的概念。而且，补偿功能典型地包括延迟(相差)。根据椭圆偏振片的应用，补偿膜表现出的延迟在约1～约3,000nm的范围内适当选择。
当上述线性偏振片的吸收轴和上述补偿膜的慢轴基本上以45°交叉时，得到卷状圆偏振片。此时，优选将补偿膜构造成1/4波片功能。1/4波片可以显示约90～约200nm的延迟，该延迟约为可见光束波长区域(360～780nm)中任何光线的1/4波长。
实际上，椭圆偏振片经常被处理成生产用的卷状材料，并且当将其用于显示器时，大多数椭圆偏振片是以板材形式使用的。在这种情况下，将上述卷状椭圆偏振片以特定的形状切割，以能够获得片状椭圆偏振片。
构成椭圆偏振片的线性偏振片是其上层压有保护层的偏振器或者偏振器本身。偏振器的功能是使来自自然光的线性偏振光以某一方向选择性地通过。例如，偏振器包括通过将碘吸附在聚乙烯醇膜上并且将吸附的碘定向而制得的碘-基偏振膜，通过将二色性染料吸附到聚乙烯醇膜上并且将吸附的染料定向而制得的染料-基偏振膜，通过涂布溶致液晶状态的二色性染料并且将涂布的二色性染料定向和固定而制得的涂布型偏振器，等。这些碘-基偏振和染料-基偏振膜以及涂布型偏振器使来自自然光的某一方向的线性偏振光选择性通过，具有吸收其它方向线性偏振光的功能，并且称作吸收型偏振器。本发明中使用的偏振器不仅可以是如上所述的吸收型偏振器，而且可以是具有使某一方向的线性偏振光通过并且反射或散射来自自然光的其它方向的线性偏振光的功能，称作反射型偏振器或散射型偏振器的偏振器。而且，本发明中使用的偏振器决不限于本说明书具体描述的偏振器，而可以是具有使来自自然光的某一方向的线性偏振光选择性通过的功能的偏振器。这些偏振器中，优选使用可见性优异的吸收型偏振器，并且其中最优选使用偏振度和透射比优异的碘-基偏振膜作为偏振器。
碘-基偏振膜通常具有通过涂布作为组分的聚乙烯醇树脂而制得的膜。这种聚乙烯醇树脂是通过聚乙酸乙烯酯树脂的皂化而获得的。除乙酸乙烯酯的均聚物聚乙酸乙烯酯外，聚乙酸乙烯酯树脂的说明性实例包括乙酸乙烯酯和能够与其聚合的另一单体的共聚物。与乙酸乙烯酯共聚的其它单体包括，例如，不饱和羧酸，烯烃，乙烯基醚，不饱和磺酸等。聚乙烯醇树脂的皂化度通常为约85～约100mol％，优选大于等于98mol％。这种聚乙烯醇树脂可以是改性的，例如还可以使用用醛改性的聚乙烯醇缩甲醛，聚乙烯醇缩乙醛等。此外，聚乙烯醇树脂的聚合度通常为约1,000～10,000，优选为约1,500～约5,000。
对浇注聚乙烯醇树脂的方法没有特别限制，可以使用已知的方法。对聚乙烯醇树脂制成的原料织物膜的厚度没有特别限制，例如为约1μm～约150μm。
偏振膜通常是通过以下步骤和工序制造的单轴拉伸这样的聚乙烯醇树脂膜的步骤，用二色性染料染色聚乙烯醇树脂膜使其吸收二色性染料的工序，用硼酸水溶液处理其中吸收了二色性染料的聚乙烯醇树脂膜的步骤，和在用该硼酸水溶液处理后用水洗涤得到的物质的工序。作为二色性染料，使用的是碘或二色性有机染料。
可以在染色之前、染色的同时或者染色之后进行单轴拉伸。在染色之后进行单轴拉伸时，该单轴拉伸可以在硼酸处理之前、硼酸处理过程中进行。当然，单轴拉伸还可以在这些多个步骤中进行。为了单轴拉伸，可以将偏振膜在具有不同圆周速度的辊之间进行单轴拉伸，或者通过加热辊单轴拉伸。另外，在空气中进行拉伸的干拉伸，或者通过使用溶剂在溶胀状态下进行拉伸的湿拉伸是可接受的。拉伸放大倍数通常为约4～约8倍。
用二色性染料染色聚乙烯醇树脂膜可以包括，例如，将聚乙烯醇树脂膜浸渍在含有二色性染料的水溶液中。另外，优选在染色之前将聚乙烯醇树脂膜浸渍在水中。
当使用碘作为二色性染料时，通常采用包括将聚乙烯醇树脂膜浸渍在染色用的含有碘和碘化钾的水溶液中的方法。该水溶液的碘含量基于100重量份的水通常为约0.01～约1重量份，并且碘化钾的含量基于100重量份的水通常为约0.5～约20重量份。染色中使用的水溶液的温度通常为约20～约40℃，并且在该水溶液中的浸渍时间(染色时间)通常为约20～1,800秒。
二色性染料染色后的硼酸处理是通过将染色的聚乙烯醇树脂膜浸渍在含有硼酸的水溶液中而进行的。基于100重量份的水，含有硼酸的水溶液中硼酸的量通常为约2～约15重量份，优选约5～12重量份。当将碘用作二色性染料时，优选在含有硼酸的水溶液中包含碘化钾。基于100重量份的水，含有硼酸的水溶液中的碘化钾的量通常小于等于40重量份，优选小于等于30重量份。在含有硼酸的水溶液中的浸渍时间通常为约60～约1,200秒，优选约150～约600秒，更优选约200～约400秒。另外，含有硼酸的水溶液的温度通常大于等于50℃，优选为50～85℃。
通常用水洗涤硼酸处理后的聚乙烯醇树脂膜。水洗是通过例如将用硼酸处理的聚乙烯醇树脂膜浸渍在水中而进行的。在水洗后通过干式处理获得偏振膜。水洗中的水温通常为约5～约40℃，并且浸渍时间通常为约1～约120秒。其后进行的干燥通常是采用热风干燥机或远红外加热器进行的。干燥温度通常为40～100℃，干燥时间通常为约120～600秒。
在如此获得的吸收型偏振器(偏振膜)中，二色性染料是沿着拉伸方向定向的，因而拉伸方向是吸收轴。因此，如果采用垂直单轴拉伸进行拉伸，以卷形状获得的偏振器的纵向是吸收轴。
当将上述吸收型偏振器用作构成椭圆偏振片的材料时，该吸收偏振器用于多种环境中，因此优选用作在其至少一个表面上层压透明保护层的线性偏振片。当仅在一个表面上安置保护层时，与补偿膜接触的面既可以是透明保护层正面，也可以是没有保护层的面。透明保护层包括，例如，三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素等的纤维素树脂膜，丙烯酸树脂膜，聚酯树脂膜，聚丙烯酸酯树脂膜，聚醚砜树脂膜，以环状烯烃如降冰片烯作为单体的环状聚烯烃树脂膜，等。透明保护层不限于膜状材料。例如，通过涂布形成的保护层也是可接受的。
本发明中，如上所述的线性偏振片被构造成卷状形状，并且在其表面上层压有补偿膜，补偿膜含有由具有补偿功能的涂布剂制成的涂层。层压时，该补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的卷状材料，并且是通过卷-至-卷工艺层压线性偏振片和补偿膜，层压方式是使各自的纵向近似平行而形成的，或者是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到线性偏振片表面上而形成的。
首先，描述包括将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的卷状补偿膜和卷状线性偏振片层压的方式。如果可以用具有补偿功能的涂布剂均匀涂敷透明衬底并且表现出适宜的补偿功能，则对此处使用的透明衬底没有特别限制。至于具体的透明衬底，列举玻璃和塑料衬底，但是当制造卷状椭圆偏振片时，优选采用挠性塑料衬底。塑料衬底包括由纤维素树脂如三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素等制成的膜，丙烯酸树脂膜，聚酯树脂膜，聚丙烯酸酯树脂膜，聚醚砜树脂膜，以环状烯烃如降冰片烯作为单体的环状聚烯烃树脂膜。另外，塑料衬底不限于膜状材料，例如，通过涂布形成的透明层也是可接受的。而且，为了调节塑料衬底的挠性，可以向衬底加入玻璃纤维、填料等。此时，优选添加剂的折射率与周围塑料的折射率相匹配，因为增加透明度。它们当中，为了降低膜的厚度，可考虑通过粘合剂将上述聚乙烯醇树脂制成的偏振器直接层压上述补偿膜，最优选由纤维素树脂或环状聚烯烃树脂制成的透明衬底。透明衬底的厚度通常在约0.1～约1000μm的范围内，优选在约1～约500μm的范围内，更优选在约5～约200μm的范围内。
如果涂布剂能够均匀地涂敷在上述透明衬底上并且表现出适宜的补偿功能，则对具有补偿功能的涂布剂没有特别的限制。涂布剂包括，例如，通过将杆状结晶化合物溶解在溶剂中制备的油漆，并且如果需要，向其中加入其它添加剂。杆状结晶化合物的实例可以包括由以下式(I)表示的化合物。
具有补偿功能的涂布剂的说明性实例包括JP2004-272202A实施例4和JP2004-233872A实施例3中使用的，含有杆状结晶化合物的光学各向异性层用的油漆。这些实施例使用具有上述式(I)表示的结构的杆状结晶化合物。在这些实施例中，通过以下方法制造1/4波片(一种补偿膜)将用于含有聚乙烯醇的取向层的油漆涂敷到经过皂化处理的三乙酰基纤维素膜(相当于透明衬底)上，以特定的角度对得到的材料进行摩擦处理，向其上涂敷光学各向异性层用涂布液，固化，以另一特定角度对该表面再进行摩擦处理，向其上涂敷不同于上述的光学各向异性层用油漆，然后固化。在这种情况下，以相对于膜的纵向的适宜角度进行摩擦处理，可以将卷状线性偏振片和卷状补偿膜以使各自的纵向近似平行的方式，通过卷-至-卷工艺层压，制造卷状圆偏振片(一种椭圆偏振片)。以这种方式，能够仅通过改变摩擦方向制造没有接合点的卷状椭圆偏振片的方法的优点在于，使用通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷在透明衬底上而形成的补偿膜。这种方法在技术上容易实现，因此与包括通过倾斜拉伸使偏振器的吸收轴和补偿膜的慢轴匹配至适宜角度的方法相比，生产率高。
另外，尽管目前广泛用于本领域中的通过膜的拉伸制造的补偿膜最好能薄至约40μm，但是通过将具有定向功能的涂布剂涂敷到如上所述的透明衬底上制造的补偿膜可以通过适当选择涂布剂仅用涂层得到适宜的补偿功能。该层的厚度可以制成薄至约几μm。
在具有上述补偿功能的涂布剂的说明性实例中，调节杆状结晶化合物定向的方法包括摩擦处理取向层的方法(摩擦定向方法)。尽管该方法是合适的，但是如果一种方法是定向液晶化合物使其表现出适宜的补偿功能的方法，则对这样的方法没有限制。除摩擦定向方法外，定向液晶化合物的方法包括用于无机化合物的菱形沉积方法，用于离子等的菱形辐照方法，形成具有微小基团(micro group)的层的方法，形成朗缪尔-布罗杰特膜(LB膜)的方法，通过向取向层辐照光产生定向功能的方法，通过向取向层施加电场或磁场而产生定向功能的方法，等。
优选将通过向透明衬底涂敷具有补偿功能的涂布剂而形成的补偿膜预先胶合，以使层压在线性偏振片上的面很好地粘附于线性偏振片。这是因为当将偏振片应用于下述的图像显示器时，使用图像显示器的环境不同，因此不优选使用容易在层间分层的材料。例如，汽车导航系统中使用的液晶显示器总是置于汽车中。因此，当处于类似夏天的热天气时，车内温度高达70℃以上。因此，需要椭圆偏振片忍耐甚至于这样的环境。可以适当进行的预先胶合处理的方法包括表面处理如等离子体处理、电晕处理、紫外线辐照处理、火焰(燃烧)处理、皂化处理等。皂化处理包括这样一种方法，该方法包括将材料浸渍在氢氧化钠、氢氧化钾等的碱性水溶液中。当使用纤维素树脂作为补偿膜的透明衬底时，通常且频繁使用皂化处理；当使用环状烯烃树脂时，通常且频繁使用电晕处理。
至于层压补偿膜和线性偏振片的方法，优选采用两种均通过粘合剂层压的方法，因为可以获得优选的粘合力。
当两者均通过粘合剂层压时，如果粘合剂具有优异的粘性并且对椭圆偏振片的光学性能没有不利影响，则可以使用任何粘合剂。具体而言，用于层压的粘合剂包括这样的粘合剂，如水基粘合剂，有机溶剂粘合剂，热熔融粘合剂，无机溶剂粘合剂等。当基于材料列出时，粘合剂包括甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷等的单体/低聚物粘合剂，尿树脂、蜜胺树脂、酚醛树脂、间苯二酚树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、丙烯酸类树脂、纤维素树脂等的树脂粘合剂，橡胶粘合剂如氯丁二烯、丁腈橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体、丁基橡胶、天然橡胶、再生橡胶、氯化橡胶、硅橡胶等，以及神经胶质、淀粉等的天然粘合剂。更具体地，水基粘合剂包括，例如，聚乙烯醇树脂的水溶液，使用氨基甲酸酯树脂的水生两组分氨基甲酸酯粘合剂等；有机溶剂粘合剂包括，例如，使用氨基甲酸酯树脂的两组分氨基甲酸酯粘合剂等；无机溶剂粘合剂包括，例如，使用氨基甲酸酯树脂的一组分氨基甲酸酯粘合剂等。
当构成补偿膜的透明衬底是由纤维素树脂组成并且层压面是预先胶合的时，尽管线性偏振片的层压面是由聚乙烯醇树脂构成的偏振器，但是聚乙烯醇树脂水溶液仍适合用作粘合剂。除了通过皂化聚乙酸乙烯酯获得的乙烯醇均聚物，即乙酸乙烯酯均聚物外，用作粘合剂的聚乙烯醇树脂包括通过皂化乙酸乙烯酯和能够与乙酸乙烯酯共聚的其它单体的共聚物二获得的乙烯醇共聚物，其羟基部分改性的改性聚乙烯醇聚合物，等。对于这种粘合剂，可以使用聚醛、水溶性环氧化合物、三聚氰胺化合物等作为粘合剂。
涂敷粘合剂的方法没有限制，包括，例如这样一种方法，该方法包括向补偿膜或线性偏振片的表面上均匀涂敷粘合剂，在涂敷面上叠加另一膜，然后通过辊层压，等。涂敷温度通常在15～40℃，层压温度通常在约15～约30℃范围内。
通过进行加热，活化能束辐照，或者两者兼之，将粘合剂固化，因此可以将补偿膜牢固地粘附到线性偏振片上。
当通过加热进行固化时，存在反应单体发生聚合而固化，和粘合剂中含有的溶剂干燥并且除去而凝固的情况。这两种情况均可以采用公知方法进行加热，并且对条件等也没有特别限制。但是高温加热导致线性偏振片的劣化，因此通常优选在20～120℃进行加热。
对于通过干燥的固化，干燥粘合剂的温度通常为约30～85℃，优选为约40～80℃。其后，通常可以在约15～85℃，优选在约20～50℃，更优选在约35～45℃将粘合剂老化约1～约90天以固化。当这种老化时间长时，生产率低，因此老化时间优选为约1～约30天，更优选约1～7天。
对于通过活化能束的辐照进行的固化，所用辐照源没有特别限制，例如，可以使用低压汞灯，中压汞灯，高压汞灯，超高压汞灯，金属卤化物灯等。对光辐照强度也没有特别限制，在粘合剂中包含的光引发剂吸收波长处的辐照峰的强度优选为10～10,000mW/cm2。当光辐照强度小于10mW/cm2时，反应时间太长；当强度超过10,000mW/cm2时，由于来自灯的辐照热量而可能使线性偏振片劣化。光辐照时间也没有特别限制，并且优选将由辐照强度和辐照时间的乘积表示的附加光强度设置为10～10,000mj/cm2。当附加光强度小于10mj/cm2时，不能充分进行添加剂的凝固，而当附加光强度超过10,000mj/cm2时，可能使线性偏振片劣化。
即使在通过加热或者活化能束辐照将粘合剂固化时，也优选在不降低线性偏振片的各种功能如偏振度、透射比和颜色的范围内进行固化。
另外，可以使用压敏粘合剂粘合补偿膜和线性偏振片。压敏粘合剂是一种也称作粘着剂的粘合剂。其实例包括(甲基)丙烯酸酯，氧杂环丁烷，苯乙烯丁二烯橡胶，丁基橡胶，天然橡胶，硅橡胶，聚异戊二烯，聚丁烯，聚乙烯醚，丙烯酸类树脂，聚酯等。这些当中，优选(甲基)丙烯酸酯、氧杂环丁烷、丙烯酸类树脂、聚酯、环氧、聚氨酯树脂的粘合剂或粘着剂。这些粘合剂或粘着剂也是优选的，因为其透明度高并且耐候性良好。此外，当使用薄线性偏振片时，特别优选使用(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸类树脂和聚酯的粘合剂。
当使用压敏粘合剂时，层压后通常可以在约15～85℃，优选在约20～50℃，更优选在约35～45℃进行老化约1～约90天以提高粘合度。当这种老化时间长时，生产率变差，因此老化时间优选为约1～约30天，更优选约1～7天。
接着，将阐述包括涂敷具有补偿功能的涂布剂以在线性偏振片上形成补偿膜的方式。在已有的描述中，补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底上而形成的。这种方式可以通过用先前解释的卷状线性偏振片代替这种透明衬底而实现。因此，这种方式可以包括将上述的具有补偿功能的涂布剂简单涂敷到卷状线性偏振片表面上，因此省略了更详细的描述。
如上所述，本发明的椭圆偏振片是以卷形式获得的；椭圆偏振片是通过将含有涂布有具有补偿功能的涂布剂的涂层的补偿膜层压到卷状线性偏振片表面上而制得的。然后，当将含有由碘构成的二色性染料或在其上吸附并定向的二色性染料的卷状材料用于目前广泛用作线性偏振片的聚乙烯醇树脂的拉伸膜时，其纵向是吸收轴。对于这种方式，本发明特别有用。可以将以卷形式获得的椭圆偏振片通过切割成规定的形状而制成板材，以应用于下述的图像显示器等。
另外，还可以用以下方法制备卷状椭圆偏振片，该方法包括向通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷在透明衬底的至少一个单面上而形成的卷状补偿膜涂敷油漆。在这种方法的情况下，使用应用类型偏振器(applicationtype polarizer)作为提供偏振性能的油漆。这种情况下的应用通常可以采用通用方法进行。使用的通用方法包括，例如，各种涂布方法如迈尔棒涂法、凹板涂布法、口模涂布法、浸涂法、喷涂法、辊涂法、逗点涂法(CommaCoating)、刀涂法等，以及印刷技术如丝网印刷和喷墨印刷法。特别是，优选产生剪切应力的涂布方法。当提供偏振性能的油漆是溶液或者其中分散有涂布剂的溶液时，可以通过在涂布后蒸发溶剂来形成偏振层。蒸发溶剂的方法可以是常规的干燥方法。例如，可以采用的方法包括加热干燥、室温干燥、冻干、远红外线干燥等。如此获得的偏振层的厚度可以薄至约20～约1,500nm。该厚度优选大于等于50nm并且优选小于等于1,000nm，根据获得的线性偏振片的透射比适当选择。
本发明的椭圆偏振片可以用作各种光学产品或图像显示器等的抗反射层。对于抗反射层，一般来说使用圆偏振片。但是，有时使用圆偏振片时将圆偏振略微移动成椭圆偏振，其目的是调节光学产品或图像显示器的可见性，如颜色、对比度等。
应用本发明椭圆偏振片的图像显示器的优选说明性实例可以包括反射型液晶显示器(包括半透反射型液晶显示器)、使用有机电子发光的显示器、接触面板等。
液晶显示器主要包含液晶元件，液晶元件含有插入在具有电极的两个衬底之间的液晶；显示是通过向其施加电压或不施加电压、施加电压的强度等来进行的。在其视野侧安置椭圆偏振片。
有机电子发光(有机EL)显示器是一种使用有机电子发光装置的显示器，包括使其中包含有机化合物的化合物接收来自电场的能量并将其激发，再将该能量以光的形式发射。具体而言，所述装置包括衬底/透明电极(阳极)/空穴输送层/发光层/电子输送层/透明电极(阴极)/衬底，并且包括使从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子分别穿过空穴输送层和电子输送层达到发光层，在发光层重新组合，并且使有机分子通过其激发态发光。椭圆偏振片被安置在其视野侧的衬底上。
接触面板具有显示装置和触摸型输入装置作为构件。显示装置的实例包括阴极射线管(CRT)，等离子体显示屏(PDP)，场发射显示器(FED)，无机电场发光显示器，有机电场发光显示器，液晶显示器等。触摸型输入装置通常具有类似于导电膜/隔体/导电膜的结构；椭圆偏振片安置在其视野侧的导电膜上。根据基于检测系统的分类，接触面板分为阻抗膜型接触面板，光学接触面板，超声接触面板，电容接触面板等。本发明的椭圆偏振片可以应用于任何接触面板系统。
实施例下面将通过实施例更具体地描述本发明，但是本发明决不限于这些实施例。在实施例中，除非另外说明，表示用量的“份数”是以重量计算的。另外，物理性质的测量和评估是依照以下方法进行的。
(1)线性偏振片部分的单透射比和偏振度根据SEMI标准“SEMI D34-0703，Method of Measuring FPD PolarizingPlates”，Semiconductor Equipment and Materials International(SEMI Japan)版权所有，使用获自Shimadzu Corporation的分光光度计UV-2450测定椭圆偏振片偏振部分的偏振性能。在该测量时，对于偏振片这样设置样品，其中线性偏振片具有与其配合的补偿膜，使得从分光光度计光源发出的光依次通过分光光度计的偏振棱镜/线性偏振片/补偿膜/光接受器，从而不受补偿膜的影响。
(2)椭圆率使用获自Oji Scientific Instruments的自动双折射分析仪“KOBRA-21ADH”，在545.7nm波长处测定椭圆偏振片的椭圆率。椭圆率是指构成椭圆偏振的椭圆体的短轴/长轴比率。椭圆偏振是由于从光传播方向观察的光波的轨道形状而如此称谓的。具体而言，对于圆偏振，椭圆率为1，对于线偏振，椭圆率为0，而对于椭圆偏振，椭圆率在0和1之间，不包括0和1。
(3)取出效率当从有效宽度为amm、有效长度为bmm的卷状椭圆偏振片中取出长度为cmm、宽度为dmm的无接合点片状椭圆偏振片的e块薄片时，将由下式(1)计算的值R定义为椭圆偏振片的取出效率。取出效率R越大，产率越好。
R＝cde/ab×100(％)(1)实施例1(a)卷状1/4波片利用光取向层使液晶化合物沿着卷状衬底的单面定向聚合，所述卷状衬底是通过皂化厚度为80μm的三乙酰纤维素膜(“Fujitac TF80UL”，获自Fuji Photo Film Co.，Ltd.)而制备的，制得卷状1/4波片，该卷状1/4波片具有在相对于卷状透明衬底纵向的膜面内在45℃角倾斜的方向上的慢轴。
(b)卷状线性偏振膜采用干式方法，将厚度为75μm、平均聚合度为约2,400并且皂化度大于等于99.9mol％的卷状聚乙烯醇膜以5倍的拉伸放大率单轴拉伸，然后在保持应变的同时，在28℃的重量比为0.05/5/100的碘/碘化钾/水的水溶液中浸渍60秒。然后，将得到的膜在74℃的重量比为10/9.5/100的碘化钾/硼酸/水的水溶液中浸渍300秒。将该膜用26℃的纯化水洗涤20秒，然后在65℃干燥，得到聚乙烯醇的卷状线性偏振膜，其上含有定向吸附的碘。其厚度约26μm。此时，偏振膜的吸收轴与卷状膜的纵轴平行。
(c)卷状椭圆偏振片的制造将4份平均聚合度为约1,700并且皂化度大于等于99.6％的聚乙烯醇溶解在100份水中以制备聚乙烯醇粘合剂。向先前获得的卷状偏振膜的两面涂敷这种粘合剂，然后将通过皂化厚度为80μm的三乙酰纤维素膜(“FujitacTF80UL”，获自Fuji Photo Film Co.，Ltd.)而制备的材料层压在偏振膜的单面上，使得各自的纵向是相同的，其中偏振膜的另一面是卷状1/4波片中的三乙酰纤维素膜侧。此时，线性偏振片的吸收轴形成1/4波片的慢轴，其角度为45°。其后，在65℃干燥得到的偏振片，以获得具有如图1中示意图所示结构的卷状椭圆偏振片10。换言之，这种椭圆偏振片10具有通过卷状透明保护层的卷-至-卷层压工艺形成在卷状偏振器单面上的卷状线性偏振片11，并且还具有卷-至-卷层压在没有层压透明保护层的面上的卷状补偿膜13。线性偏振片11的吸收轴12位于椭圆偏振片10的纵向；补偿膜13的慢轴14相对于椭圆偏振片10的纵向成45°。
(d)偏振性能的评估如图1所示，如此获得的卷状椭圆偏振片10是光滑的，没有接合点。该椭圆偏振片的厚度为190μm。单个单元透射比和线性偏振片部分的偏振度分别确定为42.7％和100.0％。另外，椭圆率为0.94，即基本上是椭圆偏振片。
实施例2当从实施例1中获得的卷状椭圆偏振片(宽100mm×长5m，纵向和线性偏振片的吸收轴平行)切割片状椭圆偏振片(长100mm×宽50mm)，使长度方向位于线性偏振片的吸收轴方向时，能够切割出100片没有接合点的椭圆偏振片。在该实施例中，用上述式(1)计算的取出效率R为100％。
实施例3当从实施例1中获得的卷状椭圆偏振片(宽100mm×长5m，纵向和线性偏振片的吸收轴平行)切割片状椭圆偏振片(长50mm×宽50mm)，使长度方向位于线性偏振片的吸收轴方向时，能够切割出200片没有接合点的椭圆偏振片。在该实施例中，用上述式(1)计算的取出效率R为100％。
比较例1在该实施例中，通过拉伸树脂膜制造椭圆偏振片；制造方法包括以特定的角度将在其纵向上具有慢轴的补偿膜切割成片状膜，并且通过压敏粘合剂以特定的角度将其层压在卷状线性偏振片上，所述卷状线性偏振片的吸收轴方向位于其纵向上。
(a)卷状线性偏振片的制造如实施例1(b)中那样制造卷状线性偏振膜。然后，将组成与实施例1(c)中使用的粘合剂的组成相同的聚乙烯醇粘合剂涂敷到卷状线性偏振膜的两面上。然后，将与实施例1(c)中使用的膜相同的厚度为80μm的卷状三乙酰纤维素膜“Fujitac TF80UL”皂化。通过卷-至-卷工艺将该皂化膜层压在偏振膜的相应面上。随后，在70℃干燥得到的层压体，获得卷状线性偏振片。该线性偏振片的厚度为188μm。
(b)椭圆偏振片的制造如图2平面图所示，选择切割成片状平行四边形的1/4波片23(“sumikalight”，获自Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，厚度约50μm)作为补偿膜。该1/4波片23具有在慢轴24上的侧面a和以45°交叉的另一侧面b，并且是切割成平行四边形的波片，其中在两个平行侧b，b之间的距离(高度)与先前的卷状线性偏振片的宽度相同，以层压在上述卷状线性偏振片上。另外，侧面b的长度与卷状线性偏振片的宽度相同。该补偿膜(1/4波片23)是连续的，并且通过厚度为25μm的透明压敏粘合剂层紧密层压在先前的卷状线性偏振片上，使得线性偏振片吸收轴形成1/4波片的慢轴的角度为45°，从而获得如图3中示意图所示的卷状椭圆偏振片。即，该卷状椭圆偏振片20是通过将片状1/4波片23紧密层压在卷状线性偏振片21上而制得的，其中线性偏振片21的吸收轴22位于椭圆偏振片20的纵向上，并且1/4波片23的慢轴24相对于椭圆偏振片10的纵向成45°角。
(c)偏振性能的评估如图3所示，如此获得的卷状椭圆偏振片具有间隔出现的接合点25，接合点的间距与等于卷状椭圆偏振片宽度的长度相同。该椭圆偏振片的厚度为263μm。单个透射比和线性偏振片部分的偏振度分别确定为43.0％和100.0％。另外，椭圆率为0.95，即基本上是椭圆偏振片。
比较例2当从比较例1中获得的卷状椭圆偏振片(宽100mm×长5m，纵向和线性偏振片的吸收轴平行)切割片状椭圆偏振片(长100mm×宽50mm)，使长度方向位于线性偏振片的吸收轴方向时，不能切割出没有接合点的椭圆偏振片。因此，在该实施例中，用上述式(1)计算的取出效率R为0％。
比较例3当从比较例1中获得的卷状椭圆偏振片(宽100mm×长5m，纵向和线性偏振片的吸收轴平行)切割片状椭圆偏振片(长50mm×宽50mm)，使长度方向位于线性偏振片的吸收轴方向时，能够切割出100片没有接合点的椭圆偏振片。因此，在该实施例中，用上述式(1)计算的取出效率R为50％。
上述实施例和比较例的结果总结于下面的表1和2中。
表1

表2

权利要求
1.一种卷状椭圆偏振片，该卷状椭圆偏振片通过将含有由具有补偿功能的涂布剂制造的涂层的补偿膜层压到卷状线性偏振片表面上而形成，所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的卷状膜，其中所述线性偏振片和所述补偿膜是采用卷-至-卷工艺使各自的纵向近似平行而层压的，或者所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到线性偏振片表面上而形成的。
2.权利要求1所述的卷状椭圆偏振片，其中所述补偿膜的慢轴和所述线性偏振片的吸收轴以基本上成45°的角度相交。
3.权利要求2所述的卷状椭圆偏振片，其中所述补偿膜起1/4波片作用。
4.权利要求1～3中任一项所述的卷状椭圆偏振片，其中所述线性偏振片包括吸收型偏振器。
5.权利要求1～3中任一项所述的卷状椭圆偏振片，其中将透明保护层层压在构成线性偏振片的吸收型偏振器的至少一个表面上。
6.权利要求1～3中任一项所述的卷状椭圆偏振片，其中所述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到透明衬底的至少一个表面上而形成的，并且所述偏振片和所述补偿膜是采用卷-至-卷工艺使各自的纵向近似平行而层压的。
7.权利要求6所述的卷状椭圆偏振片，其中所述透明衬底包括纤维素树脂或环状聚烯烃树脂。
8.权利要求6所述的卷状椭圆偏振片，其中对层压到补偿膜的线性偏振片上的面进行预先胶合处理。
9.权利要求6～8任一项所述的卷状椭圆偏振片，其中所述补偿膜和所述线性偏振片是通过粘合剂层压的。
10.权利要求1～9任一项所述的卷状椭圆偏振片，其中所述线性偏振片的纵向位于吸收轴上。
11.卷状椭圆偏振片，其中将权利要求1～10任一项所述的卷状椭圆偏振片以特定的形状切割成片状材料。
12.一种液晶显示器，其包含权利要求11所述的椭圆偏振片和液晶元件。
13.一种有机电子发光显示器，其包含权利要求11所述的椭圆偏振片和有机电子发光装置。
14.一种接触面板，其包含权利要求11所述的椭圆偏振片、显示装置和触摸输入装置。
15.一种制备卷状椭圆偏振片的方法，其中通过向透明衬底的至少一个表面上涂敷具有补偿功能的涂布剂形成的补偿膜与卷状线性偏振片是这样层压的采用卷-至-卷工艺，使各自的纵向近似平行。
16.权利要求15所述的方法，其中将所述补偿膜的慢轴与线性偏振片的吸收轴层压，使它们以基本上成45°的角度相交。
17.一种制备椭圆偏振片的方法，其中将采用权利要求15或16所述方法获得的卷状椭圆偏振片以特定形状切割成片状材料。
全文摘要
一种在卷状线性偏振片表面上层压由含有由具有补偿功能的涂布剂制成的涂层的补偿膜(13)而制成的卷状椭圆偏振片，所述补偿膜是通过向透明衬底表面上涂敷具有补偿功能的涂布剂而形成的卷状膜，线性偏振片和补偿膜是通过卷－至－卷工艺使各自的纵向近似平行而层压的，或者上述补偿膜是通过将具有补偿功能的涂布剂涂敷到卷状线性偏振片表面上而形成的。
文档编号G02B1/04GK1975474SQ200610163539
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月2日
发明者林秀树, 松冈祥树 申请人:住友化学株式会社