双折射光学膜、使用该膜的椭圆起偏振片和使用该起偏振片的液晶显示器制造技术

一种双折射光学膜，其包括至少两种聚合物材料，其中Ｃｎ和Ｗｎ乘积的加和Σ（Ｃｎ×Ｗｎ）满足式（１）：Σ（Ｃｎ×Ｗｎ）≤３０×１０↑［－８］ｃｍ↑［２］／Ｎ（１）其中，Ｃｎ和Ｗｎ分别表示每种聚合物材料的光弹性系数和体积分数， 并且至少一种聚合物材料的光弹性系数至少为６０×１０↑［－８］ｃｍ↑［２］／Ｎ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双折射光学膜、使用该光学膜的椭圆起偏振片和使用该带有双折射膜的椭圆起偏振片的液晶显示器。
技术介绍
通常，用于光学补偿的双折射膜是用膜拉伸技术制备的，这种双折射膜被用于各种液晶显示器。对于拉伸，例如JP3(1991)-33719A公开了辊张力拉伸、辊压力拉伸和拉幅机单轴拉伸。JP3(1991)-24502A公开了在产生各向异性条件下进行双轴拉伸。关于制备双折射膜的其它方法，例如JP8(1996)-511812A公开了一种将可溶性聚酰亚胺加工到膜中的方法以得到负(negative)单轴性。通过采用上述或者其它拉伸膜的技术，能够赋予膜以诸如nx≥ny＞nz的光学性能(nx和ny表示膜平面上的主折光率，nz表示膜厚度方向上的折光率)。置于驱动元件和偏振器之间的双折射膜能够用作液晶单元的视角补偿膜，由此扩大液晶显示器的视角。例如，双轴双折射膜可以在多区域垂直排列(VA)型液晶显示器中，作为光学补偿膜得到广视角。这种双轴双折射膜一般是通过拉伸聚合物膜制成的。具体地说，例如通过在膜表面的两个方向(x和y方向)拉伸制成，或者通过固定末端的单轴拉伸制成，即在横向对膜进行拉伸，同时将膜纵向的一个末端固定(例如用拉幅机横向拉伸)。一般可以控制双轴双折射膜中的三维折光率nx，ny和nz。特别是，能够控制平面延迟值Δnd和厚度方向上的延迟值Rth。Δnd和Rth通过下面等式表示，其中d表示双折射膜的厚度。Δnd＝(nx-ny)·dRth＝(nx-nz)·d例如，通过拉伸温度、x和y方向上的拉伸比等能够控制上述Δnd和Rth。具体地说，例如Δnd可以通过x方向与y方向上的拉伸比来控制，而Rth可以通过x方向与y方向上的拉伸程度来控制。Rth的形成对于双轴双折射膜特别重要。特别是，VA型液晶双折射的补偿大大依赖于Rth。形成Rth时，如果双折射膜的聚合物材料(例如聚碳酸酯)具有高的拉伸取向性，那么不需要明显增加x、y方向上的拉伸程度就能够达到所需要的Rth。然而，由于该材料还将增加光弹性系数，因此当由于起偏振片的尺寸变化或者类似情况而施加小的外力时，折光率容易发生改变。除此之外，在用这种膜组装液晶显示器时，由于施加热或湿气而引起的恶劣条件会使对比度部分地变差，这导致平面均匀性的明显破坏。由光弹性系数小的材料(例如聚降冰片烯基材料)制成的双折射膜，即使受到外力，其双折射也基本上没有变化。即使在上述恶劣条件下，由这种膜组装的液晶显示器也不会损失显示器的均匀性。然而，由于材料具有低的拉伸取向性，单片膜不能提供足够的Rth。为了用这种膜达到所需的Rth，需要增加x、y方向上的拉伸比并使用多个延迟板(retardation plate)。这将降低Δnd和Rth的精度，由于弓形现象降低了光轴精度，增加了板的厚度并增加了费用。也就是说，任何一种常规技术都难以提供既有高的取向度(以便获得所需的延迟值)又具有小的光弹性系数(以在施加热和/或湿气的耐用性测试过程中降低对比度的不规则性)的双折射膜。专利技术简介为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有提高的取向性和小的光弹性系数的双折射光学膜。为了达到上述目的，本专利技术的双折射光学膜涉及一种含有至少两种聚合物材料的双折射光学膜，其中Cn和Wn乘积的加和满足下面式(1)，并且该膜含有至少一种光弹性系数至少为60×10-8cm2/N的聚合物材料。∑(Cn×Wn)≤30×10-8cm2/N (1)式(1)中，Cn表示每种聚合物材料的光弹性系数，Wn表示双折射光学膜的聚合物材料总体积中每种聚合物材料所占的体积分数。深入研究双折射膜的光弹性后，本专利技术人发现，当双折射光学膜中含有的聚合物材料满足式(1)时，该膜整体上具有小的光弹性系数。当光学膜中含有至少一种光弹性系数至少为60×10-8cm2/N的聚合物材料时，其取向性能够进一步提高。通过使用本专利技术的双折射光学膜，能够得到既有光学补偿又具有显示均匀性的液晶显示器。对于具有光弹性作用的材料来说，本专利技术的光弹性系数是表示双折射的应力依赖性的系数，即受到外力的弹性材料暂时变为光学异构体并呈现双折射，并在外力消失时恢复到原来状态。换句话说，用下面等式表示平面双折射Δnxy与光弹性系数之间的关系。因此，当施加外力时，光学膜的延迟值将发生改变。Δnxy＝C·σ(C和·σ分别表示光弹性系数和应力)。附图简介附图说明图1表示用于热暴露测试的本专利技术的双折射光学膜样品上的亮度测量点。专利技术详述下面将详细地描述本专利技术的双折射光学膜、使用该双折射光学膜的椭圆起偏振片和使用它们的液晶显示器。本专利技术中，至少一种聚合物材料的光弹性系数至少为60×10-8cm2/N。该聚合物材料能够为本专利技术的双折射光学膜提供高的取向性。该聚合物材料的光弹性系数的优选范围为65×10-8cm2/N至300×10-8cm2/N，或者更优选70×10-8cm2/N至200×10-8cm2/N。为了评价本专利技术整个双折射光学膜的光弹性系数，采用了Cn和Wn乘积的加和，即∑(Cn×Wn)。本文中，Cn和Wn分别表示每种聚合物材料的光弹性系数和体积分数。当∑(Cn×Wn)在式(1)的范围时，即使包括本专利技术双折射光学膜的液晶显示器处于不利条件(例如高温和/或高湿条件)下，也能够抑制对比度的不均匀性。例如，为了进一步提高液晶显示器的显示均匀性，∑(Cn×Wn)优选为-25×10-8cm2/N至25×10-8cm2/N，或者更优选-20×10-8cm2/N至20×10-8cm2/N。只要满足上述∑(Cn×Wn)并具有光学透明性，对用于本专利技术双折射光学膜中的聚合物材料并没有特别限制。对本专利技术双折射光学膜的结构并没有特别限制。它可以是通过混合至少两种聚合物材料制成的单层光学膜，或者是含有这种混合物的光学膜。另外，它还可以是聚合物层形成的层压光学膜，每层聚合物可以含有一种或多种聚合物材料。当本专利技术的双折射光学膜含有层压体时，形成各层的聚合物材料可以含有与其它聚合物层相同的聚合物材料。另外，例如，层压体含有由光弹性系数至少为60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物层和不同于上述的聚合物材料形成的聚合物层。优选的是，在由光弹性系数至少为60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物层中，本专利技术双折射光学膜的各向异性满足nx≥ny＞nz，其中nx和ny分别表示平面上两个方向的主折光率，nz表述层厚度方向上的折光率。包括其光学性能用nx≥ny＞nz表示的聚合物层的双折射光学膜适合用于液晶单元的视角补偿膜。关于本专利技术双折射光学膜的取向，在用光弹性系数至少为60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物层中，在用等式Δnxz＝(nx-nz)评价时，优选Δnxz为0.005-0.1。当Δnxz为0.005或更大时，例如不需要增加膜的厚度便可获得足够的Rth，因此限制了整个膜的光弹性系数。当Δnxz为0.1或更低时，例如，能够控制相差。Δnxz更优选范围是0.007-0.08，或者更优选0.01-0.06。对本专利技术双折射光学膜的制备方法没有特别限制。例如，可以通过在基膜或类似物上涂覆本专利技术的聚合物材料来制成。此时，可以加热熔融聚合物材料。也可以溶解在溶剂中得到聚合物溶液，然后将溶液涂覆。从生产效率和光学各向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：西小路祐一，村上奈穗，林政毅，吉见裕之，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：