光学膜片和显示系统的制作方法

专利名称：光学膜片和显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种层压了偏振片和延迟膜的光学膜片。具体而言，本发明涉及一种使用上述光学膜片的显示系统，例如液晶显示器，PDD和CRT。本发明的光学膜片特别优选用于以IPS模式操作的液晶显示器中。
但是，尽管在IPS模式画面的正常方向上可以实现几乎完美的黑色显示，当从偏离正常方向的方向上观察画面时，不可避免地出现放置在液晶元件上面和下面的偏振片在偏离了偏振片光轴方向上由于偏振片的特性而产生的光泄漏，造成视角变窄的问题。
为了解决这个问题，使用了这样一种偏振片，其中从斜向观察产生的偏振片几何轴的偏离用一个延迟膜进行补偿。具有这种效果的偏振片公开于日本专利公开出版No.H4-305602和日本专利公开出版No.H4-371903官方公报上。但是，通常已知的延迟膜不能很容易地得到足够宽的视角。
在上述日本专利公开出版No.H4-305602所述的偏振片中，延迟膜被用作偏振器的保护膜。但是，尽管在普通操作环境中获得了令人满意视角特性的偏振片，在高温和高湿条件下，其上层压了偏振器的保护膜也会因偏振器大小的变化而变形。因此，用作保护膜的延迟膜的延迟度将偏离所需的值，出现不能维持稳定效果的问题。
另一方面，日本专利公开出版No.H4-371903中，将延迟膜层压在偏振片上，该偏振片中使用了一般用作保护膜的三乙酰纤维素膜(TAC膜)。在这种情况下，因为直接应力不对延迟膜产生影响，可获得延迟膜稳定的延迟度。但是，TAC膜不可忽视的延迟度使得设计一个能够补偿轴位移的延迟膜变得(很)困难。而且，高温或高湿条件下造成的偏振器大小的变化也会改变上述TAC膜的延迟度，从而不能达到所需的目的。
此外，本发明旨在提供一种使用了上述光学膜片的显示系统，特别是以IPS模式操作的液晶显示器，这种显示系统能够实现在宽范围内都很容易看得见的显示并具有高对比度。
为了解决上述问题，本发明人全心全意地进行试验，从而发现了一种下面将描述的光学膜片，由此完成本发明。
即，本发明涉及一种光学膜片，其中延迟膜被层压在偏振片的一侧，该偏振片中透明保护膜被层压在偏振器两侧，使偏振片的吸收轴和延迟膜的迟滞轴相互垂直或者平行，其中用Nz＝(nx1-nz1)/(nx1-ny1)表示的Nz值满足0.4～0.6，平面内延迟度Re1＝(nx1-ny1)xd1为200～350nm，其中延迟膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx1、ny1、nz1，膜的厚度被定义为d1(nm)。
并且透明保护膜包含热塑性饱和降冰片烯树脂。
本发明的上述光学膜片中，当偏振片被安排在正交尼科耳棱镜状态时，上述的特殊延迟膜就可以解决在偏离光学轴方向上的光泄漏问题。特别是在IPS模式的液晶显示器中，可以表现出对液晶层斜向方向上相反的补偿减弱功能。延迟膜的上述Nz值为0.4～0.6，平面内延迟度Re1为200～350nm。从增强补偿功能考虑，优选Nz值为0.45或更大，更优选大于或等于0.48。另一方面，优选Nz值小于或等于0.55，更优选小于或等于0.52。考虑到增强补偿功能，优选平面内延迟度Re1大于或等于230nm，更优选大于或等于250nm。另一方面，优选平面内延迟度Re1小于或等于300nm，更优选小于或等于280nm。对延迟膜的厚度d1没有特别的限制，一般大约为40～100μm，优选为50～70μm。
偏振片的透明保护膜含热塑性饱和降冰片烯树脂。热塑性饱和降冰片烯树脂具有优异的耐热性、耐湿性和耐候性。含热塑性饱和降冰片烯树脂作为主要成分的透明膜可以提供稳定的延迟度，即使是在由高温和高湿条件下高温和高湿造成的应力而使偏振器大小有些改变的情况下。即，可以获得在高温和高湿环境中几乎不产生延迟的光学膜，且几乎没有特性上的变化。
上述光学膜中，优选平面内延迟度Re2＝(nx2-ny2)xd2小于或等于20nm，优选厚度方向延迟度Rth＝{(nx2+ny2)/2-nz2}xd2小于或等于30nm，其中透明保护膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx2、ny2、nz2，膜的厚度被定义为d2(nm)。
优选透明保护膜的平面内延迟度小于或等于20nm，更优选小于或等于10nm，优选厚度方向上延迟度小于或等于30nm，更优选小于或等于20nm。以这种方式，偏振器透明保护膜中剩余的调整过的延迟度很小，使得设计层压的延迟膜更容易，因此，获得一种可以通过延迟膜显示高补偿效果的光学膜。对透明保护膜的厚度d2没有特别的限制，一般小于或等于500μm，优选1～300μm，特别优选为5～200μm。
此外，本发明涉及一种显示系统，其特征在于使用了上述的光学膜片。
而且，本发明涉及一种IPS模式的液晶显示器，
其中上述光学膜片被安装在观看侧的液晶基片上，层压在偏振器两侧上的具有透明膜的偏振片被安装在观看侧对面的液晶基片上，液晶元件中液晶物质的异常折射率方向和有关偏振片的吸收轴在未施加电压的状态下是相互平行的。
本发明还涉及IPS模式的液晶显示器，其中层压在偏振器两侧上的具有透明保护膜的偏振片被安装在观看侧的液晶基片上，上述光学膜片被安装在观看侧对面的液晶基片上，液晶元件中液晶物质的异常折射率方向和有关光学膜片的吸收轴在未施加电压的状态下是相互垂直的。
上述IPS模式液晶显示器中，优选偏振片的透明保护膜包含热塑性饱和降冰片烯树脂。
上述IPS模式液晶显示器中，平面内延迟度Re2＝(nx2-ny2)xd2小于或等于20nm，厚度方向延迟度Rth＝{(nx2+ny2)/2-nz2}xd2小于或等于30nm，其中透明保护膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx2、ny2、nz2，膜的厚度被定义为d2(nm)。
作为本发明的显示系统，IPS模式的液晶显示器是合适的。当把其中层压了上述偏振片和具有特定延迟度的延迟膜的光学膜片安装在IPS模式液晶元件的至少一个表面上时，可以减少在IPS模式液晶显示器中通常会发生的黑色显示时的光泄漏现象。这种类型的IPS模式液晶显示器在所有方向上都具有高对比度，可以很容易地实现宽视角的可视显示。
特别地，当含热塑性饱和降冰片烯树脂作为主要成分的透明保护膜被用作安装在液晶元件表面上的偏振片的上述透明保护膜时，可以适当地获得具有宽视角的液晶显示器并可保证稳定的延迟度。


图1是本发明光学膜片截面图的一个实例；图2是本发明液晶显示器的一个示意图；和图3是本发明液晶显示器的一个示意图。
作为延迟膜，可以使用满足上述Nz值和平面内延迟度Re1的膜，而没有任何限制。例如，可以提及的有具有双折射性的高聚物膜和取向液晶聚合物膜等。
高聚物有，例如聚碳酸酯；聚烯烃，例如聚丙烯；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；脂环族聚烯烃，例如聚降冰片烯等；聚乙烯醇；聚乙烯醇缩丁醛；聚甲基·乙烯基醚；聚丙烯酸羟乙脂；羟乙基纤维素；羟丙基纤维素；甲基纤维素；聚烯丙酯；聚砜；聚醚砜；聚苯硫；聚苯醚；聚烯丙基砜；聚乙烯醇；聚酰胺；聚酰亚胺；聚氯乙烯；纤维素基聚合物；或者各种二元共聚物；三元共聚物；以及上述聚合物的接枝共聚物；或者它们的混合材料。可以通过使用将高聚物膜在平面方向上进行双轴拉伸的方法，或者将高聚物膜在平面方向上进行单轴或双轴拉伸、同时在厚度方向也拉伸的方法等来调节厚度方向上的折射率，而获得延迟膜。延迟膜也可以这样获得，例如，使用将热缩膜粘附在聚合物膜上，然后拉伸组合膜和/或在受收缩力影响的条件下使组合膜收缩以获得倾斜取向的方法。
对于液晶聚合物，例如，可以提及的有各种主链型和侧链型聚合物，其中在聚合物的主链和侧链上引入了显示液晶排列性质的共扼线性原子基团(mesogen)。作为主链型液晶聚合物的说明性实例，例如，可以提及的有向列取向的聚酯基液晶聚合物，这种聚合物结构中内消旋配合基是通过产生弹性的间隔部分结合的，discotic聚合物和胆甾醇聚合物等。作为侧链型液晶聚合物的说明性实例，可以提及这样一种聚合物，该聚合物以聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、或聚丙二酸酯作为主链骨架，以包括对位取代的环状化合物单元、通过间隔部分产生向列取向的、含共扼原子基的mesogen部分作为侧链。作为从这些液晶聚合物中获得的取向膜的优选实例，可以提及的有这样一种膜，这种由在玻璃片上形成的聚酰亚胺或聚乙烯醇等制成的薄膜，对其表面进行摩擦处理，以及用如下方法获得的膜将液晶聚合物溶液应用在含二氧化硅层的膜的取向表面上，二氧化硅层是通过倾斜气相淀积法蒸汽沉积形成的，随后对该膜进行热处理，使液晶聚合物取向，其中特别优选产生倾斜取向的膜。
对偏振器没有特别限制，可以使用各种类型的偏振器。对于偏振器，可以提及的有例如，诸如碘和二色性染料的二色性物质吸附到亲水性高分子量聚合物膜上之后单轴拉伸的薄膜，例如聚乙烯醇型薄膜，部分缩甲醛化的聚乙烯醇型薄膜，以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物型部分皂化的薄膜；聚烯型取向薄膜，如脱水聚乙烯醇和脱盐酸聚氯乙烯等。此处，适合使用拉伸后在薄膜上吸附和定向了二色性物质(碘，染料)的聚乙烯醇型薄膜。尽管对偏振器的厚度没有特别限定，但是常用的厚度大约是5～80μm。
聚乙烯醇型薄膜用碘染色之后单轴拉伸的偏振器，是通过将聚乙烯醇薄膜浸入碘水溶液并染色之后，将该薄膜拉伸到其原长度的3至7倍得到的。如果需要，薄膜也可以浸入如硼酸和碘化钾的水溶液中，水溶液可以包含硫酸锌，氯化锌。此外，在染色前，如果需要，聚乙烯醇型薄膜可以浸入水中并漂洗。通过用水漂洗聚乙烯醇型薄膜，使聚乙烯醇型薄膜溶胀，并且可以冲掉聚乙烯醇型薄膜表面上的污物和粘合抑制剂，有望达到预防例如染色不均匀性的不均匀性的效果。拉伸可以在碘染色之后或同时进行，或相反地，碘染色可以在拉伸之后进行。拉伸可以在水溶液如硼酸和碘化钾中以及水浴中进行。
使用热塑性饱和降冰片烯树脂作为在上述偏振器中形成透明保护膜的材料。含热塑性饱和降冰片烯树脂的透明保护膜当受到偏振器大小变化产生的应力影响时几乎不产生延迟。
热塑性饱和降冰片烯树脂以环-烯烃作为主要结构，并且基本上没有碳-碳双键。热塑性饱和降冰片烯树脂的实例有ZEON CORPORATION制造的ZEONEX、ZEONOR(注册商标)，JSR CORPORATION制造的ARTON(注册商标)。
对于除形成上述保护膜以外的材料，具有显著的透明性，机械强度，热稳定性，阻湿性能，各向同性等是优选的。例如可以提及的有聚酯型聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素型聚合物，如二乙酰纤维素和三乙酰纤维素；丙烯酸型聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯型聚合物，如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)；聚碳酸酯型聚合物。此外，作为形成保护膜的聚合物的例子，可以提及的有聚烯烃型聚合物，如聚乙烯，聚丙烯，乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯型聚合物；酰胺型聚合物，如尼龙和芳香聚酰胺；酰亚胺型聚合物；砜型聚合物；聚醚砜型聚合物；聚醚-醚酮型聚合物；聚苯硫型聚合物；乙烯基醇型聚合物，偏氯乙烯型聚合物；乙烯缩丁醛型聚合物；烯丙酯型聚合物；聚甲醛型聚合物；环氧型聚合物，或者上述聚合物的共混物。此外，可以提及含有热固型或紫外固化型树脂的薄膜，例如丙烯酸型，氨基甲酸乙酯型，丙烯酸氨基甲酸乙酯型，环氧型和硅氧烷型薄膜。
对于上述保护膜的极化-粘附表面的反面，可以使用具有硬涂层和进行各种处理的薄膜，所述处理目的在于抗反射、防粘附、散射或抗刺眼处理。
为了保护偏振片的表面不受损害，进行硬涂层处理，并且该硬涂敷薄膜可以是用下列方法形成的，其中例如将具有优异硬度、滑动性等的可固化涂敷膜加到保护膜的表面上，所述保护膜使用合适的紫外固化型树脂，例如丙烯酸型和硅氧烷型树脂。为了抵抗户外光线在偏振片表面上的反射，进行抗反射处理，并且其可以通过根据常规方法等形成抗反射膜来制备。此外，为了防止与连接层粘附，进行防粘附处理。
另外，为了避免这样的缺点，即防止户外光线在偏振片表面上的反射破坏透过偏振片的透射光的视觉识别，进行抗刺眼处理，并且可以通过例如使用合适的方法，如采用喷砂或压花的粗糙表面处理以及结合透明细颗粒的方法，在保护膜的表面上给出精细凸-凹结构来进行处理。作为为了在上述表面上形成精细凸-凹结构所结合的细颗粒，可以使用平均粒径为0.5～50μm的透明细颗粒，例如可具有传导性的无机型细颗粒，包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等；和含有交联或非交联聚合物的有机型细颗粒。当在表面上形成精细凸-凹结构时，相对于在表面上形成精细凸-凹结构的100重量份透明树脂而言，细颗粒的用量通常为约2～50重量份，并优选5～25重量份。抗刺眼层可作为散射层(观测角扩大功能等)散射通过偏振片的透射光并扩大观测角等。
此外，可以在保护膜本身中制备上述防反射层，防粘合层，散射层，抗刺眼层等，这些层也可以作为独立于保护层的光学层来制备。
在上述偏振器和透明保护膜的粘附处理中，可以使用异氰酸酯基粘合剂，聚乙烯醇基粘合剂，明胶基粘合剂，乙烯基胶乳基，水性聚酯基粘合剂等。
对上述延迟膜和偏振片的层压方法没有特别限定，可以使用压敏粘合层等进行层压。对形成粘合层的压敏粘合剂没有特别限制，例如可以适当选择下列物质作为基础聚合物丙烯酸型聚合物；硅氧烷型聚合物；聚酯，聚氨酯，聚酰胺，聚醚；氟型和橡胶型聚合物。特别是，可以优选使用如丙烯酸型压敏粘合剂的压敏粘合剂，它们有优异的光学透明性，显示具有适当润湿性、内聚性和粘合性的粘附特性，并具有显著的耐候性，耐热性等。
此外，在本发明中，通过加入UV吸收剂，例如水杨酸酯型化合物，苯酚型化合物，苯并三唑型化合物，氰基丙烯酸酯型化合物，以及镍复合盐型化合物，可使上述各层，例如光学膜片等和粘合层具有紫外线吸收性能。
本发明的光学膜片适用于IPS模式的液晶显示器。IPS模式的液晶显示器有一个液晶元件，包括将液晶层夹在中间的一对基片；形成于上述基片对中一个基片上的一组电极；夹在上述基片之间的具有介电各向异性的液晶组合物材料层；在上述基片对每个相互面对的表面上形成的取向控制层，用来将上述液晶组合物材料分子定向在预定的方向上，以及为上述电极组提供驱动器电压的驱动设备。上述电极组具有安排好的排列结构，使并联电场主要施加在上述取向控制层和上述液晶组合物材料层的交界面上。
如图2和图3所示，本发明的光学膜片3被安装在观测面一侧或者液晶元件的光入射侧。对于光学膜片3，优选将延迟膜2侧安装到朝向液晶元件4的一侧。偏振片1被安装在已经安装了光学膜片3的液晶元件4的对面。这样安排安装在液晶基片4两侧的偏振片1的吸收轴和光学膜片3(偏振片1)的吸收轴，使它们可以相互垂直。偏振片1中，使用这样一种结构将透明保护膜2b层压在类似于用于光学膜片3的偏振器的偏振器1a的两侧。
如图2所示，当光学膜片3被安装在IPS模式的液晶元件4的观测面时，在和观测面相对(光入射侧)的液晶基片4上，优选偏振片1是这样安排的，使液晶元件4中液晶物质的异常折射率方向和偏振片1的吸收轴方向在没有施加电压的状态下可以是相互平行的。
此外，如图3所示，当光学膜片3被安装在IPS模式的液晶元件4的光入射侧时，优选将偏振片1安排在液晶基片4的观测面，使液晶元件4中液晶物质的异常折射率方向和光学膜片3的吸收轴方向在没有施加电压的状态下可以是相互垂直的。
上述光学膜片和偏振片在实际应用时可以和其它光学膜片层压在一起使用。对此处使用的光学膜片没有特殊限制，例如可以使用一层或两层或更多的光学膜片来形成液晶显示器等，比如反射器，半透明片，延迟片(包括半波片和1/4波片等)。特别是，优选这样一种反射型偏振片或半透明型偏振片，其中将反射器或半透明反射器进一步层压在偏振片上，和这样一种偏振片，其中将亮度增强膜进一步层压在偏振片上。
在偏振片上制备一个反射层以得到反射型偏振片，将这种类型的偏振片用于液晶显示器，其中来自观测一侧(显示一侧)的入射光被反射以显示。这种类型的偏振片不需要内置光源，比如一个后置灯，但是有一个优点，那就是液晶显示器可以很容易地制得很薄。反射型偏振片可以使用合适的方法制成，例如这种方法如果需要，将金属等的反射层通过保护层等粘附到偏振片的一个面上。
作为反射型偏振片的一个例子，在一个可以提及的偏振片上，如果需要，在其上形成一个反射层，这可以采用这种方法，把反射性金属例如铝的薄片和蒸气沉积膜粘附到冰铜处理的保护膜的一面上。此外，可以提及的一个在表面上有精细凹凸结构的不同形态的偏振片可以通过把细颗粒混合在上述保护膜内得到，在其上制备凹凸结构的反射层。具有上述精细凹凸结构的反射层通过漫反射散射入射光，以防止直接性和刺眼现象，并有一个优点是控制亮和暗等的不均匀性。此外，含有细颗粒的保护膜有一个优点，即可以更有效地控制亮和暗的不均匀性，结果入射光和通过膜透射的反射光得以散射。通过保护膜的表面精细凹凸结构而达到具有精细凹凸结构的反射层可以通过这一方法来形成把金属直接附加在保护层的表面上，使用例如真空蒸发法的合适方法，例如真空沉积法，离子电镀法，喷镀法，和电镀法等。
不用这种方法反射片直接给到上述偏振片的保护膜上，而使用这种方法反射片用作通过在合适的透明膜上制备反射层而形成的反射片。此外，由于反射层通常由金属制成，人们就希望反射面在使用时用保护膜或偏振片等包起来，其出发点是，防止由于氧化导致的反射度的降低，长时间保持其初始反射度，避免单独制备保护层等。
此外，逆反射型(transreflective)偏振片可以通过制备上述反射层作为逆反射型反射层来获得，比如反射和透射光的半透明反射镜。逆反射型偏振片通常在液晶元件的背面制备，而且它可以形成这样一种类型的液晶显示单元，其中图像被从观测一面(显示一面)反射来的入射光显示出来，这是指用在光照比较好的环境中。而且这一单元在比较暗的环境下使用嵌入式光源，比如在逆反射型偏振片的背面安装的后置灯来显示图像。也就是说，在一个照明良好的环境下，逆反射型偏振片可以用于获得能节省诸如后置灯的光源能量的这种类型的液晶显示器。如果需要，在一个比较黑暗的环境中等逆反射型偏振片可以使用内置型光源。
其上层压了延迟片的偏振片可用作椭圆偏振片或圆偏振片。这些偏振片把线性偏振光变为椭圆偏振光或圆偏振光，把椭圆偏振光或圆偏振光变成线性偏振光，或者借助于延迟片改变线性偏振的偏振方向。当延迟片把圆偏振光变成线性偏振光或者把线性偏振光变成圆偏振光时，使用了所谓的1/4波片(也称为λ/4片)。通常，当改变线性偏振光的偏振方向时，使用半波片(也称为λ/2片)。
通过补偿(防止)由液晶显示器液晶层的双折射产生的变色(蓝或黄色)，椭圆偏振片有效地用于给出单色显示而不是上述的变色。而且，当从一个斜向观测液晶显示器的屏幕时，控制了三维折射率的偏振片还可以优选补偿(防止)产生的变色。圆偏振片在下述情况下可以有效地使用，例如，当调节能提供彩色图像的反射型液晶显示器图像的色调时，圆偏振片也有抗反射的功能。
通常使用的偏振片是把偏振片和亮度增强膜粘附在一起的，是在液晶元件的背面制备出来的。亮度增强膜显示一种特征即反射具有预定偏振轴的线性偏振光，或者反射具有预定方向的圆偏振光，并当自然光从液晶显示器的后置灯或从背后等反射时进来后，透射其它光。通过把亮度增强膜层压在偏振片上而制得的偏振片，在没有预定的偏振状态下并不透射光而反射光，然而通过从光源例如一个后置灯接受光的方式获得具有预定的偏振状态的透射光。这种偏振片使得被亮度增强膜反射的光再通过在背部制备的反射层反射回来，强迫光再次进入亮度增强膜，并通过透射部分或全部具有预定偏振状态的光的方式，增加通过亮度增强膜的透射光的数量。偏振片同时提供了难以被偏振器吸收的偏振光，并增加了可用于液晶图像显示器等的光的数量，从而改进了发光度。也就是说，当背景光等从液晶元件的背后进入偏振器而不使用亮度增强膜的这种情况下，偏振方向不同于偏振器的偏振轴的大部分光被偏振器吸收而不通过偏振器透射。这意味着，尽管受所使用的偏振器的特征的影响，大约50％的光被偏振器吸收，可用于液晶图像显示器等的光的数量被极大降低，得到的显示的图像变暗了。亮度增强膜不让具有被偏振器吸收的偏振方向的光进入偏振器，而是光被亮度增强膜反射一次，更进一步使得通过在背面制备的反射层等反转回来的光再次进入亮度增强膜。通过上述反复操作，只有当在两者之间反射和反转回的光的偏振方向变成有可能通过偏振器的偏振方向时，亮度增强膜透射光并提供给偏振器。结果，来自后置灯的光可以被有效地用于显示液晶显示器图像以获得一个亮的屏幕。
也可以在亮度增强膜和上述反射层之间制备散射片等。被亮度增强膜反射的偏振光进到上述反射层等中，而所安置的散射片均匀地散射透过光，同时将光的状态改变为消偏振。即，散射片使偏振光返回到自然光状态。重复进行这样的步骤使处于消偏振状态即自然光状态的光经过反射层等进行反射，并再次通过朝向反射层等的散射片进入亮度增强膜。以这种方式将使偏振光返回到自然光状态的散射片安置在亮度增强膜和上述反射层等之间，因此可以在提供均匀并且明亮的屏幕的同时保持显示屏的亮度，并同时控制显示屏亮度的不均匀性。通过制备这样的散射片，应该考虑到，第一次入射光反射的重复次数增加到一定程度可提供与散射片的散射功能相结合的均匀并且明亮的显示屏。
使用适当的薄膜作为上述亮度增强膜。即，可以提及的有介电物质的多层薄膜；能透射具有预定偏振轴的线性偏振光并能反射其它光的层压膜，例如具有不同折射率各向异性的薄膜的多层层压膜(D-BEF以及其它由3M有限公司制造的制品)；胆甾醇型液晶聚合物的取向膜；能够反射左旋或右旋圆偏振光的并能透射其它光的膜，例如承载取向胆甾醇液晶层的膜(由NITTO DENKO公司生产的PCF350，由Merck有限公司生产的Transmax，等)。
因此，在透射具有上述预定偏振轴的线性偏振光的亮度增强膜中，通过排列透射光的偏振轴并使光不变样地进入偏振片，可以控制偏振片的吸收损失并可以有效地透射偏振光。另一方面，在能够传递圆偏振光作为胆甾醇液晶层这种类型的亮度增强膜中，光可以不变样地进入到偏振器中，但是希望的是把圆偏振光通过延迟片变成线性偏振光，并在考虑到控制吸收损失下使光进入偏振器。此外，可以使用1/4波片作为延迟片来将圆偏振光转化成线性偏振光。
在一个宽的波长范围，例如可见光区，用作1/4波片的延迟片是用这种方法获得的将对波长为550nm的浅色光起到1/4波片作用的延迟层，与具有其它延迟特性的延迟层如用作半波片的延迟层层压在一起。因此，位于偏振片和亮度增强膜之间的延迟片可以由一个或多个延迟层组成。
此外，还是在胆甾醇液晶层中，可以采用把具有不同反射波长的两层或多层层压在一起的构型结构，来获得在一个宽波长范围如可见光区域内能反射圆偏振光的层。因此使用这种类型的胆甾醇液晶层可以获得在宽波长范围内透射的圆偏振光。
此外，偏振片可以由偏振片和两个或多个如上述分离型偏振片的光学层的层压层的多层膜组成。因此，偏振片可以是反射型椭圆偏振片或者半透射型椭圆偏振片等，其中上述反射型偏振片或逆反射型偏振片是分别和上述延迟片相组合的。
尽管层压有上述光学膜片的光学膜片和偏振片可以用在液晶显示器的制造过程中依次和分别层压的方法而形成，但是预先层压并组成光学膜片的膜在质量的稳定性和组装操作等方面更优秀，从而具有改善液晶显示器制造过程的优势。可以使用合适的粘合方式如粘合层进行层压。在将上述偏振片和其它光学膜片粘合时，可以根据所需的延迟特征等排列光轴，使它们具有合适的排列角度。
可以按照常规方法制造液晶显示器。一般用如下方法制造液晶显示器将各个部件，例如照明系统，合适地组装起来，如果需要，随后并入驱动电路。本发明除了使用了上述光学膜片外，可以采用任何常规的方法，而没有特别的限制。同样在液晶元件中，可以使用例如，上述IPS模式以外的任意类型的液晶元件，例如VA型和π型。
对于液晶显示器，可以形成合适的液晶显示器，例如使用照明系统或反射器的那些类型。此外，在制造液晶显示器时，可以在适当的位置上安排一层或两层或多层合适的零件，例如散射片，抗刺眼层涂层，保护片，棱镜组，透镜组片，光散射片以及后置灯。
延迟膜的折射率nx、ny和nz是用自动双折射测量仪(Oii ScientificInstruments制造的KOBRA21ADH)测量的，以计算出Nz和平面内延迟度Re1。对透明保护膜也进行类似的测量，并计算平面内延迟度Re2和厚度方向延迟度Rth。实施例1(透明保护膜)将热塑性饱和降冰片烯树脂(ZEON制造的ZEONOR1600R)加到单螺杆挤出机中，随后在275℃～290℃下挤出获得厚度为50μm的透明保护膜。这样获得的透明保护膜的平面内延迟度Re2为4nm，厚度方向上延迟度Rth为20nm。(偏振片)使用粘合剂将上述透明保护膜层压在膜(偏振器20μm)的两侧，该膜中聚乙烯醇基膜吸收了碘并随后被拉伸，以制造偏振片。(光学膜片)拉伸聚碳酸酯膜，得到厚60μm、平面内延迟度Re1为260nm、Nz＝0.5的延迟膜。用压敏粘合剂将延迟膜和上述偏振片层压在一起，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴相平行，制造出光学膜片。(液晶显示器)如图2所示，光学膜片是通过压敏粘合剂层压的，使光学膜片的延迟膜面被安排在IPS模式液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将偏振片层压在液晶元件的对面，以制造液晶显示器。观测面的偏振片是这样层压的，使液晶元件中液晶组合物的异常折射率方向和偏振片的吸收轴方向在没有施加电压时是相互垂直的。而偏振片的吸收轴和光学膜片的吸收轴被安排成相互垂直的。(评估)在这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得35的对比度。对比度的测量是用EZ Contrast(ELDIM制造的产品)进行的。当这种液晶显示器在60℃和95％RH条件下保持了200小时之后，视觉观测证实黑色显示的表面内的不规则性，并几乎观察不到不规则性。
像实施例1那样，用压敏粘合剂将偏振片层压在IPS模式的液晶元件的两侧。液晶元件两侧的偏振片被安排成彼此的偏振轴相互垂直。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度9。比较例2用压敏粘合剂将与实施例1所用的类似的偏振片层压在类似实施例1的IPS模式的液晶元件的两侧，以制造液晶显示器。液晶元件两侧的偏振片被安排成其偏振轴相互垂直。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度20。比较例3将实施例1中由聚碳酸酯制成的延迟膜直接层压到偏振器上，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴平行，以制造极化光学膜片。将这样得到的极化光学膜用压敏粘合剂进行层压，使延迟膜面被安排在IPS模式的液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将实施例1中所用的偏振片层压在对面，以制造液晶显示器。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度50。当这种液晶显示器在60℃和95％RH条件下保持了200小时之后，视觉观测证实黑色显示表面内的不规则性，并且观察由偏振片收缩造成的延迟膜延迟度的变化而产生的不规则性。比较例4将通过拉伸聚碳酸酯膜得到的平面内延迟度为100nm、Nz＝0.5的延迟膜用压敏粘合剂层压到实施例1中所得的偏振片上，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴平行，以制造极化光学膜片。像实施例1那样，将这样制造的极化光学膜用压敏粘合剂进行层压，使延迟膜面被安排在IPS模式的液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将实施例1中所用的偏振片层压在对面，以制造液晶显示器。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度15。比较例5将通过拉伸聚碳酸酯膜得到的平面内延迟度为260nm、Nz＝1.0的延迟膜用压敏粘合剂层压到实施例1中所得的偏振片上，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴平行，以制造极化光学膜片。像实施例1那样，将这样制造的极化光学膜用压敏粘合剂进行层压，使延迟膜面被安排在IPS模式的液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将实施例1中所用的偏振片层压在对面，以制造液晶显示器。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度8。比较例6将通过拉伸聚碳酸酯膜得到的平面内延迟度为120nm、Nz＝1.0的延迟膜用压敏粘合剂层压到实施例1中所得的偏振片上，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴平行，以制造极化光学膜片。像实施例1那样，将这样制造的极化光学膜用压敏粘合剂进行层压，使延迟膜面被安排在IPS模式的液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将实施例1中所用的偏振片层压在对面，以制造液晶显示器。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度8。比较例7使用粘合剂将三乙酰纤维素膜作为透明保护膜层压在膜(偏振器20μm)的两侧，该膜中聚乙烯醇基膜吸收了碘并随后被拉伸，制得偏振片。将实施例1得到的由聚碳酸酯制成的延迟膜用压敏粘合剂层压到相应的偏振片上，使延迟膜的迟滞轴和偏振片的吸收轴平行，以制造极化光学膜片。像实施例1那样，将这样制造的极化光学膜用压敏粘合剂进行层压，使延迟膜面被安排在IPS模式的液晶元件的观测一侧的面上。另一方面，用压敏粘合剂将实施例1中所用的偏振片层压在对面，以制造液晶显示器。
这种液晶显示器中，与正常方向成70度的斜向上的对比度是在与偏振片相互垂直的光学轴成45度角的方向上测量的，以获得对比度4。在这种液晶显示器在60℃和95％RH条件下保持了200小时之后，视觉观测证实黑色显示表面内的不规则性，并观察由偏振片收缩造成的延迟膜延迟度的变化而产生的不规则性。
权利要求
1.一种光学膜片，其中延迟膜被层压在偏振片的一侧，该偏振片中透明保护膜被层压在偏振器的两侧，使偏振片的吸收轴和延迟膜的迟滞轴相互垂直或者平行，其中用Nz＝(nx1-nz1)/(nx1-ny1)表示的Nz值满足0.4～0.6，平面内延迟度Re1＝(nx1-ny1)xd1为200～350nm，其中，延迟膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx1、ny1、nz1，膜的厚度被定义为d1(nm)，并且透明保护膜包含热塑性饱和降冰片烯树脂。
2.权利要求1的光学膜片，其中平面内延迟度Re2＝(nx2-ny2)xd2小于或等于20nm，厚度方向延迟度Rth＝{(nx2+ny2)/2-nz2}xd2小于或等于30nm，其中透明保护膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx2、ny2、nz2，膜的厚度被定义为d2(nm)。
3.一种显示系统，其中使用了权利要求1或权利要求2的光学膜片。
4.一种IPS模式的液晶显示器，其中权利要求1或权利要求2的光学膜片被安装在观看侧的液晶基片上，层压在偏振器两侧上的具有透明保护膜的偏振片被安装在观看侧对面的液晶基片上，以及液晶元件中液晶物质异常折射率方向和有关偏振片的吸收轴在未施加电压的状态下是相互平行的。
5.一种IPS模式的液晶显示器，其中层压在偏振器两侧上的具有透明保护膜的偏振片被安装在观看侧的液晶基片上，权利要求1或权利要求2的光学膜片被安装在观看侧对面的液晶基片上，并且液晶元件中液晶物质的异常折射率方向和有关光学膜片的吸收轴在未施加电压的状态下是相互垂直的。
6.权利要求4或权利要求5的IPS模式的液晶显示器，其中偏振片的透明保护膜包含热塑性饱和降冰片烯树脂。
7.权利要求4～6中任意一项的IPS模式的液晶显示器，其中平面内延迟度Re2＝(nx2-ny2)xd2小于或等于20nm，厚度方向延迟度Rth＝{(nx2+ny2)/2-nz2}xd2小于或等于30nm，其中透明保护膜中相关膜表面内的平面内折射率达到最大值的方向被定义为X-轴，垂直于X-轴的方向被定义为Y-轴，膜的厚度方向被定义为Z-轴，轴向的折射率分别被定义为nx2、ny2和nz2，膜的厚度被定义为d2(nm)。
全文摘要
一种光学膜片，其中延迟膜被层压在偏振片的一侧，该偏振片中透明保护膜被层压在偏振器的两侧，使偏振片的吸收轴和延迟膜的迟滞轴相互垂直或者平行，其中用Nz＝(nx
文档编号G02F1/13363GK1448734SQ0310788
公开日2003年10月15日 申请日期2003年4月1日 优先权日2002年4月1日
发明者矢野周治, 前田洋惠, 西田昭博 申请人:日东电工株式会社