光學補償薄膜、偏振片和液晶顯示裝置的製作方法

2023-04-25 15:13:41 1

專利名稱：光學補償薄膜、偏振片和液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置領域，特別是涉及使用面內轉換(IPQ模式和FFS模式、 通過對面內取向的液晶分子施加橫向電場能夠顯示的液晶顯示裝置。本發明還涉及一種可用於改善使用IPS模式等的液晶顯示裝置的對比率的光學補償薄膜、和使用它的偏振片。
背景技術：
作為液晶顯示裝置，廣泛地使用所謂TN模式型的包括液晶層的液晶顯示裝置，所述液晶層含有扭轉取向的向列液晶，放置在兩個正交偏振片之間，並且在與基板垂直的方向施加有電場。當從傾斜方向角度觀察時，由於液晶分子在黑色狀態下從基板升高，因此該模式因液晶化合物的雙折射引起漏光。為了解決該問題，使用具有混合取向的液晶化合物， 旨在光學補償該液晶單元並由此防止漏光的薄膜已投入使用。然而，在不引起任意問題的情況下，很難實現液晶單元的完全光學補償，即使使用盤狀液晶化合物製備這種薄膜，在屏幕的較低部分仍然留有灰色級反轉(grayscale inversion)的抑制不充分的問題。為了解決該問題，已提出使用對液晶施加橫向電場的所謂IPS模式和FFS模式、和使用包括被突起(projection)或在面板內形成的縫電極(slit electrode)而分開的垂直取向的負介電各向異性的液晶的垂直取向(VA)模式的液晶顯示裝置，並投入使用。這些面板經過開發不僅用於監視器，而且用於電視機，並因此在亮度方面已大大改善。在這種情況下，甚至在黑色狀態下在對角線入射方向以傾斜方向小的漏光，它對這些模式以前不是很嚴重的問題，作為顯示質量的降低因素已成為明顯的。作為改善黑色狀態下色調和視角特性的一種手段，對使用IPS或FFS模式的LCD 而言，已嘗試在液晶層和偏振片之間放置雙折射光學補償材料。例如，公開了白色狀態或半色調狀態下在傾斜角觀察的著色可以通過放置光軸彼此垂直的雙折射介質來使其降低，當基板與每個偏振片之間的層中的液晶分子傾斜取向時雙折射介質可以補償液晶層的延遲的上升和降低(參見日本特開專利公報，有時簡稱為"JPA" ,No.H9-80424)o還提出一種使用具有負內稟雙折射的由苯乙烯-基聚合物或盤狀液晶化合物組成的光學補償薄膜的方法(參見JPA Nos. Η10-Μ982、Η11-202323和H9-29252W ；—種使用通過將具有正雙折射並具有面內取向的光軸的薄膜和具有正雙折射並具有在薄膜法線方向取向的光軸的薄膜組合獲得的光學補償薄膜的方法(參見JPA No.Hll-133408)；一種使用具有半波長的延遲的雙軸光學補償薄膜的方法(參見JPA No.Hll-305217)；和一種使用具有負延遲的薄膜作為偏振片的保護薄膜並在其表面上提供具有正延遲的光學補償層的薄膜的系統(參見JPA No. H10-307291)。在JPA No. 2005-265889中，公開了一種IPS液晶顯示裝置，它提供有由面內延遲 Re和阪為1. 5-7的拉伸過的纖維素醯化物薄膜組成的補償薄膜，並在其上塗布和取向有棒狀液晶。該IPS液晶顯示裝置成功地改善了作為顯示質量的視角特性，同時結構簡單。

發明內容
隨著最近液晶顯示裝置的使用和在各種具有高溫高溼的環境下使用它們的機會增加，要求光學補償薄膜在這些環境下從不降低光學補償功能。例如，上述JPA No. 2005-265889中公開的光學補償薄膜使用具有大的Re延遲值和大的Rth延遲值的纖維素醯化物薄膜，但是Re值和Rth值隨溫度和溼度變化，可能導致光學補償性能降低。在高溼度下使用該薄膜將引起尺寸變化並降低光學補償性能。這種情況因此要求開發光學補償性能受環境變化較小的薄膜，並且較好、價廉和薄。本發明人的研究逐漸證實，當在各種條件例如高溼度、高溫等下使用該薄膜時，難以保持聚合物薄膜例如雙軸纖維素醯化物薄膜和棒狀液晶層之間的粘性。另一方面，用於液晶顯示裝置的偏振片通常是通過將主要含有三乙酸纖維素酯的薄膜作為保護薄膜粘附到通過吸附碘或二色性染料並在聚乙烯醇薄膜上取向而獲得的偏振器的兩個表面上製得的。纖維素醯化物薄膜，特徵在於其優異的韌性、不燃性、光學各向同性(低延遲值)等，廣泛並且優選地用作上述偏振片的保護薄膜，但是最近對液晶顯示裝置顯示性能的要求進一步需要改善偏振片的保護薄膜的吸溼性、透溼性、耐環境性等。與纖維素醯化物薄膜相比，環狀聚烯烴通常具有較低的吸溼性和較低的透溼性。 環狀聚烯烴薄膜的特徵還在於其光學特性因溫度和溼度引起的變化小。然而，該薄膜的問題在於它與通過固化液晶組合物形成的層的粘性很小。因此本發明的一個方面是提供一種光學補償薄膜和偏振片，它即使在苛刻環境下的耐用性優異，並且顯示光學特性因環境變化例如溼度引起的波動小，並且因此有利於改善IPS-型液晶顯示裝置的視角特性；並提供一種高質量的液晶顯示裝置，特別是IPS-模式液晶顯示裝置，所述顯示裝置僅顯示與對比度有關的視角依賴性的小的降低和小的色調變化、並且顯示性能的小的溫度/溼度依賴性。一方面，本發明提供一種光學補償薄膜，其至少包括第一光學各向異性層和第二光學各向異性層，該第一光學各向異性層的面內延遲為O-IOnm和厚度方向延遲為-400nm 至-80nm，該第二光學各向異性層的面內延遲為20-150nm和厚度方向延遲為100-300nm，並且第一光學各向異性層和第二光學各向異性層中至少一個是聚合物薄膜。作為本發明的一個實施方案，提供了光學補償薄膜，其中第二光學各向異性層是包括至少一種纖維素醯化物的纖維素醯化物薄膜，其中纖維素醯化物是用乙醯基和具有3 個或更多碳原子的醯基取代纖維素的羥基而獲得的纖維素的混合脂肪酸酯；並且乙醯基的取代度A和具有3個或更多碳原子的醯基的取代度B滿足下式(I)和(II)式(I):2. 0 彡 A+B 彡 3. 0式(11):0< B作為另一實施方案，提供光學補償薄膜，其中第二光學各向異性層是環狀聚烯烴薄膜。該環狀聚烯烴薄膜可以包括至少一種含有至少一種下式(V)代表的重複單元的加成聚合物、或包括至少一種含有至少一種下式(VI)代表的重複單元的開環聚合物
權利要求
1.一種光學補償薄膜，至少包括第一光學各向異性層和第二光學各向異性層，所述第一光學各向異性層的面內延遲為O-IOnm和厚度方向延遲為-400nm至-80nm，所述第二光學各向異性層的面內延遲為20-150nm和厚度方向延遲為100-300nm，並且所述第一光學各向異性層和所述第二光學各向異性層中至少一個是聚合物薄膜，其中所述第二光學各向異性層是環狀聚烯烴薄膜。
2.權利要求1的光學補償薄膜，其中所述環狀聚烯烴薄膜是通過橫向單軸拉伸、縱向單軸拉伸、同時雙軸拉伸或相繼雙軸拉伸而拉伸的單軸或雙軸薄膜。
3.權利要求1或2的光學補償薄膜，其中所述環狀聚烯烴薄膜包括至少一種具有至少一種下式(V)代表的重複單元的加成聚合物，或者包括至少一種具有至少一種下式(VI)代表的重複單元的開環聚合物其中，m是0-4的整數；R43-R46獨立地代表氫原子或C1,烴基；X42、X43、Y42和Y43獨立地代表氫原子、C1,烴基、滷素原子、滷素取代的C1,烴基、-(CH2)nC00R51、-(CH2)n0C0R52、-(CH2) nNC0、- (CH2) nN02、- (CH2) nCN、- (CH2) nC0NR53R54、- (CH2) nNR53R54、- (CH2) n0Z51、- (CH2) nff51、或者 (-C0)20 或者由 X42 和 Y42、或者 X43 和 Y43 組成的(-C0)20NR55 ；R51、R52、R53、R54 和 R55 獨立地代表氫原子或C1,烴基；Z51代表烴基或滷素取代的烴基；W51代表SiR56pD513_p(R56代表C1,烴基、D51代表滷素原子-OCOR56或0R56，並且ρ是0-3的整數)；並且η是0_10的整數。
4.權利要求1或2的光學補償薄膜，其中所述環狀聚烯烴薄膜包括至少一種在其側鏈具有酯基的環狀聚烯烴，所述環狀聚烯烴是通過將含有至少一種具有酯基的環狀烯烴單體的可聚合組合物聚合而獲得的。
5.權利要求4的光學補償薄膜，其中所述環狀聚烯烴薄膜的一個表面或者兩個表面經過皂化。
6.權利要求1或2的光學補償薄膜，其中在所述第一光學各向異性層和所述第二光學各向異性層之間設置至少一層粘合層。式(V)式(VI)
7.權利要求1或2的光學補償薄膜，其中所述第一光學各向異性層是由包括至少一種棒狀液晶化合物的組合物形成，其中所述棒狀液晶化合物的分子基本上以垂直取向狀態固定。
8.權利要求1或2的光學補償薄膜，其中所述第一光學各向異性層包括以垂直取向狀態固定的棒狀液晶分子，並且從層平面的法線旋轉40°的方向測定的第一光學各向異性層的延遲滿足下面關係1 ^ Re (40) 450/Re (40) 550 ^ 1.07其中，Rd40)450和1^(40) 55(1分別代表在450歷和550nm下，從法線旋轉40°的方向測定的延遲值。
9.一種偏振片，包括偏振器薄膜和權利要求1或2所述的光學補償薄膜。
10.權利要求9的偏振片，其中在所述光學補償薄膜和所述偏振器薄膜之間僅設置光學基本上各向同性的粘合層和/或基本上光學各向同性的保護薄膜。
11.權利要求10的偏振片，其中所述透明保護薄膜是含有纖維素醯化物或環狀聚烯烴的薄膜，並且面內延遲為O-lOnm，厚度方向延遲為-20至20nm。
12.權利要求9的偏振片，包括在其中依次堆疊的第一光學各向異性層、第二光學各向異性層和偏振器薄膜，第二光學各向異性層的慢軸方向基本上與所述偏振器薄膜的吸收軸方向垂直。
13.權利要求9的偏振片，包括在其中依次堆疊的第二光學各向異性層、第一光學各向異性層和偏振器薄膜，第二光學各向異性層的慢軸方向基本上與所述偏振器薄膜的吸收軸方向平行。
14.一種液晶顯示裝置，包括液晶單元，所述液晶單元包括一對基板和在這對基板之間的液晶層，其中在黑色狀態下所述液晶分子基本上平行於所述基板表面取向；權利要求12所述的偏振片，所述偏振片安裝在這對基板的一個基板的外側，使得從這對基板的這個基板觀察依次安裝有第一光學各向異性層、第二光學各向異性層和偏振器薄膜，並且使得第二光學各向異性層的慢軸基本上與黑色狀態下液晶分子的縱軸的平均方向平行；和第二偏振器薄膜，安裝在這對基板的另一基板的外側，使得所述偏振器薄膜的吸收軸彼此正交。
15.一種液晶顯示裝置，包括液晶單元，所述液晶單元包括一對基板和在這對基板之間的液晶層，其中在黑色狀態下液晶分子基本上平行於所述基板表面取向；權利要求13所述的偏振片，所述偏振片安裝在這對基板的一個基板的外側，使得從這對基板的這個基板觀察依次安裝有第二光學各向異性層、第一光學各向異性層和偏振器薄膜，並且使得第二光學各向異性層的慢軸基本上與黑色狀態下液晶分子的縱軸的平均方向正交；和第二偏振器薄膜，其安裝在這對基板的另一基板的外側，使得所述偏振器薄膜的吸收軸彼此正交。
全文摘要
本發明公開了一種新的光學補償薄膜、偏振片和液晶顯示裝置，該薄膜至少包括第一光學各向異性層和第二光學各向異性層，所述第一光學各向異性層的面內延遲為0-10nm和厚度方向延遲為-400nm至-80nm，所述第二光學各向異性層的面內延遲為20-150nm和厚度方向延遲為100-300nm，並且第一光學各向異性層和第二光學各向異性層中至少一個是聚合物薄膜。
文檔編號G02F1/13363GK102207573SQ201110158769
公開日2011年10月5日 申請日期2006年11月30日 優先權日2005年12月2日
發明者川西弘之, 福田謙一, 高橋勇太 申請人:富士膠片株式會社