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专利名称:光学补偿片及其生产方法、光学薄膜以及利用所述光学补偿片或光学薄膜的偏振片和液...的制作方法
技术领域:
本发明涉及光学补偿片及其生产方法、光学薄膜以及各自利用所述光学补偿板或光学薄膜的偏振片和液晶显示器。
背景技术:
其中液晶混合物高度取向并且固定的光学薄膜近来广泛地用于各种用途,如液晶显示器的光学补偿薄膜,增亮薄膜,以及投影显示器的光学修正薄膜。尤其是,作为液晶显示器光学补偿薄膜的进展非常显著。
液晶显示器包含偏振片和液晶元件。
在目前流行的TN-模式TFT液晶显示器中,光学补偿片插在偏振片和液晶元件之间,从而实现具有高显示等级的液晶显示器。然而,该方法的问题在于液晶显示器本身的厚度变大。
JP-A-1-68940(在此使用的术语“JP-A”意指“未审出版的日本专利申请”)披露了一发明,其中,使用包含偏振薄膜的椭圆偏振片,其一个表面上有相位差板且另一表面上有保护薄膜,因此,在不增加液晶显示器厚度的情况下能够使正面对比度提高。然而,此发明的相位差薄膜(光学补偿片)不能提供足够高的视角改善作用,并且液晶显示器的显示等级将不利地下降。
JP-A-7-191217和EP-A-0911656披露了一发明,其中将包含透明支持体的光学补偿片直接用作偏振片的保护薄膜,其中透明支持体上提供有由盘状化合物形成的光学各向异性层,因此在不增加液晶显示器厚度的情况下克服了视角问题。
在常规技术中,主要是针对15英寸或更小的小尺寸或中等尺寸液晶显示器,已对光学补偿片进行了研究。然而,近年来,必须考虑17英寸或更大尺寸的具有高亮度的大尺寸液晶显示器。
当将常规方法的光学补偿片作为保护薄膜安装在大尺寸液晶显示器的偏振片上时,在面板上将产生不均匀度。在小尺寸或中等尺寸液晶显示器中该缺陷是不太明显的。然而,随着具有高亮度的大尺寸液晶显示器的发展,进一步开发能够应对由于漏光所致的不均匀度的光学薄膜已成为必需。
JP-A-11-148080披露了通过将流平剂(levelingagent)引入可聚合液晶中而改善不均匀度的技术。然而,该技术仅对当可聚合液晶均匀取向取向时的情况才有效,而且不能应用于包括混合取向的复杂取向。
利用盘状液晶分子的光学补偿片通常通过将盘状液晶分子溶解于某一有机溶剂中制备涂布液并用该涂布液进行涂布而生产。然而,该方法的问题在于归因于从涂布至干燥过程的不均匀度经常产生,并且几乎不能保证在宽尺寸范围内具有均匀光学性质的偏振片,因此,产量将大大降低。
所述不均匀度是由不均匀干燥导致的涂布层的层厚度的波动所引起的。因此,业已披露了将某一表面活性剂添加至盘状液晶分子的涂布液中以改善涂布液的涂布性能并因此抑制在干燥时层厚度的波动的方法(例如参见JP-A-9-230143和JP-A-2001-330725)。然而,在该方法中,表面活性剂的取向将慢慢地进入气-液界面,在涂布液的涂布性能改善之前就完成了干燥。因此,将不能够获得足够高的改善作用。
发明内容
本发明的目的是提供包含支持体的光学补偿片,支持体上提供有含液晶化合物的层,所述光学补偿片没有不均匀度并且有利于补偿片平面内优异的光学均匀性;以及所述光学补偿片的生产方法。
本发明的另一目的在于提供利用所述具有优异性能的光学补偿片的偏振片和液晶显示器。
本发明的另一目的在于提供通过利用具有光学补偿功能的偏振片对液晶元件进行光学补偿的装置和用于该装置的光学薄膜。
特别是,本发明的目的在于提供即使在大尺寸液晶显示器中也不引起不均匀度的显示具有高图像等级的图像的方法,以及其中使用的光学薄膜。
本发明的这些目的可通过如下部分获得。
,包括在透明支持体上同时涂布至少两种涂布液的步骤,其中,在所述步骤中同时涂布的至少一种涂布液包含液晶化合物,而另一种涂布液包含表面活性剂。
,其中,所述表面活性剂是含***表面活性剂。
,其中,所述表面活性剂是含***共聚物。
,其中,所述表面活性剂是含***代脂族基团的共聚物,所述含***代脂族基团的共聚物包含由如下单体(i)得到的重复单元和由如下单体(ii)得到的重复单元(i)由如下结构式(1)表示的含***代脂族基团的单体,和(ii)聚(氧化烯)丙烯酸酯和/或聚(氧化烯)***丙烯酸酯结构式[1]式中,R1表示氢原子或***,X表示氧原子、硫原子或-N(R2)-,m表示1-6的整数,n表示2-4的整数,并且R2表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基。
,其中,所述表面活性剂是含***代脂族基团的共聚物,所述含***代脂族基团的共聚物包含由如下单体(i)得到的重复单元,由如下单体(ii)得到的重复单元和由如下单体(iii)得到的重复单元(i)如4中所述、由如下结构式(1)表示的含***代脂族基团的单体,(ii)聚(氧化烯)丙烯酸酯和/或聚(氧化烯)***丙烯酸酯,和(iii)可与(i)
和(ii)共聚的单体,由如下结构式(2)表示结构式[2]其中,R3表示氢原子或***,Y表示二价连接基团,并且R4表示具有4-20个碳原子的线性、支链或环状烷基,R4可以有取代基。
-5任一项所述的方法生产的光学补偿片。
,所述支持体上具有包含液晶化合物的光学各向异性层,其中,所述光学各向异性层包含含***代脂族基团的共聚物,所述含***代脂族基团的共聚物包含由如下单体(i)得到的重复单元和由如下单体(ii)得到的重复单元(i)由如下结构式(1)表示的含***代脂族基团的单体,和(ii)聚(氧化烯)丙烯酸酯和/或聚(氧化烯)***丙烯酸酯结构式[1]式中,R1表示氢原子或***,X表示氧原子、硫原子或-N(R2)-,m表示1-6的整数,n表示2-4的整数,并且R2表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基。
,其中,所述光学各向异性层包含含***代脂族基团的共聚物,所述含***代脂族基团的共聚物包含由如下单体(i)得到的重复单元,由如下单体(ii)得到的重复单元和由如下单体(iii)的重复单元(i)如7中所述、由如下结构式(1)表示的含***代脂族基团的单体,(ii)聚(氧化烯)丙烯酸酯和/或聚(氧化烯)***丙烯酸酯,和(iii)可与(i)和(ii)共聚的单体,由如下结构式(2)表示结构式[2]其中,R3表示氢原子或***,Y表示二价连接基团,并且R4
表示具有4-20个碳原子的线性、支链或环状烷基,R4可以有取代基。
,其中,所述液晶化合物是盘状化合物。
-9任一项中所述光学薄膜的偏振片。
-9任一项中所述光学薄膜的液晶显示器。
,其中,保护薄膜之一是具有光学各向异性层的光学补偿片,所述各向异性层包含液晶化合物;并且所述光学补偿片是6中所述的光学补偿片。
,其中,至少一个所述偏振片是10或12中所述的偏振片。
,其中,所述液晶元件是TN-模式、弯曲取向-模式或垂直取向-模式的液晶元件。
具体实施例方式
本发明光学补偿片的生产方法的特征在于包括在透明支持体上同时涂布至少两种涂布液的步骤,其中,在所述步骤中使用的至少一种涂布液包含液晶化合物,而另一种涂布液包含表面活性剂。
包含液晶化合物的层[光学各向异性层]在本发明中,在光学各向异性层中使用的液晶化合物优选为盘状液晶化合物或棒状液晶化合物,更优选为具有可聚合基团的盘状液晶化合物或具有可聚合基团的棒状液晶化合物。液晶化合物优选通过在液晶分子取向的状态下的聚合来固定。
在本发明的光学补偿片中,盘状液晶化合物的盘面和透明支持体平面之间的角度优选在光学各向异性层深度方向改变(混合取向)。优选的是,通过取向薄膜使液晶化合物取向,并以如此取向的状态使盘状液晶化合物固定,从而形成光学各向异性层。
盘状液晶化合物描述于各种出版物中(,.,第71卷,第111页(1981);“EkishonoKagaku”,KikanKagakuSosetsu(“ChemistryofLiquidCrystal″,QuarterlyChemicalReview),,第5,10章,第2段,由NihonKagakuKai编译(1994);,.,第1794页(1985);,.,第116卷,第2655页(1994))。盘状液晶化合物的聚合描述于JP-A-8-27284中。
为了通过聚合使盘状化合物固定,必须将作为取代基的可聚合基团键合至盘状化合物的盘状核上。然而,如果将可聚合基团直接键合至盘状核上的话,在聚合反应时几乎不能维持取向状态。因此,在盘状核和可聚合基团之间引入连接基团。这意味者具有可聚合基团的盘状化合物优选是由下式
(III)表示的化合物D(-LQ)n(III)式中,D是盘状核,L是二价连接基团,Q是可聚合基团,而n是4-12的整数。
盘状核(D)的例子列于如下。在下文中,LQ(或QL)表示二价连接基团(L)和可聚合基团(Q)的结合。
在结构式(III)中,二价连接基团(L)优选是选自如下的二价连接基团亚烷基基团,亚烯基基团,亚芳基基团,-CO-,-NH-,-O-,-S-及其组合,更优选的是由至少两个选自如下基团的二价基团的组合所形成的二价连接基团亚烷基基团,亚芳基基团,-CO-,-NH-,-O-和-S-,且最优选的是由至少两个选自如下基团的二价基团的组合所形成的二价连接基团亚烷基基团,亚芳基基团,-CO-和-O-。在亚烷基基团中的碳原子数优选从1-12,在亚烯基基团中的碳原子数优选从2-12,且在亚芳基基团中的碳原子数优选从6-10。
二价连接基团(L)的例子列于如下。其左侧键合至盘状核(D)上且其右侧键合至可聚合基团(Q)上。AL表示亚烷基基团或亚烯基基团且AR表示亚芳基基团。亚烷基基团,亚烯基基团和亚芳基基团各自可以有取代基(例如烷基)。
L1-AL-CO-O-AL-L2-AL-CO-O-AL-OL3-AL-CO-O-AL-O-ALL4-AL-CO-O-AL-O-CO-L5-CO-AR-O-ALL6-CO-AR-O-AL-O-L7-CO-AR-O-AL-O-CO-L8-CO-NH-AL-L9-NH-AL-O-L10-NH-AL-O-CO-L11-O-AL-L12-O-AL-O-L13-O-AL-O-CO-L14-O-AL-O-CO-NH-AL-L15-O-AL-S-AL-
L16-O-CO-AR-O-AL-CO-L17-O-CO-AR-O-AL-C-CO-L18-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-L19-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-L20-S-ALL21-S-AL-O-L22-S-AL-O-CO-L23-S-AL-S-AL-L24-S-AR-AL-在结构式(III)中,可聚合基团(Q)根据聚合反应的种类来确定。可聚合基团(Q)优选是不饱和的可聚合基团或环氧基,更优选的是不饱和可聚合基团,且最优选的是烯键式不饱和可聚合基团。
在结构式(III)中,n是4-12的整数。具体的数值根据盘状核(D)的种类确定。L和Q的多个组合可以是不同的,但优选相同。
在混合取向中,盘状化合物的长轴(盘状平面)和支持体平面之间的角度,即倾斜角随着沿光学各向异性层深度方向与偏振薄膜平面距离的增加而增加或减小。所述角度优选随着所述距离的增加而减小。倾斜角的变化可以是连续增加、连续减小、间歇增加、间歇减小、连续增加和连续减小相结合,或包括增加和减小的间歇变化。在间歇变化中,倾斜角不改变的区域存在于厚度方向。即使存在角度不改变的区域时,它也可以满足倾斜角总体上增加或减小的条件。然而,倾斜角优选是连续变化。
盘状化合物长轴(盘状平面)的平均方向(单个分子长轴方向的平均值)通常可通过对盘状化合物或取向薄膜材料的选择,或者通过对摩擦法的选择来调节。另外,在表面侧
(空气侧)中,盘状化合物的长轴(盘状平面)方向通常可通过对盘状化合物或与盘状化合物一起使用的添加剂的种类的选择来调节。与盘状化合物一起使用的添加剂的例子包括增塑剂,表面活性剂,可聚合单体和聚合物。在长轴取向方向的变化程度类似于上述可通过对液晶分子和添加剂的选择进行调节。
与盘状化合物一起使用的增塑剂,表面活性剂和可聚合单体与盘状化合物具有相容性,并且能使盘状化合物倾斜角改变或不抑制其取向。在这些添加组分中,优选可聚合单体(例如具有乙烯基,乙烯氧基,丙烯酰基或***丙烯酰基的化合物)。该化合物的添加量以盘状化合物计通常从1-50质量%,优选从5-30质量%。当混合具有4个或更多个活性官能团的可聚合单体时,可增强取向薄膜和光学各向异性层之间的粘合。
根据本发明,光学各向异性层包含***代脂族聚合物,然而,可以与盘状化合物一起使用另一聚合物并且该聚合物优选与盘状化合物具有一定程度的相容性,并且能使盘状化合物的倾斜角改变。
所述聚合物的例子包括纤维素酯。纤维素酯优选的例子包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、羟丙基纤维素和乙酸丁酸纤维素。为了不抑制盘状化合物的取向,聚合物的添加量以盘状化合物计优选从