專利名稱：橢圓偏振器和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變薄的橢圓偏振板以及配備該橢圓偏振器的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示器性能上的顯著改善，它在實際中的應(yīng)用已從袖珍或臺式計算器的顯示器擴(kuò)展到文字處理器和個人電腦的顯示器。而且，該液晶顯示器的市場被拓寬至個人數(shù)字助理(PDA)領(lǐng)域，在此領(lǐng)域該顯示器能夠最充分發(fā)揮其特性，即，體積小重量輕。強烈要求個人數(shù)字助理減少其厚度和重量，尤其要求減少顯示器的厚度和重量。為響應(yīng)用戶的強烈要求，將偏振器中的原料，也就是樹脂襯底膜變薄已在進(jìn)行當(dāng)中。然而，由于光遲滯塑料膜(optical retardation plastic film)的特性，難以減小構(gòu)成偏振器的光遲滯板(optical retardation plate)的厚度。
在應(yīng)用了液晶膜的偏振遲滯板中，只有呈現(xiàn)出偏振遲滯功能的液晶膜是薄膜，但由于具有保護(hù)液晶層性能的支撐襯底膜的存在，就很難減小整個遲滯板的厚度。
作為一項可能解決上述問題的技術(shù)，日本專利公報No.8-278491的公開了一種可使用無需支撐性襯底膜的液晶膜制造光學(xué)元件的方法。
然而，雖然通過這種方法，能獲得排除占液晶膜中絕大部分體積的支撐性襯底膜，而得到很薄光學(xué)元件的優(yōu)勢，但由于缺少支撐性襯底膜，也會有一個缺陷，即大多會因在生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的多種應(yīng)力所引起的扭曲或變形會對液晶膜造成不良影響，并由此導(dǎo)致其中形成微細(xì)的紋理樣變形和裂紋。
其中作為解決這個問題的一種辦法，提議一種方法是采用后期處理方法，比如將熱老化應(yīng)用于去除扭曲和變形。然而，這種方法并不能總是完全解決問題，并造成了需要額外的后期處理的其它問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種橢圓偏振器包括作為構(gòu)成元件的一個變薄的光學(xué)各向異性元件，該變薄的光學(xué)各向異性元件無需應(yīng)用額外的后期處理如熱老化，液晶材料層不會因制造和加工步驟中極可能出現(xiàn)的各種應(yīng)力而產(chǎn)生很細(xì)的紋理性變形或裂紋，以及配備該橢圓偏振器的液晶顯示器。
按照本發(fā)明的第一方面，就是提供一種橢圓偏振器包括至少一偏振器和一光學(xué)各向異性元件，其中該光學(xué)各向異性元件包括一具有固定液晶取向的液晶材料層，一黏性粘合劑/粘附層，以及一應(yīng)力遮斷層。
按照本發(fā)明的第二個方面，就是提供該第一個方面的橢圓偏振器，其中將該應(yīng)力遮斷層安裝在液晶材料層和黏性粘合劑/粘附層之間。
按照本發(fā)明的第三個方面，就是提供第一個方面的橢圓偏振器，其中該應(yīng)力遮斷層的厚度在0.3μm或其以上和40μm或其以下，并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為20℃或更高。
按照本發(fā)明的第四個方面，就是提供第一個方面的橢圓偏振器具有厚度為450μm或其以下。
按照本發(fā)明的第五個方面，就是提供一種液晶顯示器配備至少一個第一個方面的橢圓偏振器。
本發(fā)明將在下面作詳細(xì)說明。
本發(fā)明的橢圓偏振器是一種包括至少一偏振器和一光學(xué)各向異性元件，其中該光學(xué)各向異性元件包括，一具有固定液晶取向的液晶材料層，一黏性粘合劑/粘附層，以及一應(yīng)力遮斷層。
本發(fā)明中構(gòu)成橢圓偏振器的光學(xué)各向異性元件是由一具有固定的液晶取向的液晶材料層，一黏性粘合劑/粘附層，和一個應(yīng)力遮斷層所壓成的薄片組成。然而，如果必要的話，可以在液晶材料層的一面或兩面提供透明保護(hù)層。而且，根據(jù)黏性粘合劑/粘附層的類型，黏性粘合劑/粘附層可以提供這種透明保護(hù)層的功能。
可以在液晶材料層的一面或兩面配置應(yīng)力遮斷層。最好有至少一個應(yīng)力遮斷層配置在該液晶材料層和該黏性粘合劑/粘附層之間。
只要按上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成本發(fā)明的橢圓偏振器就沒有特別的限制。構(gòu)成本發(fā)明橢圓偏振器各部件的配置例如下(1)偏振器/液晶材料層/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層(2)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層/液晶材料層(3)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層/透明保護(hù)層/液晶材料層(4)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層(5)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層(6)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層/應(yīng)力遮斷層(7)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/應(yīng)力遮斷層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層/應(yīng)力遮斷層(8)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層/應(yīng)力遮斷層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層(9)偏振器/黏性粘合劑或粘附層/液晶材料層/透明保護(hù)層/應(yīng)力遮斷層。
在上述實例中，最好的是(6)，(7)，和(8)。
如果必要，可以用另一種黏性粘合劑或粘附層將上述結(jié)構(gòu)的橢圓偏振器粘合到液晶顯示器。
此處所使用的具有固定液晶取向的液晶材料層，其層中的液晶材料是按液晶取向定位并通過一種固定方法進(jìn)行固定的。固定方法可能是一種這樣的方法，對其中的低分子量或具有反應(yīng)官能團(tuán)的聚合液晶材料進(jìn)行定位和處理，以便使官能團(tuán)反應(yīng)，然后通過固化或交聯(lián)的方法進(jìn)行固定，或通過把定位狀態(tài)的聚合液晶材料淬冷變成玻璃質(zhì)狀態(tài)固定的方法。淬冷方法的實例是把其中的聚合液晶材料從熱處理移至室溫下的空氣中，以及強制冷卻的方法，例如用冷氣吹其中的聚合液晶材料，用冷卻輥接觸聚合液晶材料或把其投入水中。反應(yīng)官能團(tuán)的實例是乙烯基(vinyl)、丙烯基(acryloyl)、乙氧烯基(vinyloxy)、環(huán)氧(epoxy)、氧雜環(huán)丁烷(oxetane)、羧基(carboxyl)、羥基(hydroxyl)，氨基(amino)，和酸脫水基(acid anhydrate groups)，每一種都會在適合的條件下發(fā)生反應(yīng)。
可以從上述寬泛的范圍內(nèi)選擇用作液晶材料層的液晶材料，無論是低分子量液晶材料和聚合液晶材料都可以，依據(jù)橢圓偏振器的使用意圖及其生產(chǎn)方法而定。然而，最好使用的是聚合液晶材料。液晶材料的分子形狀可以是條狀或類似圓盤(disco-like)狀。例如，該液晶材料可能是具有圓盤狀(discotic)向列液晶體的圓盤狀液晶材料混合物。
液晶材料層在固定前的液晶相是向列的，扭轉(zhuǎn)向列的，膽甾型向列的，混合型向列的，混合扭轉(zhuǎn)向列的，圓盤狀向列的和碟狀液晶向列的。
聚合液晶材料可以是多種多樣的主鏈形聚合物液晶材料，側(cè)鏈形聚合物液晶材料，及其混合物。主鏈形液晶材料的實例為聚酯(polyester)、聚酰胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酰亞胺(polyimide)、聚亞胺酯(polyurethane-)、聚苯并咪唑(polybenzimidazole-)、聚苯并噁唑(polybenzoxazole-)、聚苯并噻唑(polybenzthiazole-)，聚甲亞胺(polyazomethine-)，聚酰胺酯(polyesteramide-)，聚碳胺酯(polyestercarbonate-)，以聚碳胺酯為基(polyesterimide-based)的聚合液晶材料，以及上述物質(zhì)的混合物。側(cè)鏈形液晶材料是以中膠團(tuán)(mesogen group)作側(cè)鏈鏈接直線主鏈或環(huán)狀主鏈物質(zhì)的液晶材料，例如聚丙烯酸酯(polyacrylate-)，聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate-)，乙烯聚合物(polyvinyl-)，聚硅氧烷(polysiloxane-)，聚醚(polyether-)，聚丙二酸酯(polymalonate-)，和聚酯型物，以及上述各種物質(zhì)的混合物。在這些物質(zhì)中，最好的是主鏈聚合物，特別理想的是聚酯型物，作為易合成和定位的目標(biāo)。
低分子量液晶材料的實例是呈現(xiàn)出液晶材料性的化合物和合成物?；衔锟赏ㄟ^將上述反應(yīng)官能團(tuán)引入到飽和苯羧基酸衍生物(saturatedbenzene carboxylic acid derivatives)，非飽和苯羧基酸衍生物(unsaturated benzene carboxylic acid derivatives)，聯(lián)苯羰基酸衍生物(biphenylcarboxylic acid derivatives)，芬芳羧基酸衍生物(aromaticoxycarboxylic acid derivatives)，席夫堿衍生物(schiff base derivatives)，二氧次甲基化合衍生物(bis-azo methane compound derivatives)，環(huán)乙胺脂化合衍生物(cyclohexane ester compounds derivatives)，或固醇化合衍生物(sterol compound derivatives)的末端而獲得。合成物可通過在上述化合衍生物中任何呈現(xiàn)液晶性的化合物中添加一種可交聯(lián)化合物而獲得。圓盤液晶化合物的實例是三苯基(yriphenylene-)以及？基(truxene-based)化合物。
另一方面，可以將各種具有官能團(tuán)或通過熱及光交聯(lián)反應(yīng)的位反應(yīng)的化合物同液晶材料摻和，但摻和量不能干擾液晶材料性的顯示作用。這種交聯(lián)官能團(tuán)的實例可以是上述的各種反應(yīng)官能團(tuán)。
如必要的話，在整個定向襯底(alignment substrate)上涂上一層熔融狀態(tài)的或以溶液的方式添加的含有上述液晶材料及各種化合物的合成物，以便形成一層薄膜，然后通過干燥和加熱定位合成物的液晶取向。如必要的話，可以通過上述提及的固定方法如光輻射和/或熱處理(聚合/交聯(lián))固定定位取向，從而形成具有固定液晶取向的液晶材料層。
對用作涂在整個定位襯底上配制溶液的溶劑沒有特別限制，只要該溶劑能溶解本發(fā)明中使用的液晶材料或合成物并能在適當(dāng)?shù)臈l件下?lián)]發(fā)即可。最好溶劑實例是酮(ketones)，例如丙酮(acetone)、甲基亞乙基酮(methylethyl ketone)、和異弗樂酮(isophorone)；醚醇(ether alcohols)如月桂酸丁氧基醇(butoxyethyl alcohol)，己氧基乙烷基醇(hexyloxyethylalcohol)，和甲氧基2丙醛(methoxy-2-propanol)；乙二醇醚(glycolethers)如乙烯乙二醇二甲基醚醇(ethylene glycol dimethylether)和二甘醇3，4-二甲基醚醇(diethylene glycol dimethyl ether)；醚醇(esters)如乙酸乙脂(ethyl acetate)、甲氧基丙烷基乙醇(methoxypropyl acetate)和乳酸乙脂(ethyl lactate)；苯酚類(phenols)如苯酚(phenol)和氯酚(chlorophenol)；氨基化合物(amides)如N，N二甲基甲酰胺(N-dimethylformamide)，N，二甲基酸酰胺(N-dimethylacetoamide)，和N甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)；鹵化烴(halogenatedhydrocarbons)如氯仿(chloroform)，四氯乙烷(tetrachloroethane)，和二氯代苯(dichlorobenzene)；以及上述物質(zhì)的混合物。溶液中可以加入表面活性劑、除泡劑，或一抻平劑以便在定位襯底上形成一層均勻的膜。而且，為著色緣故，可加入雙色上色劑，普通上色劑和色素，但添加量度不能影響到液晶材料層的液晶性起顯示作用。
對涂布方法沒有特別的限制，只要膜層的均勻性得以保持即可。因此，任何常規(guī)的方法如輥壓涂布，模具涂布，浸漬涂布，幕式淋涂，和旋涂法都可以使用。涂布可在去除溶劑處理之后進(jìn)行，即，用加熱器和熱風(fēng)吹干。涂膜在干燥狀態(tài)的膜厚為0.1μm到50μm，最好是0.2μm到20μm。厚度偏離這個范圍的膜是不合適的，因為所得的液晶材料層會缺乏偏振官能特性而且定位不充分。
其后，如有必要的話，在形成液晶取向后可以進(jìn)行熱處理。在此熱處理中，將該液晶材料加熱到一定溫度范圍，使該材料呈現(xiàn)液晶相，以便通過其自身的可取向性完成液晶取向的定位。因為用于熱處理的條件取決于液晶材料使用中液晶相特征溫度(轉(zhuǎn)變溫度)在最佳條件和限制下變化，所以確實無法確定。然而，變化的范圍通常在10℃到300℃之間，最好為30℃到250℃之間。過低的溫度不可取，因為液晶取向定位過程有可能不充分，而過高的溫度也不可取，因為液晶材料層將被分解或定位襯底受到有害影響。加熱處理通常為3秒鐘到60分鐘，最好為10秒鐘到30分鐘。少于3分鐘的熱處理不可取，因為液晶取向可能還沒有完成，而超過60分鐘的熱處理也不可取，因為過量會明顯惡化。通過加熱處理完成液晶材料層的液晶取向定位后，可以用適合液晶材料層的一種方法將定位襯底上的液晶材料層固定起來。
作為定位襯底實例是諸如聚酰亞胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、聚酰胺亞胺(polyamideimide)、聚亞苯基硫化物(polyphenylene sulfide)、聚亞苯基氧化物(polyphenylene oxide)、聚醚酮(polyether ketone)、聚醚醚酮(polyetherether ketone)、聚醚砜(polyether sulfone)、聚乙烯砜(polysulfone)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚乙烯萘甲醛(polyethylenenaphthalate)、多芳基化合物(polyarylate)、三纖維素(triacetylcellulose)、環(huán)氧樹脂(epoxy resins)、和酚樹脂(phenol resins)，以及上述物質(zhì)的單軸式鋪設(shè)薄膜(uniaxially stretched film)。其中一些薄膜，即便沒有受到定位處理，但依據(jù)膜的生產(chǎn)方法仍對本發(fā)明使用的液晶材料顯示出充分的定位能力。然而，如果薄膜沒有足夠定位能力或根本不具備定位能力，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚頃r它會延伸；經(jīng)受摩擦處理(rubbingtreatment)，用人造纖維布對薄膜進(jìn)行單向摩擦或在對由常規(guī)定位劑如聚酰亞胺，聚乙烯醇或硅烷耦合劑在整個薄膜上形成的定位層進(jìn)行摩擦的條件下；或在用二氧化硅進(jìn)行間接蒸發(fā)淀積的條件下；或在受到上述組合處理以使薄膜具有定位能力的條件下。另一方面，該定位襯底層可以是鋁，鐵，或銅的金屬板和各種玻璃板，其表面上能規(guī)則地形成細(xì)微的凹槽。
本發(fā)明中使用的應(yīng)力遮斷層是一個光學(xué)上各向同性的透明保護(hù)層，其厚度為0.3μm或其以上和40μm或其以下，最好為0.5μm或其以上和10μm或其以下，而其玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是20℃或更高，最好是50℃或更高。對于應(yīng)力遮斷層的材料沒有特別限制，只要它對液晶材料的光學(xué)特性沒有特別有害的影響。厚度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度超出以上所述范圍的應(yīng)力遮斷層不可取，因為這種層效果差而且背離了本發(fā)明的目的之一，即減小厚度。材料的具體例為丙烯共聚物(copolymers of acryl-)、異丁烯酸鹽(methacryl-)、硝化纖維(nitrocellulose-)、環(huán)氧基化合物(epoxy-based compounds)，以及其混合物。
在應(yīng)力遮斷層中加入可交聯(lián)物使之部分交聯(lián)，如可塑劑或滑潤劑可以控制該應(yīng)力遮斷層的物理特性。
對于基于光學(xué)各向異性元件的應(yīng)力遮斷層形成方法沒有特別限制。例如，可以采用一種轉(zhuǎn)移法，將以一種材料制成的符合上述厚度的應(yīng)力遮斷層事先涂布或擠壓到可剝離的襯底薄膜上，如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、和聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)，而且把該層粘附于黏性粘合劑/粘附層或透明保護(hù)層再從可剝離的襯底薄膜上剝離。
雖然本發(fā)明中使用的應(yīng)力遮斷層的作用還沒有搞清楚，但是可以認(rèn)為能夠防止制造/加工步驟中可能發(fā)生的扭曲帶來的各種應(yīng)力被直接施加到液晶材料層，同時通過緩和或消除伴隨例如黏性粘合劑/粘附層中存在應(yīng)變的扭曲，可以認(rèn)為能避免無支撐襯底的液晶材料層中細(xì)微的紋理樣扭曲或裂紋的出現(xiàn)。
對黏性粘合劑/粘附層沒有特別的限制，只要它對液晶材料層、應(yīng)力遮斷層、因需要提供的透明保護(hù)層、以及偏振器有足夠的黏著性和粘附性，并且對液晶材料層的光學(xué)特性沒有損害。例如，它們可以是丙烯酸類樹脂(acrylic resin-)、異丁烯酸樹脂(methacrylic resin-)、環(huán)氧樹脂(epoxy resin-)、乙烯基醋酸鹽共聚物(ethylene-vinyl acetatecopolymer-)、橡膠類(rubber-)、氨基甲酸脂(urethane-)、聚偏二乙烯基類物質(zhì)，及其混合物，和各種反應(yīng)物，如熱固化/或光固化類型，和電子輻射固化類型。上述這些粘合物中，有一些具有起透明保護(hù)層作用。
反應(yīng)條件，也就是用于固化發(fā)生反應(yīng)的黏性粘合劑和粘附層的條件隨配方設(shè)計，粘性和反應(yīng)溫度變化而變化。因此，固化應(yīng)在適當(dāng)選擇的條件下進(jìn)行。例如，光固化類型的黏性粘合劑或粘附層可與各種已知的光引發(fā)劑摻和。并用從光源發(fā)出的光照射反應(yīng)，該光源諸如有金屬鹵化物燈，高壓水銀燈，低壓水銀燈，氙燈，弧光放電燈，激光器，以及同步加速器輻射光源等。每平方厘米的照射劑量通常在1到2,000mJ的范圍內(nèi)，最好綜合劑量為10到1,000mJ。然而，當(dāng)光引發(fā)劑的吸收范圍與光源光譜有極大差異，或反應(yīng)物本身能吸收光源波長的光時，照射劑量不僅限于上述范圍。在這種情況下，可以采用適合的光敏化劑或者兩種或多種吸收不同波長的光引發(fā)劑。電子輻射固化類型的粘合物通?？稍?0kV到200kV的加速電壓下固化，最好電壓為50kV到100kV。
黏性粘合劑/粘附層的厚度隨它被使用時的配方設(shè)計，強度和溫度變化而變化，但厚度通常為1μm到50μm，最好為3μm到30μm。不在此范圍之內(nèi)的厚度不可取，因為黏性粘合劑/粘附層的強度不足，且粘合物會從它覆蓋的層的邊緣滲出。
另一方面，為控制光學(xué)特性，可以在黏性粘合劑/粘附層加入各種微粒，添加量不能對這些粘合物的特性造成損害。這種微粒的實例是具有與黏性粘合劑/粘附層的化合物相異的折射系數(shù)的微粒，是能提高抗靜電性而對透明性無影響的傳導(dǎo)微粒，以及能改善抗磨損性的微粒。更具體的實例是微細(xì)硅石，ITO(indium tin oxide銦錫氧化物)微粒，銀微粒，和各種合成樹脂微粒。而且，可以在黏性粘合劑/粘附層中加入各種添加劑，如抗氧化劑和紫外線吸收劑，添加量不能影響本發(fā)明取得的效果。
因需要而提供的透明保護(hù)層，是為了保護(hù)液晶材料層的表面及在后加工步驟，如應(yīng)力遮斷層的形成中增強其機(jī)械強度。透明保護(hù)層的材料可以是對液晶材料層和應(yīng)力遮斷層具有足夠粘著性的光學(xué)各向同性物質(zhì)。因此，上述黏性粘合劑/粘附層可以用作透明保護(hù)層。最好黏性粘合劑/粘附層的實例是上述的反應(yīng)物質(zhì)諸如光固化類型、電子輻射固化類型、和熱固化類型物質(zhì)，其中適合使用的是光固化類型和以基于丙烯酸鹽的低聚物((meth)acrylate-based oligomer)為主要成分的電子輻射固化類型的粘合物，基于環(huán)氧樹脂的光固化類型，和電子輻射固化類型粘合物。
對于透明保護(hù)層的厚度沒有特別的限制。然而，通常厚度為從1μm到50μm，最好的是3μm到30μm。不在此范圍內(nèi)的厚度不可取，因為粘著度差，而且本發(fā)明的部分目的，也就是減少偏振器的整體厚度也無法實現(xiàn)。
對本發(fā)明的橢圓偏振器中使用的偏振器沒有特別的限制，只要它能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。因此，任何液晶顯示器中使用的常規(guī)偏振器都可以使用，但最好的是最近開發(fā)出的薄膜型偏振器。偏振器的具體實例是基于PVA(polyvinyl alcohol聚乙烯醇)的偏振膜，如PVA和部分乙縮醛(partial acetal)PVA；通過拉伸由乙烯基醋酸鹽共聚物的部分皂化物組成的親水聚合體膜并吸收碘和/或雙色劑獲得的偏振膜；和包括多烯傾向的膜，如PVA的脫水物和聚氯乙稀的脫氯物。另一方面，可以使用反射類偏振器。
這些偏振器可以單獨使用，或者與裝在偏振器一側(cè)或兩側(cè)表面，提供加強強度、抗?jié)?、抗熱作用的透明保護(hù)層一起使用。透明保護(hù)層的實例是將透明保護(hù)塑料膜如聚酯(polyester)和三乙酰纖維素(triacetylcellulose)直接或通過偏振器上的粘附層進(jìn)行層疊；樹脂涂層；和丙烯酸或基于環(huán)氧樹脂的光固化類樹脂層。在偏振器兩側(cè)都涂布保護(hù)層時，它們可以是一樣的，或相互不同。
對制造本發(fā)明中使用的光學(xué)上各向異性元件的方法將在下面描述。制造光學(xué)上各向異性元件的方法不限于下文中描述的這些，但最好能瀏覽其相關(guān)過程。
首先，以合適的方法，在整個定位襯底上形成一個液晶材料的涂膜，接著如果必要的話去除溶劑，然后加熱待液晶取向完全定位，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硎乖撘壕Р牧蠈庸潭?。之后，在固定的液晶材料層上形成至少黏性粘合?粘附層，與此分開進(jìn)行，把在可剝離襯底上形成的一個應(yīng)力遮斷層粘接到黏性粘合劑/粘附層，然后剝離定位襯底，從而得到具有(可剝離襯底)/應(yīng)力遮斷層/黏性粘合劑或粘附層/液晶材料層結(jié)構(gòu)的光學(xué)各向異性元件。
另一方面，在定位襯底上形成的液晶材料層上形成透明保護(hù)層，通過黏性粘合劑或粘附層在透明保護(hù)層上形成可剝離襯底上的應(yīng)力遮斷層，然后將定位襯底剝離，從而得到了具有(可剝離襯底)/應(yīng)力遮斷層/黏性粘合劑或粘附層/透明保護(hù)層/液晶材料層結(jié)構(gòu)的光學(xué)各向異性元件。更多的選擇是，將作為第一保護(hù)層的光反應(yīng)粘附層涂布于定位襯底的液晶材料層上，粘附到可剝離襯底，用光固化粘附層以使其變成透明保護(hù)層，然后剝離定位襯底。在液晶材料層露出的一面形成第二層帶有可剝離襯底的保護(hù)層。當(dāng)?shù)谝缓偷诙Ｗo(hù)層上的任意一個可剝離襯底脫落，通過黏性粘合劑/粘附層把應(yīng)力遮斷層粘附于透明保護(hù)層上露出之后，另一透明保護(hù)層上的可剝離襯底被剝離，從而得到具有(可剝離襯底，其上形成了應(yīng)力遮斷層)/應(yīng)力遮斷層/黏性粘合劑或粘附層/透明保護(hù)層/液晶材料層/透明保護(hù)層結(jié)構(gòu)的光學(xué)各向異性元件。
更多的選擇是，可以采用一種方法，在將作為黏性粘合劑/粘附層形成第一或第二透明保護(hù)層的材料粘附于可剝離襯底上形成的應(yīng)力遮斷層之后，對材料進(jìn)行固化。
如此得到的光學(xué)各向異性元件的厚度是325μm或更少，較好的是225μm或更少，更好的是175μm或更少。不在此范圍內(nèi)的厚度是不可取的，因不在此范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性元件的厚度背離了本發(fā)明的目的，也就是減少偏振器的厚度。
把如上面獲得的光學(xué)各向異性元件中剝離不需要可剝離襯底，然后將元件通過黏性粘合劑/粘附層層疊到偏振器上就得到了本發(fā)明的橢圓偏振器。偏振器可附帶一個或多個光學(xué)各向異性元件。
橢圓偏振器的整體厚度為450μm或更少，較好是350μm或更少，最好是300μm或更少。整體厚度不在此范圍內(nèi)的不可取，因為它背離了本發(fā)明的目的，也就是減少偏振器的厚度。
除了一個偏振器和一個光學(xué)各向異性元件，本發(fā)明的橢圓偏振器可以包括一個或多個抗反射層，抗眩光層，硬涂層，和光漫射層。
在本發(fā)明中，可以通過黏性粘合劑/粘附層將兩種或多種液晶材料層層疊起來。
在本發(fā)明的橢圓偏振器中，所使用的光學(xué)各向異性元件可以和一個或多個其他光學(xué)各向異性元件層組合一起。這樣的光學(xué)各向異性元件層可以是利用已知的拉伸聚合膜或液晶膜?？梢酝ㄟ^已知的加工方法如拉伸，覆膜，滾壓，拖曳，固化擠壓，和吹氣形成處理聚合物得到拉伸的聚合膜。
一個至少配備了一片本發(fā)明橢圓偏振器的液晶顯示器包括該橢圓偏振器，偏振器，和液晶單元，該單元具有位于一對能形成電場的，且至少有一個是透明的襯底之間的液晶，如果必要的話，還包含偏振遲滯補償板，反射層，光漫射層，背照燈，前燈，光控制薄膜，光導(dǎo)板，棱鏡片之類構(gòu)件。
對本發(fā)明的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制。橢圓偏振器可以安裝在觀看者的一側(cè)或者液晶單元的光源一側(cè)，而安裝位置可以通過檢測哪里能夠最大發(fā)揮橢圓偏振器的功效后確定。橢圓偏振器所用數(shù)量可以是一個或多個。
除了本發(fā)明的橢圓偏振器，構(gòu)成液晶顯示器的元件可以是任何常規(guī)的元件和通過已知材料利用已知方法獲得的元件。
除了能施加電場的襯底和液晶層，可通過各種必須的構(gòu)成元件獲得下文中描述的各種模式的液晶單元。
液晶單元模式的實例是多樣的，如TN(Twisted Nematic扭轉(zhuǎn)向列的)，STN(Super Twisted Nematic超扭轉(zhuǎn)向列的)，ECB(ElectricallyControlled Birefringence電控雙折射)，IPS(In-Plane Switching平面開關(guān))，VA(Vertical Alignment縱向?qū)?zhǔn))，OCB(OpticallyCompensated Birefringence光學(xué)補償雙折射)，HAN(HybridAlignment Nematic混合定位向列)，和ASM(Axially symmetricAlignment Microcell軸對稱定位微單元)模式。
對于液晶單元的驅(qū)動模式?jīng)]有特別的限制。因此，它可以是任何一種能在STN-LCD(超扭轉(zhuǎn)向列的液晶顯示器)中使用的有源矩陣使用的有源電極的模式，如TFT(薄膜晶體管)電極和TFD(薄膜二極管)電極，以及等離子地址模式。
本發(fā)明可以提供一種作為橢圓偏振器構(gòu)件的薄光學(xué)各向異性元件和配備了這種橢圓偏振器的液晶顯示器，該各向異性元件的液晶材料層在制造/加工步驟中產(chǎn)生的各種應(yīng)變下不會發(fā)生細(xì)微的紋理樣形變和裂紋。由于薄橢圓偏振器的使用，可以減小液晶顯示器的厚度。
具體實施例方式
以下實例將進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不僅限于此實例。
實例1在溫度270℃的氮氣氣氛下，使用50毫摩爾的對苯乙酸，50毫摩爾的2，6萘二羧酸、40毫摩爾的甲基苯對二酚二乙酸脂、60毫摩爾的兒茶酚雙乙酸酯(catecholdiacetate)、和60毫克的N甲基咪唑進(jìn)行12小時的聚合反應(yīng)。將合成反應(yīng)物用四氯乙烷溶解并用甲烷反復(fù)沉淀凈化得到14.7克液晶聚酯(聚合物1)。聚合物1在30℃的苯酚/四氯乙烷混合溶劑(質(zhì)量比為60/40)中所測得的固有粘度為0.17dl/g，顯示出具有液晶相的向列相。可以肯定的是各向同性相的液晶轉(zhuǎn)變溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度，用DSC分別是250℃或更高和115℃。
在室溫下將90毫摩爾的聯(lián)苯二羰基氯化物(biphenyldicarbonylchloride)、10毫摩爾的對苯二酰，和105毫摩爾的s-2甲基-1，4-丁二醇和二氯甲烷進(jìn)行20小時反應(yīng)。將反應(yīng)得到的溶液加入甲醇，進(jìn)行反復(fù)沉淀以得到12.0克液晶聚酯(聚合物2)。聚合物2所固有的粘度為0.12dl/g。
將19.82克聚合物1和0.18克聚合物2溶解在80克n-甲基-2-吡咯烷酮(n-methyl-2-pyrrolidon)得到一份溶液。將溶液旋涂在由杜邦公司制造的已經(jīng)過人造纖維布摩擦的“KAPTON”牌聚酰亞胺(polyimide)膜上。干燥涂布后的溶液去除溶劑，然后在210℃溫度下加熱20分鐘就形成了扭轉(zhuǎn)向列取向結(jié)構(gòu)。然后將薄膜冷卻至室溫狀態(tài)以固定扭轉(zhuǎn)向列相結(jié)構(gòu)，從而在聚酰亞胺層上獲得均衡定位的實際厚度為3.0μm的液晶材料層(層疊片1)。該厚度是用一種接觸式針型厚度測量儀測得的。
在薄片1表面的液晶材料層上涂布一層由Toagosei公司制造的，厚度為5μm的商業(yè)用紫外線固化型粘合劑“UV-3400”，就得到了一種粘附層(粘附層1)。在粘附層1上層疊一層由Toray工業(yè)公司制造的厚度為25μm的“S10”牌聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(PET膜1)作為可剝離襯底，再用600mJ的紫外線照射固化粘附層1。而后，從包括PET膜1/粘附層1/液晶材料層/聚酰亞胺膜的薄片中剝離聚酰亞胺膜，以便經(jīng)由可剝離襯底即PET膜1上的粘附層1轉(zhuǎn)移液晶材料層從而得到一個含有一個液晶材料層的一種層疊片(層疊片2)。
然后，在層疊片2表面的液晶材料層上，涂布一層由Toagosei公司制造的厚度為5μm的商業(yè)用紫外線固化型粘合劑“UV-3400”，就得到了一種粘附層(粘附層2)。在Toray工業(yè)公司生產(chǎn)的厚度為25μm的“S10”(商標(biāo)名)用作可剝離襯底的PET膜2上形成厚度為1μm，平均分子量為30,000的聚亞甲基(由Aldrich公司制造的反應(yīng)物)形成的應(yīng)力遮斷層，由此得到面對粘附層2的應(yīng)力遮斷層。用約600J的紫外線照射該層疊片2。之后，從包括PET膜1/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/應(yīng)力遮斷層/PET膜2的層疊片中剝離PET膜2，以便經(jīng)由液晶材料層一側(cè)上的粘附層2轉(zhuǎn)移應(yīng)力遮斷層，從而得到一種液晶膜(液晶膜3)。
在液晶膜3的應(yīng)力遮斷層表面層疊一層厚度為25μm的分離膜(黏性粘附層1)，之后，從包括PET膜1/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/應(yīng)力遮斷層/黏性粘附層1/分離膜的薄片中剝離PET膜1，從而得到一種無支撐襯底液晶膜(液晶膜4)。
下一步，用厚度為25μm的黏性粘附層(黏性粘附層2)把Sumitomo化學(xué)公司制造的厚度約180μm的“SQ-1852AP”型偏振器層疊在粘附層1上，從而獲得一個由偏振器/黏性粘附層2/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/應(yīng)力遮斷層/黏性粘附層1/分離膜的層疊片構(gòu)成的橢圓偏振器(橢圓偏振器1)。
不計分離膜的橢圓偏振器整體厚度為240μm，與常規(guī)的帶有支撐襯底的橢圓偏振器比較厚度得到極大的縮減。
將所得的偏振器1剝離了分離膜后，其中的黏性粘附層會被粘附于可商用的反射型液晶顯示器的觀看者的偏振器一側(cè)。使用ESPEC公司制造的“PL-2SP”型恒溫恒濕箱，在60℃的溫度和90％的濕度下對液晶顯示器進(jìn)行500小時的可靠性加速試驗。作為其結(jié)果，未觀察到顯示特性性能和液晶材料層有任何改變。
比較實例1與實例1不同，以和實例1相同的過程得到層疊片2，使用由Toagosei公司制造的商用紫外線固化型粘合劑“UV-3400”在層疊片2的液晶材料層表面形成厚度為5μm的粘附層。粘附層2上層疊了一層由Toray公司制造的作為可剝離襯底的“S10”牌PET膜(PET膜3)，但沒有應(yīng)力遮斷層。用600mJ的紫外線對該層疊片進(jìn)行照射以固化粘合劑。之后，從包括PET膜3/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/PET膜3的層疊片中剝離PET膜3，從而得到一種沒有應(yīng)力遮斷層的液晶膜(液晶膜5)。
下一步，在液晶膜5的粘附層2上層疊一層厚度為約25μm帶有分離膜的黏性粘附層(黏性粘附層1)。之后，從包括PET膜1/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/黏性粘附層1/分離膜的層疊片中剝離PET膜1，從而得到一個沒有支撐性襯底和應(yīng)力遮斷層的液晶膜(液晶膜6)。
下一步，通過厚度25μm的黏性粘附層(黏性粘附層2)把Sumitomo化學(xué)公司制造的厚度180μm的“SQ-1852AP”型偏振器層疊在液晶膜6的粘附層1上，從而獲得一種由偏振器/黏性粘附層2/粘附層1/液晶材料層/粘附層2/黏性粘附層1/分離膜的層疊片形成的橢圓偏振器(橢圓偏振器2)。
除開分離膜之外的橢圓偏振器2整體厚度為243μm，與常規(guī)的帶有支撐襯底的橢圓偏振器比較厚度可得到了極大縮減。
與實例1相似，從所得的偏振器2剝離分離膜后，其中的黏性粘附層會被粘附于可商用的反射型液晶顯示器的觀看者一側(cè)偏振器上。使用ESPEC公司制造的“PL-2SP”型恒溫恒濕箱，在60℃的溫度和90％的濕度下，使液晶顯示器經(jīng)受500小時的可靠性加速試驗。結(jié)果是，該液晶材料層形成的顯示器的液晶顯示影像，在肉眼觀察下顯現(xiàn)出輕微的發(fā)白和變形。通過10倍放大觀察的顯示結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)許多變形和裂紋。因此可以確定它們導(dǎo)致了顯示特性性能的降低。
權(quán)利要求
1.一種橢圓偏振器，包含至少一偏振器和一光學(xué)各向異性元件，其中所述的光學(xué)各向異性元件包含具有固定液晶取向的一液晶材料層，一黏性粘合劑/粘附層，以及一應(yīng)力遮斷層。
2.按照權(quán)利要求1的橢圓偏振器，其中所述的應(yīng)力遮斷層設(shè)置在所述的液晶材料層和所述的黏性粘合劑/粘附層之間。
3.按照權(quán)利要求1的橢圓偏振器，其中所述應(yīng)力遮斷層具有厚度為0.3μm或其以上和40μm或其以下和玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為20℃或更高。
4.按照權(quán)利要求1的橢圓偏振器，其中它具有厚度為450μm或更薄。
5.一種液晶顯示器，配備有至少一個按照權(quán)利要求1限定的橢圓偏振器。
全文摘要
當(dāng)為減輕重量起見使用沒有支撐襯底的液晶膜生產(chǎn)光學(xué)元件時，液晶膜層經(jīng)常因制造/加工步驟中存在的應(yīng)變而產(chǎn)生微細(xì)的紋理樣變形和裂紋。本發(fā)明旨在提供一種沒有這種變形和裂紋的具有薄光學(xué)各向異性元件的橢圓偏振器。本發(fā)明的橢圓偏振器至少包括偏振器和光學(xué)各向異性元件，其中所述光學(xué)各向異性元件包括有固定液晶取向的液晶材料層，粘合劑/粘附層，以及應(yīng)力遮斷層。
文檔編號G02B5/30GK1551995SQ0281729
公開日2004年12月1日 申請日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者佐藤晴義, 一郎, 鈴木慎一郎, 二, 穗崎憲二 申請人:新日本石油株式會社