用于共面切换模式的相位差膜、包括其的偏光板以及包括其的液晶显示装置的制作方法

本发明涉及一种用于共面切换模式的相位差膜、一种包括其的偏光板以及一种包括其的液晶显示器。更具体而言，本发明涉及一种能够在减小右侧与左侧之间的可见性差异的同时在共面切换模式中补偿液晶显示器的右侧及左侧上的可见性劣化的用于共面切换模式的相位差膜、及一种包括其的偏光板以及一种包括其的液晶显示器。

背景技术：

液晶显示器是目前最广泛使用的平板显示器。然而，由于液晶的折射率各向异性，液晶显示器具有右侧与左侧之间的可见性差异的根本问题。

具体而言，在共面切换(in-planeswitching，ips)模式液晶显示器中，由于在液晶的摩擦方向上的预倾角(pretiltangle)，液晶在z轴方向上被倾斜地定向。一般而言，此种共面切换模式液晶显示器使用零相位差膜而非相位差膜。因此，共面切换模式液晶显示器在其45度对角相对的侧上遭遇漏光。

此处，遭遇漏光的相对的侧中的一者是偏蓝色区，而另一侧是偏黄色区。相对的侧之间的此种可见性差异可造成显示器的图像显示品质降低。具体而言，在对角方向上的右侧与左侧之间的可见性差异随着液晶显示器的屏幕大小增加而变得更大。因此，需要一种能够消除共面切换模式液晶显示器的可见性差异的相位差膜。

在未经审查的日本专利公开案第2017-182058号等中揭示了本发明的背景技术。

技术实现要素：

技术问题

本发明的一个实施例是提供一种能够在用于液晶显示器中时补偿共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异或色差的用于共面切换模式的相位差膜。

本发明的另一实施例是提供一种能够在用于液晶显示器中时在防止对角漏光程度的差异的同时减小共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异或色差的用于共面切换模式的相位差膜。

解决方法

根据本发明的一个实施例，提供一种用于共面切换模式的相位差膜，所述相位差膜具有约-80纳米至约0纳米的在450纳米波长下的平面外相位差rth(450)、约-60纳米至约10纳米的在550纳米波长下的平面外相位差rth(550)、约-60纳米至约10纳米的在650纳米波长下的平面外相位差rth(650)以及约0纳米至约10纳米的在550纳米波长下的平面内相位差(re)。

根据本发明的另一实施例，提供一种包括根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜的偏光板。

根据本发明的再一实施例，提供一种包括根据本发明的偏光板的液晶显示器。

有利效果

本发明提供一种能够在用于液晶显示器中时补偿共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异或色差的用于共面切换模式的相位差膜。

本发明提供一种能够在用于液晶显示器中时在防止对角漏光程度的差异的同时减小共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异或色差的用于共面切换模式的相位差膜。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的制作相位差膜的制程的示意图。

图2为示出相位差膜的膜β角的概念图。

具体实施方式

将参照附图来详细阐述本发明的实施例，以使本领域技术人员透彻地理解本发明。应理解，本发明可以诸多不同方式来实施，而并非仅限于以下实施例。在附图中，为清晰起见将省略与本说明无关的部分。

在本文中，“平面内相位差(re)”是在550纳米的波长下测量且由方程式a表示：

<方程式a>

re＝(nx–ny)×d。

(在方程式a中，其中nx及ny分别是相位差膜在550纳米的波长下在x轴方向及y轴方向上的折射率，且d是相位差膜的厚度(单位：纳米))。

在本文中，“平面外相位差(rth)”是在450纳米、550纳米及650纳米的波长下测量且由方程式b表示：

<方程式b>

rth＝((nx+ny)/2–nz)×d。

(在方程式b中，其中nx、ny及nz分别是相位差膜在每一测量波长下在x轴方向、y轴方向及z轴方向上的折射率，且d是相位差膜的厚度(单位：纳米))。

本文中，“”表示在球坐标系统中的点的位置，其中正面是由(0°,0°)指示，且侧面是由(45°,60°)或(135°,60°)指示。

在共面切换模式液晶显示器中，由于液晶在配线层的摩擦方向上的预倾角，液晶在z轴方向上被倾斜地定向，因此当自显示器屏幕的对角相对的侧观察时，显示器在一侧看起来是偏蓝色的而在另一侧看起来是偏黄色的，因而造成右侧与左侧之间的颜色和/或可见性的差异。本发明人发现了，具有约0纳米至约10纳米的在550纳米波长下的平面内相位差(re)、约-80纳米至约0纳米的在450纳米波长下的平面外相位差rth(450)、约-60纳米至约10纳米的在550纳米波长下的平面外相位差rth(550)以及约-60纳米至约10纳米的在650纳米波长下的平面外相位差rth(650)的相位差膜可减小共面切换模式液晶显示器的此种可见性和/或颜色的差异，且因此完成了本发明。

较佳地，相位差膜在550纳米的波长下具有约0纳米至约5纳米的re。较佳地，相位差膜具有约-70纳米至约-5纳米的rth(450)。较佳地，相位差膜具有约-60纳米至约5纳米的rth(550)。较佳地，相位差膜具有约-60纳米至约5纳米的rth(650)。

相位差膜可具有约5微米至约200微米、具体而言约30微米至约120微米的厚度。在此范围内，相位差膜可用于液晶显示器中。

相位差膜可由光学透明聚合物树脂或液晶形成。

光学透明聚合物树脂是非液晶树脂，且可包括例如以下中的至少一者：纤维素酯树脂，包括三乙酰基纤维素(triacetylcellulose，tac)；环状聚烯烃树脂，包括非晶环状聚烯烃(cyclicpolyolefinpolymer，cop)；聚碳酸酯(polycarbonate，pc)树脂；聚酯树脂，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，pet)；丙烯酸树脂；聚醚砜树脂；聚砜树脂；聚酰胺树脂；聚酰亚胺树脂；非环状聚烯烃树脂；聚丙烯酸酯树脂，包括聚甲基丙烯酸甲酯树脂；聚乙烯醇树脂；聚氯乙烯树脂；以及聚偏二氯乙烯树脂。

液晶可包括具有感光性反应基的液晶。具有感光性反应基的液晶可包括具有紫外线可固化光反应基的任何已知的液晶。

接下来，将阐述根据本发明一个实施例的用于共面切换模式的相位差膜。

根据此实施例的相位差膜可具有在550纳米波长下为约0纳米至约10纳米的re、约-80纳米至约0纳米的rth(450)、约-60纳米至约10纳米的rth(550)及约-60纳米至约10纳米的rth(650)。

关于在450纳米、550纳米及650纳米波长下的波长色散(wavelengthdispersion)，相位差膜可满足关系1及关系2：

<关系1>

rth(450)＜rth(550)＜rth(650)

<关系2>

0≦|rth(450)|/|rth(550)|≦8。

在所述相位差膜中，在550纳米波长下的rth相似于在650纳米波长下的rth，而在450纳米波长下的rth较在550纳米及650纳米波长下的rth低得多，以诱发偏黄色区的蓝移(blueshift)，藉此消除可见性及颜色的差异。

较佳地，在关系2中，|rth(450)|/|rth(550)|介于约0.1至约8、约2至约8、约3至约8、约4至约8或约5至约8的范围内。在此范围内，相位差膜可以膜形式来提供，且可使可见性或颜色的差异最小化而不影响前向可见性(forwardvisibility)。

较佳地，相位差膜具有约-70纳米至约-5纳米、更佳地约-50纳米至约-5纳米的rth(450)。较佳地，相位差膜具有约-50纳米至约0纳米、更佳地约-10纳米至约0纳米的rth(550)。较佳地，相位差膜具有约-45纳米至约5纳米、更佳地约-1纳米至约5纳米的rth(650)。在该些范围内，相位差膜可减小可见性或颜色的差异，其限制条件是相位差膜满足关系1及关系2。

在一个实施例中，相位差膜可满足关系3：

<关系3>

0≦|rth(650)|/|rth(550)|≦6。

在关系3的此范围内，相位差膜可控制颜色变化处于除蓝色区外的波长范围内。举例而言，在关系3中，|rth(650)|/|rth(550)|可介于约0至约5、约0至约2或约0至约1的范围内。

在一个实施例中，相位差膜可由纤维素酯树脂(例如三乙酰基纤维素(tac))形成。

接下来，将阐述根据本发明另一实施例的相位差膜。

根据此实施例的相位差膜可具有在550纳米波长下为约0纳米至约10纳米的re、以及约-80纳米至约0纳米的rth(450)、约-60纳米至约10纳米的rth(550)及约-60纳米至约10纳米的rth(650)。另外，关于波长色散，相位差膜可满足关系1、关系2及关系3。

由于相位差膜在550纳米、650纳米、450纳米波长下的rth的值彼此相似，因此相位差膜表现出平的波长色散。另外，根据此实施例的相位差膜在450纳米波长下的rth减小以诱发偏黄色区的蓝移，藉此在提供液晶显示器的右侧与左侧之间的颜色平衡的同时消除颜色或可见性的差异。

较佳地，在关系2中，|rth(450)|/|rth(550)|介于约0.1至约8、约0至约3、约0至小于约2或约0至约1.9的范围内。较佳地，在关系3中，|rth(650)|/|rth(550)|介于约0至约5或约0至约2的范围内。在该些范围内，相位差膜可以膜形式来提供，且可使可见性或颜色的差异最小化而不影响前向可见性。

较佳地，根据此实施例的相位差膜具有约-70纳米至约-5纳米或约-60纳米至约-5纳米的rth(450)。较佳地，相位差膜具有约-60纳米至约-10纳米、更佳地约-60纳米至约-20纳米的rth(550)。较佳地，相位差膜具有约-60纳米至约5纳米或约-60纳米至约0纳米、更佳地约-60纳米至约-20纳米的rth(650)。在该些范围内，相位差膜可在提供右侧与左侧之间的颜色平衡的同时减小可见性或颜色的差异，其限制条件是相位差膜满足关系1、关系2及关系3。

在一个实施例中，相位差膜可满足关系1-1：

<关系1-1>

rth(450)<rth(550)<rth(650)≦0。

在此范围内，相位差膜可进一步提供可见性的改善。

在一个实施例中，相位差膜可由聚碳酸酯(pc)树脂、环状聚烯烃(cop)树脂、丙烯酸树脂等形成。

接下来，将阐述根据本发明一个实施例的相位差膜制作方法。

可通过能够调整相位差膜的rth的任何已知的方法来制作根据本发明的相位差膜。举例而言，通过例如溶液浇铸、熔融挤出、压延及压缩模制等任何合适的膜形成方法来制备非定向膜。具体而言，较佳为溶液浇铸或熔融挤出。用于溶液浇铸的设备的实例可包括鼓浇铸机器、带浇铸机器及旋涂机。熔融挤出的实例可包括t形模头方法(t-diemethod)及充气方法(inflationmethod)。

相位差膜可为通过上述方法制备的非定向膜或者通过对非定向膜进行拉伸而获得的定向膜中的任一者。当相位差膜为定向膜时，相位差膜可为单轴或双轴定向膜。较佳地，相位差膜为双轴定向膜。此处，纵向方向(machinedirection，md)伸长率可介于约1至约3.5范围内，且横向方向(transversedirection，td)伸长率可介于约1至约3.5范围内，但并非仅限于此。在一个实施例中，相位差膜在450纳米、550纳米及650纳米波长下的rth的期望值可通过调整非定向膜或定向膜的厚度及伸长率来获得。另外，拉伸制程可在约60℃至约200℃、例如约80℃至约150℃的温度下执行。在双轴拉伸时，md伸长率对td伸长率的比率可介于约1:1.5至约1:2范围内、具体而言为约1:1。

接下来，将阐述根据本发明另一实施例的相位差膜制作方法。

根据此实施例的相位差膜制备方法可包括：使非液晶树脂经受熔融挤出；以及通过迫使树脂自第一冷却辊与第二冷却辊之间通过而将熔融挤出的树脂形成为膜，其中对第一卷辊与第二卷辊之间的周边速度的差异进行调整。

图1为根据本发明此实施例的制备相位差膜的制程的示意图。参照图1，使被熔融挤出穿过模头(10)的树脂(20)自第一冷却辊(30)与第二冷却辊(40)之间通过以形成为膜(50)。此处，第二冷却辊(40)为熔融挤出的树脂(20)进行卷绕所围绕的辊。

以此种方式，当熔融挤出的树脂(20)接触第一冷却辊(30)及第二冷却辊(40)以形成为膜时，膜的内部温度超过膜的玻璃转变温度，而膜的表面温度低于玻璃转变温度，即膜的内部温度与表面温度之间存在差异。当膜两端的辊是以膜的表面及内部处的不同的形成温度来驱动时，则分别在膜的表面及内部处会产生不同的剪切力，因而所述膜可在厚度方向上以特定角度倾斜。

在一个实施例中，通过调整第一冷却辊及第二冷却辊的周边速度，膜可具有0°至25°的膜β角。图2为示出膜β角的概念图。此处，膜β角相同于薄片定向角(sliceorientationangle)，且是相对于定向平面在z轴(即厚度方向)与z'轴(即垂直方向)之间形成的角，如图2所示。另外，膜β角可被定义为当将膜置于偏光板之间后观察正交尼科耳(crossednicols)时在正交尼科耳之下的透射率具有最小值时所呈现的角。在膜β角的此范围内，所述膜可直接补偿液晶面板的预倾角，藉此提供对色移的控制。举例而言，第一冷却辊(30)可以较第二冷却辊(40)更高的速度来驱动。具体而言，第一冷却辊(30)可以为第二冷却辊(40)的速度的约0.9倍至约1.2倍、例如约1.05倍至约1.2倍的速度来驱动。

所述方法可还包括：对已通过第一冷却辊与第二冷却辊之间的树脂膜进行拉伸。具体而言，所述树脂膜可在纵向方向或横向方向上倾斜地拉伸至其初始长度的1倍至3倍。在此范围内，可确保在450纳米、550纳米及650纳米波长下的rth的期望值。较佳地，拉伸制程是在低于树脂的玻璃转变温度的温度下执行。举例而言，拉伸制程可在较树脂的玻璃转变温度低约1℃至20℃、例如约5℃至15℃的低温下执行。在此范围内，膜可提供提高的对比度。

在一个实施例中，第一冷却辊及第二冷却辊可以各种组合形式来提供，例如橡胶辊+fsr辊、fsr辊+fsr辊、sfr辊+fsr辊、金属辊+fsr辊、sfr辊+sfr辊及金属辊+橡胶辊。此处，fsr辊可指具有水层及钢层依序形成在金属辊的表面上的结构的辊，且sfr辊可指具有橡胶层及钢层依序形成在金属辊的表面上的结构的辊。

在一个实施例中，树脂膜可由聚碳酸酯(pc)树脂、环状聚烯烃(cop)树脂、丙烯酸树脂等形成。

接下来，将阐述根据本发明再一实施例的相位差膜制备方法。

在此实施例中，通过以下制程来制备相位差膜，在所述制程中，将包含具有感光性反应基的液晶的相位差膜组成物施加至基材、然后进行干燥，且以经偏光的紫外光照射经干燥的组成物以控制液晶定向进而确保在450纳米、550纳米及650纳米波长下的rth的期望值。

接下来，将阐述根据本发明的偏光板。

根据本发明的偏光板可包括：偏光器；相位差膜，形成于偏光器的光入射表面上；以及偏光器保护膜，形成于偏光器的光出射表面上，其中相位差膜是根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜。当用于共面切换模式液晶显示器中时，包括根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜的偏光板可减小液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异及色差。可使用所述偏光板作为液晶显示器的观察者侧偏光板。

偏光器可包括通过以碘对聚乙烯醇膜进行染色而获得的聚乙烯醇系偏光器或通过对聚乙烯醇膜进行脱水而获得的多烯系偏光器。偏光器可具有约5微米至约50微米的厚度。在此范围内，偏光器可用于光学显示器中。偏光器保护膜可包括由上述光学透明树脂形成的膜或由上述液晶形成的膜。

在一个实施例中，在偏光器的吸收轴与相位差膜的慢轴之间的角被设定为约90°±5°或约180°±5°的情况下，偏光板可补偿在共面切换模式显示器的各对角相对的侧处的偏黄色区与偏蓝色区之间的可见性差异及色差，其限制条件是根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜具有处于本文所述的范围内的膜β角。

接下来，将阐述根据本发明的液晶显示器。

根据本发明的液晶显示器可包括：液晶面板；观察者侧偏光板，形成于液晶面板的一个表面上；以及光源侧偏光板，形成于液晶面板的另一表面上。此处，观察者侧偏光板及光源侧偏光板中的至少一者可为包括根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜的偏光板。在本文中，光源侧偏光板是指设置在背光单元与液晶面板之间的偏光板。观察者侧偏光板是指在观察者侧的偏光板，即与光源侧偏光板相对的偏光板。

液晶面板是以共面切换模式驱动，且可包括众所现有的组件，例如基板、液晶层等。

在一个实施例中，观察者侧偏光板及光源侧偏光板二者可包括包含根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜的偏光板。此处，观察者侧偏光板的用于共面切换模式的相位差膜在450纳米、550纳米及650纳米的至少一个波长中具有较大的rth值的绝对值。以此种方式，可进一步补偿共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异及色差。

在另一实施例中，观察者侧偏光板及光源侧偏光板二者可包括包含根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜的偏光板。此处，观察者侧偏光板及光源侧偏光板各自的相位差膜在450纳米波长下的rth值的和可介于约-80纳米至约0纳米范围内。另外，观察者侧偏光板及光源侧偏光板各自的相位差膜在550纳米波长下的rth值的和可介于约-60纳米至约10纳米范围内。此外，观察者侧偏光板及光源侧偏光板各自的相位差膜在650纳米波长下的rth值的和可介于约-60纳米至约10纳米范围内。以此种方式，可进一步补偿共面切换模式液晶显示器的右侧与左侧之间的可见性差异及色差。

接下来，将参照一些实例来更详细地阐述本发明。然而，应注意，提供该些实例仅是用于说明且不应被视为以任何方式限制本发明。

实例1

将通过熔融挤出而制备的非定向丙烯酸树脂膜(厚度：160微米)在135℃下在纵向方向及横向方向上双轴拉伸至其初始长度的2倍，藉此制备具有40微米的厚度以及表1所列相位差值的相位差膜。此处，使用艾克扫描偏光计(axoscanpolarimeter)测量了相位差膜的在450纳米、550纳米及650纳米波长下的相位差值。

实例2

将通过熔融挤出而制备的非定向丙烯酸树脂膜(厚度：200微米)在135℃下在纵向方向及横向方向上双轴拉伸至其初始长度的3倍，藉此制备具有40微米的厚度以及表1所列相位差值的相位差膜。

实例3

将通过溶液浇铸而制备的非定向三乙酰基纤维素树脂膜(z-tac，柯尼卡美能达有限公司(konicaminolta,inc.，厚度：200微米)在100℃下在纵向方向及横向方向上双轴拉伸至其初始长度的1.2倍，藉此制备具有35微米的厚度以及表1所列相位差值的相位差膜。

实例4

将通过溶液浇铸而制备的非定向三乙酰基纤维素树脂膜(z-tac，柯尼卡美能达有限公司，厚度：40微米)在100℃下在纵向方向及横向方向上双轴拉伸至其初始长度的1.05倍，藉此制备具有38微米的厚度以及表1所列相位差值的相位差膜。

比较实例1

将通过熔融挤出而制备的非定向丙烯酸树脂膜(厚度：250微米)在135℃下在纵向方向及横向方向上双轴拉伸至其初始长度的4倍，藉此制备具有40微米的厚度以及表1所列相位差值的相位差膜。

比较实例2

将通过熔融挤出而制备的环状聚烯烃(cop)树脂(jsr公司)在130℃至150℃的温度下熔融挤出通过t形模头，并接着迫使自fsr辊(第一冷却辊)与金属辊(第二冷却辊)之间通过以形成为膜。结果，获得了具有40微米的厚度及表1所列相位差值的相位差膜。

使用在实例及比较实例中制备的各相位差膜制备了偏光板，然后对色坐标x及y进行评价，作为表1所示色移。

通过将聚乙烯醇膜在60℃下拉伸至其初始长度的3倍并将碘吸附至经拉伸的膜，然后将膜在硼酸水溶液中在40℃下拉伸至膜的拉伸长度的2.5倍而制作了偏光器。通过使用结合剂将在实例及比较实例中制备的各相位差膜贴附至偏光器的光入射表面并使用结合剂将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(日本东洋纺有限公司(toyoboco.,ltd.))贴附至偏光器的光出射表面而制备了观察者侧偏光板。通过使用结合剂将三乙酰基纤维素膜(柯尼卡美能达有限公司)贴附至以与上述相同的方式制备的偏光器的两个表面而制备了光源侧偏光板。将观察者侧偏光板层压在共面切换面板的观察者侧表面上，且将光源侧偏光板层压在共面切换面板的光源侧表面上。

使用ez对比系统在黑暗模式中在与对角相对的侧对应的球坐标系统中的坐标处(即，在坐标(45°,60°)及坐标(135°,60°)处)测量了色坐标x及y，作为色移值。在坐标(45°,60°)处的色坐标x及y中的每一者的较低值指示右侧与左侧之间的可见性的差异较小。在坐标(135°,60°)处的色坐标x及y中的每一者的较低值指示右侧与左侧之间的可见性的差异较低。另外，当色坐标x及y中的每一者在坐标(45°,60°)处比在坐标(135°,60°)处具有更低的值时，则可见性差异进一步减小了。

表1

如表1所示，根据本发明的用于共面切换模式的相位差膜可在坐标(45°,60°)及坐标(135°,60°)中的每一者处提供减小的色坐标x及y的值，藉此补偿右侧与左侧之间的可见性差异及色差。相反地，具有处于本文所述范围之外的rth值的比较实例2的相位差膜在坐标(45°,60°)及坐标(135°,60°)中的每一者处表现出更低的色坐标x及y的值，且因此相较于实例的相位差膜提供更差的对可见性差异的补偿。另外，具有处于本文所述范围之外的rth值的比较实例1的相位差膜在坐标(135°,60°)处表现出极高的色坐标y的值，因而造成产生微绿色、过度的漏光及在不期望的方向上的色移。

应理解，在不背离本发明的精神及范围的条件下本领域技术人员可作出各种修改、改变、更改及等效实施例。