CN102171591B - 椭圆偏振片及使用椭圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供椭圆偏振片,作为视角特性优异的椭圆偏振片,其至少依次叠层有第1偏光镜、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层以及第3光学各向异性层,其中,第1光学各向异性层满足[1]~[3],第2光学各向异性层满足[4]、[5],第3光学各向异性层满足[6]~[8]。[1]50≤Re1≤500,[2]30≤Rth1≤750,[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5,[4]0≤Re2≤20,[5]-500≤Rth2≤-30,[6]100≤Re3≤180,[7]50≤Rth3≤600,[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5(这里,Re是指每个光学各向异性层的面内的延迟值,Rth是指每个光学各向异性层的厚度方向的延迟值)。

Description

椭圆偏振片及使用椭圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置
技术领域
本发明涉及视角特性优异的椭圆偏振片以及液晶显示装置,特别是涉及在没有施加电压时液晶分子相对基板垂直定向的垂直定向型液晶显示装置。
背景技术
作为液晶显示装置中的显示模式之一,有在初期状态下液晶单元内的液晶分子相对基板表面垂直排列的垂直定向模式。当没有施加电压时,液晶分子相对基板表面垂直排列,在液晶单元的两侧正交配置直线偏光镜,得到黑显示。
液晶单元内的光学特性在面内方向是各向同性的,可容易地达到理想的视角补偿。为了补偿液晶单元的厚度方向的正的单轴光学各向异性,将厚度方向具有负的单轴光学各向异性的光学元件插入液晶单元的单面或双面与直线偏光镜之间,能够得到非常良好的黑显示视角特性。
当施加电压时,液晶分子从垂直于基板表面方向定向变成平行于基板表面方向定向。此时,难以使液晶排列均匀。如果使用作为一般的定向处理的基板表面的摩擦处理,则显示品质会显著降低。
为了使施加电压时的液晶排列均匀,有设计在基板上的电极形状以使液晶层内产生倾斜电场、从而得到均匀定向等的提案。根据该方法,可得到均匀的液晶排列,但微观上产生不均匀的定向区域,当施加电压时,该区域成为暗区域。因而,液晶显示装置的透过率下降。
根据专利文献1,提案的是将在具有包含随机定向的状态的液晶层的液晶元件的两侧配置的直线偏光镜调换成圆偏振片的构成。通过代替直线偏光镜调换成使直线偏光镜和1/4波长板组合而成的圆偏振片,能够消除施加电压时的暗区域,实现高透过率的液晶显示装置。但是,使用有圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置与使用有直线偏光镜的垂直定向型液晶显示装置相比,存在视角特性狭窄的课题。根据专利文献2,作为使用有圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置的视角补偿,提案的是具有负单轴的光学各向异性的光学各向异性元件或双轴光学各向异性材料。虽然利用具有负单轴的光学各向异性的光学各向异性元件能够补偿液晶单元在厚度方向的正单轴光学各向异性,但是不能补偿1/4波长板的视角特性,所以无法得到充分的视角特性。另外,在制造双轴光学各向异性材料时,当将所得到的相位差板的面内主折射率设定为nx、ny、将厚度方向的折射率设定为nz、且nx>ny时,由Nz=(nx-nz)/(nx-ny)定义的Nz为-1.0<Nz<1.0,厚度方向的延伸受到限制,不能将厚度方向的相位差控制在宽范围内。另外,在上述制造方法中,利用热收缩薄膜,使长幅薄膜热收缩并沿厚度方向延伸,因此,所得到的相位差板与长幅薄膜相比,厚度增加。通过上述制造方法得到的相位差板的厚度为50~100μm左右,对于液晶显示装置等所要求的薄型化还不充分。
根据专利文献3以及4,提案的是作为使用有圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置的视角补偿,使作为液晶单元的补偿的具有负单轴的光学各向异性的光学各向异性元件、作为1/4波长板的视角补偿的厚度方向的折射率大的补偿层、以及偏光镜补偿薄膜这3种组合而成的构成。但是,由于在垂直定向型液晶显示装置的两侧使用这3种薄膜而共计使用6片薄膜,进而在两侧使用用于赋予圆偏振片功能的λ/4板,因此,共计使用8片薄膜,虽然可以大幅度改善视角,但在价格、厚度这两方面不现实。
现有技术文献
[专利文献]
专利文献1:日本特开2002-40428号公报
专利文献2:日本特开2003-207782号公报
专利文献3:日本特开2002-55342号公报
专利文献4:日本特开2006-85203号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,提供一种可降低价格、且视角特性优异的垂直定向型液晶显示装置用椭圆偏振片以及垂直定向型液晶显示装置。
用于解决课题的手段
本发明人等为了解决上述课题而反复进行了深入研究,结果发现,利用如下所示的椭圆偏振片以及使用该椭圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置,可以实现上述目的,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
〔1〕椭圆偏振片,其至少依次叠层有第1偏光镜、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层以及第3光学各向异性层,其特征在于,
所述第1光学各向异性层满足以下[1]~[3],
[1]50≤Re1≤500
[2]30≤Rth1≤750
[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5
(这里,Re1是指第1光学各向异性层的面内的延迟值,Rth1是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re1及Rth1分别为Re1=(nx1-ny1)×d1[nm]、Rth1={(nx1+ny1)/2-nz1}×d1[nm],另外,d1为第1光学各向异性层的厚度,nx1、ny1为相对波长550nm的光的第1光学各向异性层的面内的主折射率,nz1为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx1>ny1>nz1。)
所述第2光学各向异性层满足以下[4]、[5],
[4]0≤Re2≤20
[5]-500≤Rth2≤-30
(这里,Re2是指第2光学各向异性层的面内的延迟值,Rth2是指第2光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re2及Rth2分别为Re2=(nx2-ny2)×d2[nm]、Rth2={(nx2+ny2)/2-nz2}×d2[nm],另外,d2为第2光学各向异性层的厚度,nx2、ny2为相对波长550nm的光的第2光学各向异性层的面内的主折射率,nz2为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nz2>nx2≥ny2。)
所述第3光学各向异性层满足以下[6]~[8],
[6]100≤Re3≤180
[7]50≤Rth3≤600
[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5
(这里,Re 3是指第3光学各向异性层的面内的延迟值,Rth3是指第3光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re3及Rth3分别为Re3=(nx3-ny3)×d3[nm]、Rth3={(nx3+ny3)/2-nz3}×d3[nm],另外,d3为第3光学各向异性层的厚度,nx3、ny3为相对波长550nm的光的第3光学各向异性层的面内的主折射率,nz3为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx3>ny3≥nz3。)
〔2〕如上述〔1〕所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第2光学各向异性层包含使显示正单轴性的液晶性组合物在液晶状态以垂直定向后进行定向固定而成的垂直定向液晶薄膜。
〔3〕如上述〔2〕所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述显示正单轴性的液晶性组合物包含具有氧杂环丁烷基(oxetanyl group)的侧链型液晶性高分子。
〔4〕如上述〔1〕所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第1及第3光学各向异性层包含聚碳酸酯或环状聚烯烃。
〔5〕如上述〔1〕~〔4〕中任一项所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第3光学各向异性层进一步满足以下[12]。
[12]0.7≤Re3(450)/Re3(590)≤1.05
(这里,Re3(450)、Re3(590)是指波长450nm、590nm的光中的第3光学各向异性层的面内的延迟值。)
〔6〕如权利要求项〔1〕~〔5〕中任一项所述的椭圆偏振片,其特征在于,将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第1光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为r时,以满足80°≤r≤100°的方式进行叠层。
〔7〕如上述〔1〕~〔6〕中任一项所述的椭圆偏振片,其特征在于,将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第3光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为p时,满足40°≤p≤50°。
〔8〕如权利要求项〔1〕~〔7〕中任一项所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第1光学各向异性层兼作所述第1偏光镜的保护层。
〔9〕垂直定向型液晶显示装置,其至少依次配置有第1偏光镜、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层、第3光学各向异性层、垂直定向型液晶单元、第4光学各向异性层、第2偏光镜,其中,所述垂直定向型液晶单元包含在备有电极的1对基板之间没有施加电压时相对基板表面垂直定向的液晶分子,所述垂直定向型液晶显示装置的特征在于,
所述第1光学各向异性层满足以下[1]~[3],
[1]50≤Re1≤500
[2]30≤Rth1≤750
[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5
(这里,Re1是指第1光学各向异性层的面内的延迟值,Rth1是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re1及Rth1分别为Re1=(nx1-ny1)×d1[nm]、Rth1={(nx1+ny1)/2-nz1}×d1[nm],另外,d1为第1光学各向异性层的厚度,nx1、ny1为相对波长550nm的光的第1光学各向异性层的面内的主折射率,nz1为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx1>ny1>nz1。)
所述第2光学各向异性层满足以下[4]、[5],
[4]0≤Re2≤20
[5]-500≤Rth2≤-30
(这里,Re2是指第2光学各向异性层的面内的延迟值,Rth2是指第2光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re2及Rth2分别为Re2=(nx2-ny2)×d2[nm]、Rth2={(nx2+ny2)/2-nz2}×d2[nm],另外,d2为第2光学各向异性层的厚度,nx2、ny2为相对波长550nm的光的第2光学各向异性层的面内的主折射率,nz2为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nz2>nx2≥ny2。)
所述第3光学各向异性层满足以下[6]~[8],
[6]100≤Re3≤180
[7]50≤Rth3≤600
[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5
(这里,Re 3是指第3光学各向异性层的面内的延迟值,Rth3是指第3光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re3及Rth3分别为Re3=(nx3-ny3)×d3[nm]、Rth3={(nx3+ny3)/2-nz3}×d3[nm],另外,d3为第3光学各向异性层的厚度,nx3、ny3为相对波长550nm的光的第3光学各向异性层的面内的主折射率,nz3为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx3>ny3≥nz3。)
所述第4光学各向异性层满足以下[9]~[11]。
[9]100≤Re4≤180
[10]50≤Rth4≤600
[11]0.5≤Rth4/Re4≤3.5
(这里,Re4是指第4光学各向异性层的面内的延迟值,Rth4是指第4光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re4及Rth4分别为Re4=(nx4-ny4)×d4[nm]、Rth4={(nx4+ny4)/2-nz4}×d4[nm],另外,d4为第4光学各向异性层的厚度,nx4、ny4为相对波长550nm的光的第4光学各向异性层的面内的主折射率,nz4为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx4>ny4≥nz4。)
〔10〕如上述〔9〕所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,在垂直定向型液晶单元和第4光学各向异性层之间,进一步具有满足以下[13]、[14]的第5光学各向异性层。
[13]0≤Re5≤20
[14]100≤Rth5≤400
(这里,Re5是指第5光学各向异性层的面内的延迟值,Rth5是指第5光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re5及Rth5分别为Re5=(nx5-ny5)×d5[nm]、Rth5={(nx5+ny5)/2-nz5}×d5[nm],另外,d5为第5光学各向异性层的厚度,nx5、ny5为相对波长550nm的光的第5光学各向异性层的面内的主折射率,nz5为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx5≥ny5>nz5。)
〔11〕如上述〔9〕或〔10〕所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第2光学各向异性层包含使显示正单轴性的液晶性组合物在液晶状态以垂直定向后进行定向固定而成的垂直定向液晶薄膜。
〔12〕如上述〔11〕所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述显示正单轴性的液晶性组合物包含具有氧杂环丁烷基的侧链型液晶性高分子。
〔13〕如上述〔9〕~〔12〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第1、第3及第4光学各向异性层包含聚碳酸酯或环状聚烯烃。
〔14〕如上述〔9〕~〔13〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第3光学各向异性层进一步满足以下[12]。
[12]0.7≤Re3(450)/Re3(590)≤1.05
(这里,Re3(450)、Re3(590)是指波长450nm、590nm的光中的第3光学各向异性层的面内的延迟值。)
〔15〕如上述〔9〕~〔14〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第4光学各向异性层进一步满足以下[15]。
[15]0.7≤Re4(450)/Re4(590)≤1.05
(这里,Re4(450)、Re4(590)是指波长450nm、590nm的光中的第4光学各向异性层的面内的延迟值。)
〔16〕如上述〔9〕~〔15〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第5光学各向异性层是由选自液晶性化合物、三乙酰纤维素、环状聚烯烃、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺中的至少一种原料形成的层。
〔17〕如上述项〔9〕~〔16〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第1光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为r时,以满足80°≤r≤100°的方式进行叠层。
〔18〕如上述〔9〕~〔17〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,以使所述第3光学各向异性层的慢轴和所述第4光学各向异性层的慢轴之间所成的角度为80°~100°的方式进行叠层。
〔19〕如上述〔9〕~〔18〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第3光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为p、将所述第2偏光镜的吸收轴和所述第4光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为q时,满足40°≤p≤50°、40°≤q≤50°。
〔20〕如上述〔9〕~〔19〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第1光学各向异性层兼作所述第1偏光镜的保护层。
〔21〕如上述〔9〕~〔20〕中任一项所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述垂直定向型液晶单元的一个基板为具有有反射功能的区域和有透过功能的区域的基板。
发明效果
本发明的垂直定向型液晶显示装置的显示鲜明,可以在全方位实现高对比度的显示。
附图说明
图1是本发明的椭圆偏振片的剖面示意图。
图2是实施例2使用的垂直定向型液晶显示装置的剖面示意图。
图3是表示实施例2使用的垂直定向型液晶显示装置的各构成部件的角度关系的平面图。
图4是表示从全方位观察实施例2中的垂直定向型液晶显示装置时的对比度比的图。
图5是实施例3使用的垂直定向型液晶显示装置的剖面示意图。
图6是表示实施例3使用的垂直定向型液晶显示装置的各构成部件的角度关系的平面图。
图7是表示从全方位观察实施例3中的垂直定向型液晶显示装置时的对比度比的图。
图8是实施例4使用的半透过型垂直定向型液晶显示装置的剖面示意图。
图9是表示实施例4使用的半透过反射型垂直定向型液晶显示装置的各构成部件的角度关系的平面图。
图10是表示从全方位观察实施例4中的半透过反射型垂直定向型液晶显示装置时的对比度比的图。
图11是比较例1使用的垂直定向型液晶显示装置的剖面示意图。
图12是表示比较例1使用的垂直定向型液晶显示装置的各构成部件的角度关系的平面图。
图13是表示从全方位观察比较例1中的垂直定向型液晶显示装置时的对比度比的图。
具体实施方式
下面,对本发明详细进行说明。
本发明的椭圆偏振片是如图1所示的至少依次叠层有第1偏光镜(polarizer,有时也称为偏振镜、起偏镜)、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层以及第3光学各向异性层的椭圆偏振片。
另外,本发明的垂直定向型液晶显示装置由如下2所示构成,根据需要可进一步追加光扩散层、光控制薄膜、导光板、增光片等部件,其中,除了本发明中使用包含垂直定向液晶薄膜的第2光学各向异性层这一点以外没有特别限制。在得到视角依存性少的光学特性方面,可以使用(1)~(2)任一种构成。
(1)第1偏光镜/第1光学各向异性层/第2光学各向异性层/第3光学各向异性层/垂直定向型液晶单元/第4光学各向异性层/第2偏光镜/背照灯
(2)第1偏光镜/第1光学各向异性层/第2光学各向异性层/第3光学各向异性层/垂直定向型液晶单元/第5光学各向异性层/第4光学各向异性层/第2偏光镜/背照灯
通过利用上述构成将专利文献3以及4中提案的薄膜8片构成削减至4~5片,可尝试在维持广视角特性的同时降低成本。
另外,在本发明中,尽管通过使用作为第1光学各向异性层的负双轴性光学各向异性层而使第1偏光镜的吸收轴和第1光学各向异性层的慢轴正交,却并非现行那样的以薄板的粘帖,可以通过辊对辊连续工艺进行整体制造。其结果,能够高效率且以薄型制造椭圆偏振片。
下面,对本发明中所使用的构成部件依次进行说明。
首先,对本发明中所使用的垂直定向型液晶单元进行说明。
作为液晶单元,没有特别限制,可以例举透过型、反射型、半透过型等各种液晶单元。液晶单元的驱动方式也没有特别限制,可以是用于STN-LCD等的无源矩阵型方式、使用TFT(Thin Film Transistor)电极、TFD(Thin Film Diode)电极等能动电极的有源矩阵型方式、等离子编址方式等任一种驱动方式。
作为构成液晶单元的透明基板,只要是使构成液晶层的显示液晶性的材料沿特定的定向方向定向的透明基板,就没有特别限制。具体而言,基板本身具有使液晶定向的性质的透明基板、基板本身没有定向能力但在其上设有具有使液晶定向的性质的定向膜等的透明基板等均可以使用。另外,液晶单元的电极可以使用ITO等公知的电极。通常情况下,电极可以设在液晶层邻接的透明基板的面上,当使用具有定向膜的基板时,电极可以设在基板和定向膜之间。
作为形成液晶层的显示液晶性的材料,只要是具有负介电常数各向异向性的材料,就没有特别限制,可以例举能构成各种液晶单元的通常的各种低分子液晶物质、高分子液晶物质以及它们的混合物。另外,其中在不损害液晶性的范围内也可以添加色素、手性材料、非液晶性物质等。如果在使用有显示负介电常数各向异向性的液晶材料的垂直定向液晶层中添加手性材料并施加电压时使液晶分子旋转,则能够稳定施加电压时液晶分子的旋转。进一步在除了与上下基板的摩擦方向同一方向以外施加时,由于定向处理的轨迹不是同一方向,因此不容易出现明显的纹痕。另外,如果液晶层以90度旋转,则在为了防止施加电压时的旋转位移而使其相对基板倾斜几度定向的情况下,会在液晶分子的倾斜方向产生滞后,由于基板附近的液晶分子的倾斜方向在上下基板附近相互成90度的角度,因此能够消除产生的滞后,得到漏光少的黑显示。
另外,通过使上述垂直定向型液晶单元的一个基板为具有有反射功能的区域和有透过功能的区域的基板,能够形成半透过反射型的垂直定向型液晶单元。
作为半透过反射型的垂直定向型液晶单元所使用的半透过反射性电极所包含的具有反射功能的区域(以下称为反射层),没有特别限制,可以示例铝、银、金、铬、铂等金属或包含这些金属的合金、氧化镁等氧化物、介电体的多层膜、显示选择反射的液晶或者它们的组合等。这些反射层可以是平面也可以是曲面。进而,反射层可以是加工成凹凸形状等表面形状的具有扩散反射性的反射层,也可以是使液晶单元的观察者侧和相反侧兼备有该电极基板上的电极的反射层或使其组合形成的反射层。
对于本发明的垂直定向型液晶显示装置而言,除了上述构成部件以外,还可以附设其他构成部件。例如,通过在本发明的液晶显示装置上附设彩色滤光片,能够制作可以进行色纯度高的多色或者全色显示的彩色液晶显示装置。
接着,对本发明中所使用的光学各向异性层依次进行说明。
首先,对第1、第3、第4光学各向异性层进行说明。
作为上述光学各向异性层,可以例例举如双折射薄膜、由液晶聚合物等液晶材料构成的定向薄膜、用薄膜支撑液晶材料的定向层而成的层等,其中,所述双折射薄膜是利用如下方法制造而成的:将包含聚碳酸酯、降冰片系树脂等环状聚烯烃、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、其他聚烯烃、聚芳酯、聚酰胺之类的适当的聚合物的薄膜进行单轴拉伸处理或双轴拉伸处理的方法;如日本特开平5-157911号公报中所示的利用热收缩薄膜使长幅薄膜的幅宽方向热收缩从而增大厚度方向的相位差的方法。
当在面内方向取x方向、y方向、将厚度方向设定为z方向时,对于正单轴性光学各向异性层而言,作为折射率具有nx>ny=nz的关系。另外,对于正双轴性光学各向异性层而言,作为折射率具有nx>nz>ny的关系。对于负单轴性光学各向异性层而言,作为折射率具有nx=ny>nz的关系。对于负双轴性光学各向异性层而言,作为折射率具有nx>ny>nz的关系。
对于第1光学各向异性层而言,当将第1光学各向异性层的厚度设定为d1、将第1光学各向异性层的面内的主折射率设定为nx1以及ny1、将厚度方向的主折射率设定为nz1、且nx1>ny1>nz1、波长550nm的光中的面内的延迟值为(Re1=(nx1-ny1)×d1[nm])、厚度方向的延迟值为(Rth1={(nx1+ny1)/2-nz1}×d1[nm])时,满足以下[1]~[3]式。
[1]50≤Re1≤500
[2]30≤Rth1≤750
[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5
第1光学各向异性层有助于作为偏光镜的视角补偿,对于550nm的光,第1光学各向异性层的面内的延迟值(Re1)为50nm~500nm、优选80nm~480nm、进一步优选100nm~450nm的范围。当Re1值偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth1)为30nm~750nm、优选40nm~500nm、进一步优选50nm~200nm的范围。当其偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
另外,第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth1)和面内的延迟值(Re1)之比通常为0.6~1.5、优选0.6~1.4、进一步优选0.6~1.3的范围。当Rth/Re值偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
另外,将上述第1偏光镜的吸收轴和上述第1光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为r时,r通常为80°~100°、优选85~95°、进一步优选约90°(正交)的范围。通过以使第1偏光镜的吸收轴和第1光学各向异性层的长幅辊以大致正交(是指相交角度在90°±10°以内、优选为90°±5°以内)的方式用辊对辊连续工艺使其贴合而形成一体化,可以高效率且以薄型制造椭圆偏振片,为了使其大致正交地形成一体,第1光学各向异性层的慢轴必须配置在相对辊长度方向正交的方向。为此,通过横向单轴拉伸或双轴拉伸制造第1光学各向异性层的方法为好。通常情况下,通过横向单轴拉伸或双轴拉伸制造时,可知因相位差薄膜的折射率的关系nx>ny>nz而呈负双轴性,因此,在高效率制造椭圆偏振片时,优选Rth/Re值为上述记载的0.6~1.5的范围。如果偏离上述范围,则可能会因正面对比度下降而导致画面品质下降。
对于第3以及第4光学各向异性层而言,优选面内显示1/4波长的相位差,将第3以及第4光学各向异性层的厚度设定为d3、d4、将第3以及第4光学各向异性层的面内的主折射率设定为nx3、nx4以及ny3、ny4、厚度方向的主折射率设定为nz3、nz4、且nx3>ny3≥nz3、nx4>ny4≥nz4、波长550nm的光中的面内的延迟值为(Re3=(nx3-ny3)×d3[nm]、Re4=(nx4-ny4)×d4[nm])时,第3光学各向异性层满足以下[6]~[8],而且第4光学各向异性层满足以下[9]~[11]。
[6]100≤Re3≤180
[7]50≤Rth3≤600
[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5
[9]100≤Re4≤180
[10]50≤Rth4≤600
[11]0.5≤Rth4/Re4≤3.5
在第3以及第4光学各向异性层显示1/4波长的相位差这一点上,对于550nm的光,第3以及第4光学各向异性层的面内的延迟值(Re3、Re4)为100nm~180nm、优选120nm~160nm、进一步优选130nm~150nm的范围。在偏离上述范围时,有可能在与偏光镜组合时不能充分得到圆偏光性,从而导致从正面看时的显示特性下降。
对于第3以及第4光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth3、Rth4)而言,必须设定条件以使第3以及第4光学各向异性层在从正面看时为1/4波长板,同时通过补偿垂直定向型液晶单元的厚度方向的相位差来发挥视角补偿的功效。因此,Rth3、Rth4因垂直定向型液晶单元的厚度方向的相位差值而异,通常为50nm~600nm、优选100nm~400nm、进一步优选140nm~300nm的范围。在偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
另外,第3以及第4光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth3、Rth4)和面内的延迟值(Re3、Re4)之比通常为0.5~3.5、优选1.0~3.0、进一步优选1.5~2.5的范围。当Rth/Re值偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
第3光学各向异性层的慢轴和第4光学各向异性层的慢轴所成的角度通常在80~100度、优选85~95度、进一步优选约90度(正交)的范围。在偏离上述范围时,有可能会使从正面看时的对比度下降。
另外,将第3以及第4光学各向异性层的波长450nm、波长590nm的光中的面内的延迟值分别设定为Re3(450)、Re3(590)、Re4(450)、Re4(590)时,满足以下[12]、[15]式。
[12]0.7≤Re3(450)/Re3(590)≤1.05
[15]0.7≤Re4(450)/Re4(590)≤1.05
在提高半透过反射型的垂直定向型液晶显示装置的反射时的对比度特性方面,对于1/4波长板的相位差值相对波长的依存性而言,优选波长越大相位差值越大或者是几乎接近定值,第3以及第4光学各向异性层相对450nm的光以及590nm的光的相位差值之比一般为0.7~1.05、优选0.75~1.0的范围。在偏离上述范围时,有可能会使反射时的黑显示变成稍带蓝颜色之类的显示特性下降。
对于圆偏振片而言,通过具有利用1/4波长板将直线偏光变成圆偏光、将圆偏光变成直线偏光的功能、通过在垂直定向型液晶单元的两侧具有直线偏光镜、通过在直线偏光镜和垂直定向型液晶单元之间具有面内具有1/4波长的相位差的第3以及第4光学各向异性层,通过将上下偏光镜正交以使其在没有施加电压时液晶层的观测方向的相位差为0,能够形成暗显示,在施加电压时观测方向产生相位差能够形成明显示。在使直线偏光镜与1/4波长板组合形成圆偏振片这一点上,在将上述第1偏光镜的吸收轴和上述第3光学各向异性层的慢轴形成的角度设定为p时,p通常为40°~50°、优选42°~48°、进一步优选约45 °的范围。
另外,同样地在将上述第2偏光镜的吸收轴和上述第4光学各向异性层的慢轴形成的角度设定为q时,q通常为40°~50°、优选42°~48°、进一步优选约45°的范围。在偏离上述范围时,可能会因正面对比度下降而导致画面品质下降。
接着,对第2光学各向异性层进行说明。
本发明的第2光学各向异性层包含使显示正单轴性的液晶材料在液晶状态下垂直定向后进行定向固定而成的垂直定向液晶薄膜。
在本发明中,在得到固定液晶材料的垂直定向的液晶薄膜之际,液晶材料和定向基板的选择极其重要。
本发明所使用的液晶材料是至少含有聚(甲基)丙烯酸酯或聚硅氧烷等侧链型液晶性聚合物作为主要构成成分的液晶材料。
另外,在本发明中所使用的侧链型液晶性聚合物为末端具有能够聚合的氧杂环丁烷基的聚合物。更具体地来讲,可以例举将式(1)表示的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸化合物的(甲基)丙烯酸部位均聚或者与其他(甲基)丙烯酸化合物共聚合得到的侧链型液晶性高分子物质作为优选例。
Figure BDA0000037687330000161
上述式(1)中,R1表示氢或甲基、R2表示氢、甲基或乙基、L1以及L2分别各自表示单键、-O-、-O-CO-、或-CO-O-的任一个,M表示式(2)、式(3)或式(4),n以及m分别各自表示0~10的整数。
-P1-L3-P2-L4-P3-        (2)
-P1-L3-P3-              (3)
-P3-                    (4)
在式(2)~(4)中,P1以及P2分别各自表示选自式(5)的基团,P3表示选自式(6)的基团、L3以及L4分别各自表示单键、-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-O-CO-或-CO-O-。
这些具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸化合物的合成方法没有特别限制,可以通过应用普通的有机化学合成所用的方法来合成。例如,通过用威廉森的醚合成或使用有缩合剂的酯合成等方法将具有氧杂环丁烷基的部位和具有(甲基)丙烯酸基的部位键合,能够合成具有氧杂环丁烷基和(甲基)丙烯酸基的2种反应性官能团的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸化合物。
通过使式(1)所示的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸化合物的(甲基)丙烯酸基均聚、或与其他(甲基)丙烯酸化合物共聚,能够得到包含下述式(7)所示的单元的侧链型液晶性高分子物质。聚合条件没有特别限定,可以采用普通的自由基聚合或阴离子聚合的条件。
Figure BDA0000037687330000171
作为自由基聚合的实例,可以例举如下方法:使(甲基)丙烯酸化合物溶于二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂中,以2,2′-偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)等作为引发剂,在60~120℃使其反应数小时。另外,为了使其稳定地呈现液晶相,以溴化铜(I)/2,2′-联吡啶类或2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)系等作为引发剂进行活性自由基聚合、控制分子量分布的方法也很有效。优选在脱氧条件下进行这些自由基聚合。
作为阴离子聚合的实例,可以例举如下方法:将(甲基)丙烯酸化合物溶于四氢呋喃(THF)等溶剂中,以有机锂化合物、有机钠化合物、格氏试剂等强碱作为引发剂,使其进行反应。另外,也可以通过将引发剂或反应温度最佳化进行活性阴离子聚合来控制分子量分布。需要在严格地脱水且脱氧条件下进行这些阴离子聚合。
另外,这时共聚的(甲基)丙烯酸化合物没有特别限定,只要合成的高分子物质显示液晶性即可,为了提高合成的高分子物质的液晶性,优选具有介晶基团(mesogen group)的(甲基)丙烯酸化合物。可以示例例如下述式所示的(甲基)丙烯酸化合物作为优选的化合物。
Figure BDA0000037687330000181
这里,R表示氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、或氰基。
对于侧链型液晶性高分子物质而言,优选包含5~100摩尔%的式(7)所示的单元的物质,特别优选包含10~100摩尔%的式(7)所示的单元的物质。另外,侧链型液晶性高分子物质的重均分子量优选为2000~100000、特别优选为5000~50000。
在本发明使用的液晶材料中,除了上述侧链型液晶性高分子物质以外,还可以含有在不损害液晶性的情况下可以混合的各种化合物。作为可以含有的化合物,可以例举:具有氧杂环丁烷基、环氧基、乙烯基醚基等阳离子聚合性官能团的化合物;具有薄膜形成能力的各种高分子物质;显示液晶性的各种低分子液晶性化合物或高分子液晶性化合物等。将上述侧链型液晶性高分子物质用作组合物时,上述侧链型液晶性高分子物质在组合物总体中所占的比例为10质量%以上、优选30质量%以上、进一步优选50质量%以上。当侧链型液晶性高分子物质的含量低于10质量%时,会使聚合性基团在组合物中所占的浓度变低,聚合后的机械强度不充分,故不优选。
另外,上述液晶材料被定向处理后,通过使氧杂环丁烷基进行阳离子聚合而交联,可固定该液晶状态。因此,在液晶材料中,优选含有通过光或热等外部刺激产生阳离子的光阳离子发生剂及/或热阳离子发生剂。另外,也可以根据需要并用各种敏化剂。
所谓光阳离子发生剂是指通过照射适当波长的光能够可以产生阳离子的化合物,能够示例有机锍盐系、碘
Figure BDA0000037687330000191
盐系、
Figure BDA0000037687330000192
盐系等。作为这些化合物的对离子,优选使用锑酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。作为具体的化合物,可以例举有Ar3S+SbF6 -、Ar3P+BF4 -、Ar2I+PF6 -(其中,Ar表示苯基或取代苯基)等。另外,还可以使用磺酸酯类、三嗪类、重氮甲烷类、β-酮砜、亚氨基磺酸盐、安息香磺酸盐等。
所谓热阳离子发生剂是指通过加热到适当的温度能够产生阳离子的化合物,可以例举例如:苄基锍盐类、苄基铵盐类、苄基吡啶盐类、苄基
Figure BDA0000037687330000194
盐类、盐肼类、羧酸酯类、磺酸酯类、胺酰亚胺类、五氯化锑-乙酰氯络合物、二芳基碘
Figure BDA0000037687330000195
盐-二苄氧基铜、卤化硼-叔胺加成物等。
对于这些阳离子发生剂向液晶材料中的添加量,因所使用的构成侧链型液晶性高分子物质的介晶部分(mesogen portion)或间隔部分(spacer portion)的构造、氧杂环丁烷基当量、液晶的定向条件等而异,因此不能一概而论,相对侧链型液晶性高分子物质,一般为100质量ppm~20质量%、优选1000质量ppm~10质量%、更优选0.2质量%~7质量%、最优选0.5质量%~5质量%的范围。当少于100质量ppm时,有可能会使产生的阳离子的量不充分而不进行聚合,另外,当多于20质量%时,有可能会使液晶薄膜中残留的阳离子发生剂的分解残留物等增多而导致耐光性等恶化,故不优选。
接着,对定向基板进行说明。
作为定向基板,首先优选具有平滑的平面的基板,可以例举由有机高分子材料构成的薄膜、薄板、玻璃板、金属板等。从成本及连续生产性的观点考虑,优选使用由有机高分子构成的材料。作为有机高分子材料的实例,可以例举包含聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类聚合物,双乙酰纤维素、三乙酰纤维素等纤维素类聚合物,聚碳酸酯类聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类聚合物等透明聚合物的薄膜。另外,还可以例举包含聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物等苯乙烯类聚合物,聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物等烯烃类聚合物,具有环状或者降冰片烯构造的环聚烯烃、氯乙烯类聚合物、尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物等透明聚合物的薄膜。进一步可以例举包含酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、聚苯硫醚类聚合物、乙烯醇类聚合物、偏二氯乙烯类聚合物、乙烯醇缩丁醛聚合物、芳基化物类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物或上述聚合物的混合物等透明聚合物的薄膜等。其中,可以使用可用作光学薄膜的三乙酰纤维素、聚碳酸酯、降冰片烯聚烯烃等的塑料薄膜。作为有机高分子材料的薄膜,包括ZEONOR(商品名,日本瑞翁株式会社制造)、ZEONEX(商品名,日本瑞翁株式会社制造)、ARTON(商品名,JSR公司制造)等包含具有降冰片烯构造的聚合物物质构成的塑料薄膜在光学上具有优异的特性,因此特别优选。另外,作为金属薄膜,可以例举由铝等形成的这种薄膜。
为了使用上述液晶材料得到稳定的垂直定向,更优选构成这些基板的材料具有长链(通常碳数为4以上、优选8以上)的烷基,或在基板表面具有含有长链烷基的化合物的层。其中,形成包含具有长链烷基的聚乙烯醇的层在形成方法方面比较容易,故优选。需要说明的是,这些有机高分子材料可以单独用作基板,也可以在其他基板上以薄膜的形式来形成。在液晶领域,通常对基板进行用布等擦拭的摩擦处理,但由于本发明的垂直定向液晶薄膜为基本上不产生面内的各向异性的定向构造,因此未必需要进行摩擦处理。但是,从抑制涂布液晶材料时的冲击(はじき)的观点考虑,更优选进行较弱的摩擦处理。作为规定摩擦条件的重要设定值,有周速比。其表示将摩擦布卷绕在辊上一边使其旋转一边摩擦基板时布的移动速度和基板的移动速度之比。本发明中所谓较弱的摩擦处理是指周速比通常为50以下、更优选25以下、特别优选10以下。当周速比大于50时,有可能会因摩擦的效果过强而导致液晶材料无法完全垂直定向,而成为从垂直方向倒向面内方向的定向。
接着,对垂直定向液晶薄膜的制造方法进行说明。
作为制造液晶薄膜的方法,并不限定于这些,将上述液晶材料在上述定向基板上展开,使该液晶材料定向后,通过光照射及/或加热处理而固定该定向状态,从而可以制造液晶薄膜。
作为将液晶材料在定向基板上展开并形成液晶材料层的方法,可以例举:将液晶材料在熔融状态下直接涂布在定向基板上的方法;将液晶材料的溶液涂布在定向基板上后,干燥涂膜以蒸发溶剂的方法。
关于用于制备溶液的溶剂,只要是能够溶解本发明的液晶材料且可以在适当的条件下蒸发的溶剂就没有特别限制,通常优选使用丙酮、甲基乙基甲酮、异佛尔酮、环己酮等酮类,丁氧基乙醇、己氧基乙醇、甲氧基-2-丙醇等醚醇类,乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等乙二醇醚类,醋酸乙酯、乳酸乙酯等酯类,苯酚、氯酚等酚类,N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺类,氯仿、四氯乙烷、二氯苯等卤素类等或这些的混合类。另外,为了在定向基板上形成均匀的涂膜,也可以在溶液中添加表面活性剂、消泡剂、流平剂等。
不管是直接涂布液晶材料的方法还是涂布溶液的方法,对于涂布方法,只要是能够确保涂膜的均匀性的方法,就可以没有特别限制地采用公知的方法。可以例举例如旋转涂布法、模具涂布(die coating)法、帘式涂布法、浸渍法、辊涂法等。
在涂布液晶材料的溶液的方法中,优选在涂布后加入用于去除溶剂的干燥工序。对于该干燥工序,只要是可维持涂膜均匀性的方法,就可以没有特别限制地采用公知的方法。可以例举例如加热器(炉)、吹热风等方法。
液晶薄膜的膜厚取决于液晶显示装置的方式及各种光学参数,因此不能一概而论,通常为0.2μm~10μm、优选0.3μm~5μm、进一步优选0.5μm~2μm。当膜厚薄于0.2μm时,有可能无法得到充分的视角改良或是亮度增强的效果。另外,当膜厚超过10μm时,有可能会使液晶显示装置产生多余的着色等。
接着,对于形成于定向基板上的液晶材料层,通过热处理等方法形成液晶定向、通过光照射及/或加热处理进行固化来固定。在最初的热处理中,通过加热至所使用的液晶材料的液晶相显现温度范围,利用该液晶材料本身具有的自身定向能力使液晶定向。作为热处理的条件,因所使用的液晶材料的液晶相动作温度(转移温度)不同而导致最佳条件或临界值也不同,因此不能一概而论。通常为10~250℃、优选30℃~160℃的范围,优选在该液晶材料的玻璃化温度(Tg)以上的温度、进一步优选比Tg高10℃以上的温度下进行热处理。如果温度太低,则有可能导致不能充分进行液晶定向,另外,如果温度较高,则有担心会对液晶材料中的阳离子聚合性反应基团或定向基板带来不良影响。另外,对于热处理时间,通常为3秒~30分钟、优选10秒~10分钟的范围。如果热处理时间比3秒短,则有可能导致不能充分完成液晶定向,另外,如果热处理时间超过30分钟,则生产性恶化,因此哪一种情况都不优选。
对于该液晶材料层,通过热处理等方法形成液晶定向后,在保持液晶定向状态的情况下利用组合物中的氧杂环丁烷基的聚合反应使液晶材料固化。固化工序的目的是将完成的液晶定向利用固化(交联)反应使液晶定向状态固定,改性成更坚固的膜。
由于本发明的液晶材料具有聚合性的氧杂环丁烷基,因此,如上所述,在其反应基团的聚合(交联)中,优选使用阳离子聚合引发剂(阳离子发生剂)。另外,作为聚合引发剂,与热阳离子发生剂相比,优选使用光阳离子发生剂。
使用光阳离子发生剂时,如果在添加光阳离子发生剂后,在暗条件(不会使光阳离子发生剂离解的程度的避光条件)下进行用于液晶定向的热处理之前的工序,则液晶材料在定向阶段之前不会发生固化,可以在具有充分的流动性的条件下进行液晶定向。此后,通过照射源于发出适当波长的光的光源的光使其产生阳离子,使液晶材料层固化。
作为光照射的方法,照射源于在所使用的光阳离子发生剂的吸收波长区域具有波谱那样的卤化金属灯、高压汞灯、低压汞灯、氙灯、弧光灯、激光等光源的光,使光阳离子发生剂离解。作为每1平方厘米的照射量,作为累积照射量通常为1~2000mJ、优选10~1000mJ的范围。但是,光阳离子发生剂的吸收区域和光源的波谱存在显著差异的情况或液晶材料本身存在光源波长的吸收能的情况等不在此限。在这些情况下,还可以采用将适当的光敏化剂、吸收波长不同的2种以上的光阳离子发生剂混合使用等方法。
对于光照射时的温度,要求为该液晶材料保持液晶定向的温度范围。另外,为了充分提高固化效果,优选在该液晶材料的Tg以上的温度下进行光照射。
通过如上所述的工序制造的液晶材料层成为足够坚固的膜。具体而言,通过固化反应而使介晶(mesogen)以3维键合,与固化前相比,不仅耐热性(保持液晶定向的上限温度)提高,与机械强度相关的耐划伤性、耐磨耗性、耐破裂性等也大幅度提高。
需要说明的是,作为定向基板,在存在并非光学各向同性、或者所得到的液晶薄膜在最终作为目的使用波长区域不透明、或者定向基板的膜厚过厚导致在实际应用时产生障碍等问题时,从在定向基板上可形成的形态考虑,也可以使用转印在具有相位差功能的拉伸薄膜上的形式。作为转印方法,可以采用公知的方法。例如可以例举如日本特开平4-57017号公报、日本特开平5-333313号公报中所述借助粘合剂或粘接剂将液晶薄膜叠层在与定向基板不同的基板上后,根据需要使用粘合剂或粘接剂进行表面固化处理,从该叠层体上剥离定向基板,从而只转印液晶薄膜的方法等。
对于用于转印的粘合剂或粘接剂,只要是光学等级的就没有特别限制,可以使用丙烯酸类、环氧类、氨基甲酸酯类等通常使用的物质。
对于如上操作所得到的垂直定向液晶层,可以通过以由垂直入射倾斜的角度测定该液晶层的光学相位差来进行定量。垂直定向液晶层的情况,该相位差值对于垂直入射是对称的。在光学相位差的测定中可以利用几种方法,可以利用例如自动双折射测定装置(王子计测机器(株)制造)以及偏光显微镜。该垂直定向液晶层在交叉偏光镜之间可看到黑色。由此评价垂直定向性。
本发明使用的垂直定向液晶薄膜的特征在于,将液晶薄膜的厚度设定为d2、将液晶薄膜面内的主折射率设定为nx2以及ny2、厚度方向的主折射率设定为nz2、且nz2>nx2≥ny2时、面内的延迟值(Re2=(nx2-ny2)×d2[nm])以及厚度方向的延迟值(Rth2={(nx2+ny2)/2-nz2}×d2[nm])满足以下[4]以及[5]。
[4]0≤Re2≤20
[5]-500≤Rth2≤-30
作为垂直定向液晶薄膜的光学参数的Re2值、Rth2值依赖于液晶显示装置的方式及各种光学参数,因此不能一概而论,相对550nm的单色光,垂直定向液晶薄膜面内的延迟值(Re2)为0nm~20nm、优选0nm~10nm、进一步优选0nm~5nm的范围,且厚度方向的延迟值(Rth2)控制在-500~-30nm、优选-400~-50nm、进一步优选-400~-100nm。
通过使上述Re2值及Rth2值为上述范围,作为液晶显示装置的视角改良薄膜,能够在进行液晶显示的色彩修正的同时拓宽视角。当Re值大于20nm时,由于较大的正面相位差值的影响,有可能会使液晶显示元件的正面特性恶化。另外,当Rth值大于-30nm或小于-500nm时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
接着,对第5光学各向异性层进行说明。
作为上述第5光学各向异性层,没有特别限定,作为非液晶材料,从耐热性、耐化学药品性、透明性优异、刚性也富于的方面考虑,优选例如三乙酰纤维素、ZEONEX、ZEONOR(均为日本瑞翁株式会社制造)、ARTON(JSR(株)制造)之类的环状聚烯烃类、聚丙烯或其他聚烯烃类、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺等聚合物。对于这些聚合物,可以单独使用任意一种,也可以像聚芳基醚酮和聚酰胺的混合物那样以具有不同官能团的两种以上的混合物的方式使用。在这样的聚合物中,从高透明性、高定向性方面考虑,特别优选聚酰亚胺。另外,作为包含液晶性化合物的材料,可以例举包含胆甾醇液晶聚合物等液晶材料的垂直定向薄膜、用薄膜支撑液晶材料的垂直定向层而成的材料。
对于第5光学各向异性层而言,在对垂直定向型液晶单元的垂直定向液晶层进行视角补偿这一点上,在将第5光学各向异性层的厚度设定为d5、将第5光学各向异性层面内的主折射率设定为nx5以及ny5、厚度方向的主折射率设定为nz5、且nx5≥ny5>nz5、波长550nm的光中的面内的延迟值为(Re5=(nx5-ny5)×d5[nm]、Rth5={(nx5+ny5)/2-nz5}×d5[nm])时,满足以下[13]、[14]式。
[13]0≤Re5≤20
[14]100≤Rth5≤400
对于第5光学各向异性层而言,由于因垂直定向型液晶单元的光学膜厚、垂直定向型液晶单元所使用的液晶材料的双折射值Δn而异,因此不能一概而论,第5光学各向异性层面内的延迟值(Re5)通常为0nm~20nm、优选0nm~10nm、进一步优选0nm~5nm的范围。当Re5值偏离上述范围时,有担心会使从正面看时的对比度下降。另外,第5光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth5)、垂直定向型液晶单元的厚度方向的相位差值通常为100nm~400nm、优选180nm~360nm、进一步优选200nm~300nm的范围。在偏离上述范围时,有可能得不到充分的视角改良效果或斜着看时产生多余的着色。
作为本发明使用的偏光镜,通常使用在偏光镜的一侧或两侧具有保护薄膜的偏光镜。当只有一侧具有保护薄膜时,上述第1光学各向异性层兼具保护薄膜的功能。对于本发明的椭圆偏振片而言,通过以使第1光学各向异性层的慢轴和第1偏光镜的吸收轴正交的方式进行叠层、使用沿宽度方向拉伸而成的负双轴性光学各向异性层,可以利用辊对辊连续工艺进行整体制造。
偏光镜没有特别限制,可以使用各种物质,可以例举例如:使聚乙烯醇类薄膜、部分聚乙烯化聚乙烯醇类薄膜、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物类部分皂化薄膜等亲水性高分子薄膜吸附碘或二色性染料等二色性物质并进行单轴拉伸而成的薄膜;聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯烃类定向薄膜等。其中,优选使用将聚乙烯醇类薄膜拉伸并使二色性材料(碘、染料)吸附·定向而成的薄膜。偏光镜的厚度也没有特别限制,一般为5~80μm左右。
将聚乙烯醇类薄膜用碘染色并进行单轴拉伸而成的偏光镜可以通过如下操作来制作,例如,通过将聚乙烯醇浸渍在碘的水溶液中进行染色,并拉伸至原长度的3~7倍。也可以根据需要浸渍在硼酸或碘化钾等的水溶液中。进而还可以根据需要在染色前将聚乙烯醇类薄膜浸渍在水中进行水洗。通过水洗聚乙烯醇类薄膜能够清洗聚乙烯醇类薄膜表面的污垢及防粘连剂,除此以外,还具有通过使聚乙烯醇类薄膜溶胀来防止染色不均等不均匀的效果。可以在用碘染色之后进行拉伸,也可以一边染色一边进行拉伸,还可以在拉伸后用碘进行染色。也可以在硼酸或碘化钾等的水溶液中或水浴中进行拉伸。
对于设在上述偏光镜的一侧或两侧的保护薄膜,优选透明性、机械强度、热稳定性、防水性、各向同性等优异的薄膜。作为上述保护薄膜的材料,可以例举例如:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类聚合物;二乙酰纤维素、三乙酰纤维素等纤维素类聚合物;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类聚合物;聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯类聚合物;聚碳酸酯类聚合物等。另外,可以例举聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物之类的聚烯烃类共聚物、具有环烯烃类或降冰片烯构造的聚烯烃、氯乙烯类聚合物、尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物、酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、聚苯硫醚类聚合物、乙烯醇类聚合物、偏氯乙烯类聚合物、乙烯醇缩丁醛聚合物、芳基化物类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物或上述聚合物的混合物等形成保护薄膜的聚合物作为实例。此外,可以例举将丙烯酸类或聚氨酯类、丙烯酸聚氨酯类或环氧类、聚硅酮类等热固化型或紫外线固化型树脂等薄膜化而成的薄膜等。保护薄膜的厚度通常为500μm以下、优选为1~300μm。特别优选为5~200μm。
作为保护薄膜,优选光学各向同性的基板,可以例举例如:FUJITAC(富士胶片公司产品)、Konica TAC(日本柯尼卡美能达精密光学株式会社产品)等三乙酰纤维素(TAC)薄膜;ARTON薄膜(JSR公司产品)、ZEONOR薄膜、ZEONEX薄膜(日本瑞翁株式会社产品)等环烯烃类聚合物;TPX薄膜(三井化学公司产品)、ACRYPLEN薄膜(三菱丽阳株式会社产品),从作为椭圆偏振片时的平面性、耐热性及耐湿性等考虑,优选三乙酰纤维素、环烯烃类聚合物。
另外,在偏光镜两侧设有保护薄膜时,在其表里两面,可以使用包含相同聚合物材料的保护薄膜,也可以使用包含不同聚合物材料等的保护薄膜。上述偏光镜和保护薄膜通常借助水性粘合剂等进行粘贴。作为水性粘合剂,可以示例聚乙烯醇类粘接剂、明胶类粘接剂、乙烯类乳胶类、水性聚氨酯、水性聚酯等。
作为上述保护薄膜,可以使用实施了硬涂层或防反射处理、防粘连、以扩散或防眩为目的的处理的薄膜。
硬涂处理是以防止偏光镜表面产生划痕等为目的而实施的,例如可以通过将利用丙烯酸类、聚硅酮类等适宜的紫外线固化型树脂形成的硬度及光滑特性等优异的固化被膜附加在保护薄膜表面的方式等来形成。防反射处理是以防止外部光在偏光镜表面反射为目的而实施的,可以通过按常规形成防反射膜等来实现。另外,防粘连处理是以防止与相邻层粘连为目的而实施的。
另外,防眩处理是以防止外部光在偏光镜的表面反射、阻碍偏光镜透射光的视辨等为目的而实施的,例如,可以利用通过喷砂方式或压纹加工方式使其粗糙的方式或混合透明微粒的方式等适宜的方式在保护薄膜表面赋予微细凹凸构造来形成。作为形成上述表面微细凹凸构造所含有的微粒,可以使用例如包含平均粒径为0.5~50μm的二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等的具有导电性的无机类微粒、包含交联或未交联的聚合物等的有机类微粒等透明微粒。当形成表面微细凸凹构造时,相对形成表面微细凹凸构造的透明树脂100重量份,微粒的用量一般为2~50重量份左右,优选为5~25重量份。抗眩层也可以兼作用于扩散偏光镜透射光、拓宽视角等的扩散层(拓宽视角功能等)。
需要说明的是,对于上述防反射层、防粘连层、扩散层、防眩层等而言,除了可以以保护薄膜本身设计以外,还可以设计成与透明保护层不同的层作为其他光学层。
对于上述第1、第2、第3、第4、第5光学各向异性层以及偏光镜,分别可以通过借助粘合剂层使其相互粘贴来制作。形成粘合剂层的粘合剂没有特别限制,可以适当选择使用例如以丙烯酸类聚合物、聚硅酮类聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟类或橡胶类等聚合物为基础聚合物的粘合剂。可以特别优选使用丙烯酸类粘合剂之类的光学透明性优异、显示出适当的润湿性、凝聚性、粘接性的粘着特性、耐候性或耐热性等优异的粘合剂。
可以以适宜的方式形成粘合剂层。作为其实例,可以例举例如:在包含甲苯或醋酸乙酯等适当的溶剂的单独物或混合物的溶剂中溶解或分散基础聚合物或其组合物,制备成10~40重量%左右的粘合剂溶液,将其以浇铸方式或涂布方式等适当的展开方式直接附设在上述液晶层上的方式;或根据上述在分离器上形成粘合剂层后将其移至上述液晶层上的方式等。另外,在粘合剂层中,可以含有例如天然物或合成物的树脂类、特别是赋予粘着性的树脂、玻璃纤维、玻璃珠、金属粉、其他无机粉末等的填充剂、颜料、着色剂、抗氧化剂等通常在粘着层中添加的添加剂。另外,也可以是含有微粒且显示出光扩散性的粘合剂层等。
需要说明的是,在借助粘合剂层将各光学各向异性层相互粘贴时,对薄膜表面进行表面处理可以提高与粘合剂层的密合性。表面处理的方法没有特别限制,优选采用能够维持上述各光学各向异性层的透明性的电晕放电处理、溅射处理、低压UV照射、等离子体处理等表面处理方法。在这些表面处理方法中,电晕放电处理良好。
实施例
下面,利用实施例对本发明具体进行说明,但本发明并不限定于这些。
需要说明的是,实施例所用的各分析方法如下所述。
(1)1H-NMR的测定
将化合物溶解在重氢化三氯乙烷中,用400MHz的1H-NMR(Variant公司制造的INOVA-400)进行测定。
(2)GPC的测定
将化合物溶解在四氢呋喃中,使用东曹株式会社制造的8020GPC系统,将TSK-GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000串联连结,使用四氢呋喃作为溶出液进行测定。分子量校正使用聚苯乙烯标准。
(3)显微镜观察
用日本奥林巴斯光学工业株式会社制造的BH2偏振显微镜观察液晶的定向状态。
(4)膜厚测定法
使用SLOAN制造的SURFACE TEXTURE ANALYSIS SYSTEM Dektak3030ST。另外,并用根据干涉波测定(日本分光株式会社制造的紫外·可见光·近红外分光光度计V-570)和折射率的数据求出膜厚的方法。
(5)液晶薄膜的参数测定
使用王子计测机器(株)制造的全自动双折射仪KOBRA21ADH。
参考例1
(偏光镜的制作)
将聚丙烯醇薄膜浸渍在温水中使其溶胀后,在碘/碘化钾水溶液中进行染色,接着在硼酸水溶液中进行单轴拉伸处理,得到偏光镜。对于该偏光镜,利用分光光度计研究其单体透过率、平行透过率以及正交透过率,结果为透过率43.5%、偏光度99.9%。
参考例2
合成下述式(8)所示的液晶性聚合物。分子量以聚苯乙烯换算计Mn=8000、Mw=15000。需要说明的是,式(8)以嵌段聚合物的构造记载,但在此表示单体的构成比。
Figure BDA0000037687330000301
使1.0g式(8)的聚合物溶于9ml的环己酮中,在暗处加入0.1g三烯丙基锍六氟锑酸盐50%碳酸丙烯酯溶液(奥德里奇公司制造、试剂)后,用孔径为0.45μm的聚四氟乙烯制过滤器进行过滤,制成液晶材料的溶液。
按如下操作制备定向基板。将厚度为38μm的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜(帝人株式会社制造)切成15cm见方,利用旋涂法涂布烷基改性聚乙烯醇(PVA:(株)可乐丽公司制造、MP-203)的5质量%溶液(溶剂为水与异丙醇的质量比1∶1的混合溶剂),并在50℃的加热板上干燥30分钟后,在120℃的烤箱中加热10分钟。接着,用人造纤维的摩擦布进行摩擦。得到的PVA层的膜厚为1.2μm。摩擦时的周速比(摩擦布的移动速度/基板薄膜的移动速度)为4。
在由此得到的定向基板上,利用旋涂法涂布上述液晶材料溶液。接着在60℃的加热板上干燥10分钟,在150℃的烤箱中热处理2分钟,使液晶材料定向。接着,在加热至60℃的铝板上附着试样,从其上面利用高压汞灯照射600mJ/cm2的紫外光(其中以365nm测定的光量),使液晶材料固化。
由于用作基板的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜具有大的双折射而不优选作为光学用薄膜,因此,借助紫外线固化型粘接剂将所得到的定向基板上的液晶性薄膜转印在三乙酰纤维素(TAC)薄膜上。即,在聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜上的固化了的液晶材料层上,以使其为5μm厚的方式涂布粘接剂,用TAC薄膜进行叠层,从TAC薄膜侧照射紫外线使粘接剂固化后,剥离聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜以及PVA层。
在偏光显微镜下观察所得到的光学薄膜(液晶层/粘接剂层/TAC薄膜)可知,为没有向错单域的均匀定向,根据锥光偏振仪观察可知,为具有正单轴性折射率构造的垂直定向。用KOBRA21ADH测定的合并TAC薄膜和液晶层的面内方向的延迟值为0.5nm、厚度方向的延迟值为-195nm。需要说明的是,由TAC薄膜单体的负单轴性面内延迟值为0.5nm、厚度方向的延迟值为+35nm可以估计,液晶层单独的延迟值Re为0nm、Rth为-230nm。在实施例1之后与其他基材粘贴时,除去基板的TAC薄膜,仅取出使用垂直定向液晶层。另外,垂直定向液晶层的厚度为1.3μm。
需要说明的是,上述垂直定向液晶层适用于第2光学各向异性层。
实施例1
用图1对椭圆偏振片的构造进行说明。
在参考例1得到的偏光镜的一面,借助聚乙烯醇类粘接剂粘接厚度为40μm、正面相位差为6nm、厚度方向的相位差为60nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜2,形成透明保护层。在该偏光镜的另一面,借助聚乙烯醇类粘接剂,将辊长度方向具有吸收轴的偏光镜的吸收轴和通过横向单轴拉伸制成的辊幅宽方向具有慢轴的第1光学各向异性层3(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR)进行辊对辊粘贴,由此以使偏光镜的吸收轴和第1光学各向异性层3的慢轴正交的方式粘接,在其上借助丙烯酸类粘合剂粘贴参考例2制成的第2光学各向异性层4,进而借助丙烯酸类粘合剂粘贴第3光学各向异性层5(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR),得到椭圆偏振片。得到的椭圆偏振片的厚度为231μm。这里,第1光学各向异性层3的Re1为100nm、Rth1为90nm的相位差,第3光学各向异性层5的Re3为137.5nm、Rth3为210nm的相位差。
实施例2
用图2、图3对本实施例2所用的垂直定向型液晶显示装置进行说明。
在基板7上用包含ITO层的透过率高的材料形成透明电极8,在基板9上形成对置电极10,在透明电极8和对置电极10之间挟持包含显示负的介电常数各向异性的液晶材料的液晶层11。
在透明电极8及对置电极10的与液晶层11相接的表面,分别形成垂直定向性的定向膜(未图示),在定向膜涂布后,对至少一个定向膜进行摩擦等定向处理。
对于液晶层11的液晶分子,利用相对垂直定向性的定向膜的摩擦等定向处理,相对基板面的垂直方向具有1°的倾斜角。
由于液晶层11使用了显示负介电常数各向异性的液晶材料,因此,在透明电极8和对置电极10之间施加电压时,液晶分子向平行于基板面的方向倾斜。
作为液晶层11的液晶材料,使用Ne(相对异常光的折射率)=1.561、No(相对正常光的折射率)=1.478、ΔN(Ne-No)=0.083的具有折射率各向异性的液晶材料,单元间隔为4.7μm。
在垂直定向型液晶单元12的显示面侧(图的上侧)配置实施例1制成的椭圆偏振片。在垂直定向型液晶单元12的背面侧(图的下侧)配置直线偏振片13(厚度约为105μm;住友化学株式会社制造的SQW-062),在下侧直线偏振片13和液晶单元12之间配置第4光学各向异性层14(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR)。用于直线偏振片(住友化学株式会社制造的SQW-062)的支撑基板的三乙酰纤维素的Rth为35nm。
图3中箭头所示的偏光镜1以及直线偏振片13的吸收轴的方位分别是面内90度、0度。第1光学各向异性层3由面内具有光轴、具有负双轴光学各向异性的光学元件来形成。图3中箭头所示的第1光学各向异性层3的慢轴的方位为0度,面内Re1为100nm、Rth1为90nm的相位差。
第3、第4光学各向异性层5,14由面内具有光轴、具有负双轴光学各向异性的光学元件来形成。图3中箭头所示的第3以及第4光学各向异性层5,14的慢轴的方位分别为45度、135度,Re3以及Re4为137.5nm的相位差、Rth3以及Rth4为210nm的相位差。
包含垂直定向液晶薄膜的第2光学各向异性层4表示Re2为0nm、Rth2为-230nm的相位差。
图4表示以黑显示0V、白显示5V的透过率之比(白显示)/(黑显示)为对比度比、从全方位看时的对比度比。对比度的等高线从内侧开始依次为500、200、100、50。另外,同心圆表示从中心开始每隔10度的角度。因此,最外圈表示从中心开始80度(以下的图也同样)。
实施例3
用图5、图6对本实施例3所用的垂直定向型液晶显示装置进行说明。
在实施例2的垂直定向型液晶单元12和第4光学各向异性层14之间配置第5光学各向异性层15(JSR公司制造的ARTON),除了使第3光学各向异性层5和第4光学各向异性层14的相位差为Re3以及Re4为137.5nm、Rth3以及Rth4为145nm以外,与实例2同样操作,制成垂直定向型液晶显示装置。第5光学各向异性层15的Re5值为0、Rth5值为120nm。
图7表示以黑显示0V、白显示5V的透过率之比(白显示)/(黑显示)为对比度比、从全方位看时的对比度比。
实施例4
除了制成以下所示的半透过反射型的垂直定向型液晶显示装置以外,与实例2同样操作,制成半透过反射型的垂直定向型液晶显示装置。
用图8、图9对半透过反射型的垂直定向型液晶显示装置进行说明。
在基板7上设置用包含Al层的反射率高的材料形成的反射电极16和用包含ITO层的透过率高的材料形成的透明电极8,在基板9上设置对置电极10,在反射电极16以及透明电极8和对置电极10之间挟持包含显示负的介电常数各向异性的液晶材料的液晶层11。
在反射电极16、透明电极8和对置电极10的与液晶层11相接的表面,分别形成垂直定向性的定向膜(未图示),涂布定向膜后,对至少一个定向膜进行摩擦等定向处理。
对于液晶层11的液晶分子,利用相对垂直定向性的定向膜的摩擦等定向处理,相对基板面的垂直方向具有1°的倾斜角。
由于液晶层11使用了显示负介电常数各向异性的液晶材料,因此,在反射电极16、透明电极8和对置电极10之间施加电压时,液晶分子向平行于基板面的方向倾斜。
液晶层11的液晶材料使用与实施例2相同的材料,对于单元间隔,使反射部分为2.4μm,使透过部分为4.7μm。
第3以及第4光学各向异性层5,14的慢轴的方位分别为45度、135度,Re3以及Re4为137.5nm、Rth3以及Rth4为210nm与实施例2相同。
图10表示以黑显示0V、白显示5V的透过率之比(白显示)/(黑显示)为对比度比、从全方位看时的对比度比。
比较例1
用图11、图12对本比较例1所用的垂直定向型液晶显示装置进行说明。在实施例2使用的垂直定向型液晶单元12的显示面侧(图的上侧)配置直线偏振片20(厚度约为105μm;住友化学株式会社制造的SQW-062),在上侧直线偏振片20和液晶单元12之间配置利用纵向单轴拉伸制成的正单轴性光学各向异性层18(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR)、包含参考例2制成的垂直定向液晶薄膜的第2光学各向异性层4、第3光学各向异性层5(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR)。在垂直定向型液晶单元12的背面侧(图的下侧)配置直线偏振片13(厚度约为105μm;住友化学株式会社制造的SQW-062),在下侧直线偏振片13和液晶单元12之间配置第4光学各向异性层14(日本瑞翁株式会社制造的ZEONOR)。用于直线偏振片(住友化学(株)制造的SQW-062)的支撑基板的三乙酰纤维素的Rth=35nm。在垂直定向型液晶单元12的显示面侧配置的椭圆偏振片的厚度为286μm。
图12中箭头所示的偏光镜1以及直线偏振片13的吸收轴的方位分别是面内90度、0度。正单轴性光学各向异性层18由面内具有光轴、具有正单轴性的光学元件来形成。图12中箭头所示的正单轴性光学各向异性层18的慢轴的方位为0度,面内Re为120nm、Rth为60nm的相位差。
第3、第4光学各向异性层5,14由面内具有光轴、具有负双轴光学各向异性的光学元件来形成。图12中箭头所示的第3以及第4光学各向异性层5,14的慢轴的方位分别为45度、135度,Re3以及Re4为137.5nm的相位差、Rth3以及Rth4为210nm的相位差。
包含垂直定向液晶薄膜的第2光学各向异性层4表示Re2为0nm、Rth2为-230nm的相位差。
图13表示以黑显示0V、白显示5V的透过率之比(白显示)/(黑显示)为对比度比、从全方位看时的对比度比。
用图4、图7和图13比较全方位的等对比度曲线,可知大致具有相同程度的视角特性。
但是,对于实施例1制成的椭圆偏振片(厚度231μm),在图11的垂直定向型液晶单元12的上侧配置的叠层体整体的厚度增厚为286μm。其原因在于,在通过纵向单轴拉伸制成的正单轴光学各向异性层18中,不能以使偏振片的吸收轴和正单轴光学各向异性层18的慢轴正交的方式通过辊对辊粘贴,因此,在偏光镜和正单轴光学各向异性层之间设有保护偏光镜的透明保护层19而使其增厚。
产业上利用的可能性
根据本发明,提供一种价格低廉、且视角特性优异的椭圆偏振片及使用椭圆偏振片的垂直定向型液晶显示装置。
符号说明
1:偏光镜、2:透明保护层、3:第1光学各向异性层、4:第2光学各向异性层、5:第3光学各向异性层、6:椭圆偏振片、7:基板、8:透明电极、9:基板、10:对置电极、11:液晶层(垂直定向)、12:垂直定向型液晶单元、13:直线偏振片、14:第4光学各向异性层、15:第5光学各向异性层、16:反射电极、17:半透过型垂直定向型液晶单元、18:正单轴性光学各向异性层、19:透明保护层、20:直线偏振片

Claims (17)

1.椭圆偏振片,其至少依次叠层有第1偏光镜、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层以及第3光学各向异性层,其特征在于,
所述第1光学各向异性层满足以下[1]~[3],
[1]50≤Re1≤500
[2]30≤Rth1≤750
[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5
这里,Re1是指第1光学各向异性层的面内的延迟值,Rth1是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re1及Rth1分别为Re1=(nx1-ny1)×d1、Rth1={(nx1+ny1)/2-nz1}×d1,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d1为第1光学各向异性层的厚度,nx1、ny1为相对波长550nm的光的第1光学各向异性层的面内的主折射率,nz1为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx1>ny1>nz1;
所述第2光学各向异性层满足以下[4]、[5],
[4]0≤Re2≤20
[5]-500≤Rth2≤-30
这里,Re2是指第2光学各向异性层的面内的延迟值,Rth2是指第2光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re2及Rth2分别为Re2=(nx2-ny2)×d2、Rth2={(nx2+ny2)/2-nz2}×d2,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d2为第2光学各向异性层的厚度,nx2、ny2为相对波长550nm的光的第2光学各向异性层的面内的主折射率,nz2为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nz2>nx2≥ny2;
所述第3光学各向异性层满足以下[6]~[8],
[6]100≤Re3≤180
[7]50≤Rth3≤600
[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5
这里,Re3是指第3光学各向异性层的面内的延迟值,Rth3是指第3光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re3及Rth3分别为Re3=(nx3-ny3)×d3、Rth3={(nx3+ny3)/2-nz3}×d3,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d3为第3光学各向异性层的厚度,nx3、ny3为相对波长550nm的光的第3光学各向异性层的面内的主折射率,nz3为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx3>ny3≥nz3,
将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第1光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为r时,以满足80°≤r≤100°的方式进行叠层,
将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第3光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为p时,满足40°≤p≤50°。
2.如权利要求1所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第2光学各向异性层包含使显示正单轴性的液晶性组合物在液晶状态以垂直定向后进行定向固定而成的垂直定向液晶薄膜。
3.如权利要求2所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述显示正单轴性的液晶性组合物包含具有氧杂环丁烷基的侧链型液晶性高分子。
4.如权利要求1所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第1及第3光学各向异性层包含聚碳酸酯或环状聚烯烃。
5.如权利要求1所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第3光学各向异性层进一步满足以下[12],
[12]0.7≤Re3(450)/Re3(590)≤1.05
这里,Re3(450)、Re3(590)是指波长450nm、590nm的光中的第3光学各向异性层的面内的延迟值。
6.如权利要求1所述的椭圆偏振片,其特征在于,所述第1光学各向异性层兼作所述第1偏光镜的保护层。
7.垂直定向型液晶显示装置,其至少依次配置有第1偏光镜、第1光学各向异性层、第2光学各向异性层、第3光学各向异性层、垂直定向型液晶单元、第4光学各向异性层、第2偏光镜,其中,所述垂直定向型液晶单元包含在备有电极的1对基板之间没有施加电压时相对基板表面垂直定向的液晶分子,所述垂直定向型液晶显示装置的特征在于,
所述第1光学各向异性层满足以下[1]~[3],
[1]50≤Re1≤500
[2]30≤Rth1≤750
[3]0.6≤Rth1/Re1≤1.5
这里,Re1是指第1光学各向异性层的面内的延迟值,Rth1是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re1及Rth1分别为Re1=(nx1-ny1)×d1、Rth1={(nx1+ny1)/2-nz1}×d1,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d1为第1光学各向异性层的厚度,nx1、ny1为相对波长550nm的光的第1光学各向异性层的面内的主折射率,nz1为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx1>ny1>nz1;
所述第2光学各向异性层满足以下[4]、[5],
[4]0≤Re2≤20
[5]-500≤Rth2≤-30
这里,Re2是指第2光学各向异性层的面内的延迟值,Rth2是指第2光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re2及Rth2分别为Re2=(nx2-ny2)×d2、Rth2={(nx2+ny2)/2-nz2}×d2,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d2为第2光学各向异性层的厚度,nx2、ny2为相对波长550nm的光的第2光学各向异性层的面内的主折射率,nz2为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nz2>nx2≥ny2;
所述第3光学各向异性层满足以下[6]~[8],
[6]100≤Re3≤180
[7]50≤Rth3≤600
[8]0.5≤Rth3/Re3≤3.5
这里,Re3是指第3光学各向异性层的面内的延迟值,Rth3是指第3光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re3及Rth3分别为Re3=(nx3-ny3)×d3、Rth3={(nx3+ny3)/2-nz3}×d3,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d3为第3光学各向异性层的厚度,nx3、ny3为相对波长550nm的光的第3光学各向异性层的面内的主折射率,nz3为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx3>ny3≥nz3;
所述第4光学各向异性层满足以下[9]~[11],
[9]100≤Re4≤180
[10]50≤Rth4≤600
[11]0.5≤Rth4/Re4≤3.5
这里,Re4是指第4光学各向异性层的面内的延迟值,Rth4是指第4光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re4及Rth4分别为Re4=(nx4-ny4)×d4、Rth4={(nx4+ny4)/2-nz4}×d4,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d4为第4光学各向异性层的厚度,nx4、ny4为相对波长550nm的光的第4光学各向异性层的面内的主折射率,nz4为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx4>ny4≥nz4,
将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第1光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为r时,以满足80°≤r≤100°的方式进行叠层,
以使所述第3光学各向异性层的慢轴和所述第4光学各向异性层的慢轴之间所成的角度为80°~100°的方式进行叠层,
将所述第1偏光镜的吸收轴和所述第3光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为p、将所述第2偏光镜的吸收轴和所述第4光学各向异性层的慢轴之间所成的角度设定为q时,满足40°≤p≤50°、40°≤q≤50°。
8.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,在垂直定向型液晶单元和第4光学各向异性层之间,进一步具有满足以下[13]、[14]的第5光学各向异性层,
[13]0≤Re5≤20
[14]100≤Rth5≤400
这里,Re5是指第5光学各向异性层的面内的延迟值,Rth5是指第5光学各向异性层的厚度方向的延迟值,Re5及Rth5分别为Re5=(nx5-ny5)×d5、Rth5={(nx5+ny5)/2-nz5}×d5,其中延迟值的单位为nm,厚度的单位为nm,另外,d5为第5光学各向异性层的厚度,nx5、ny5为相对波长550nm的光的第5光学各向异性层的面内的主折射率,nz5为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率,nx5≥ny5>nz5。
9.如权利要求7或8所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第2光学各向异性层包含使显示正单轴性的液晶性组合物在液晶状态以垂直定向后进行定向固定而成的垂直定向液晶薄膜。
10.如权利要求9所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述显示正单轴性的液晶性组合物包含具有氧杂环丁烷基的侧链型液晶性高分子。
11.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第1、第3及第4光学各向异性层包含聚碳酸酯或环状聚烯烃。
12.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第3光学各向异性层进一步满足以下[12],
[12]0.7≤Re3(450)/Re3(590)≤1.05
这里,Re3(450)、Re3(590)是指波长450nm、590nm的光中的第3光学各向异性层的面内的延迟值。
13.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第4光学各向异性层进一步满足以下[15],
[15]0.7≤Re4(450)/Re4(590)≤1.05
这里,Re4(450)、Re4(590)是指波长450nm、590nm的光中的第4光学各向异性层的面内的延迟值。
14.如权利要求8所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第5光学各向异性层是由选自液晶性化合物、三乙酰纤维素、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺中的至少一种原料形成的层。
15.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述第1光学各向异性层兼作所述第1偏光镜的保护层。
16.如权利要求7所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述垂直定向型液晶单元的一个基板为具有有反射功能的区域和有透过功能的区域的基板。
17.如权利要求14所述的垂直定向型液晶显示装置,其特征在于,所述聚烯烃为环状聚烯烃,所述聚醚酮为聚芳基醚酮。
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