相位差膜、偏振片及液晶顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及一種相位差膜。另外，涉及一種使用相位差膜的偏振片及液晶顯示裝置。
【背景技術(shù)】 近年來，利用IPS (In-Place-Switching)模式的液晶顯示裝置的平板電腦或手機逐漸 被廣泛使用。作為平板電腦或手機中所用的光學膜，例如正在研究使用光學各向異性層，該 光學各向異性層利用液晶化合物的取向。具體而言，記載有在透明基板的一個面上設(shè)有光 學各向異性層、在另一面上設(shè)有相位差層的相位差膜（專利文獻1的圖1等）。 另外，隨著平板電腦或手機的薄型化的要求，對IPS模式的液晶顯示裝置中使用的相 位差膜的薄膜化要求也逐漸增高。作為使相位差膜薄膜化的技術(shù)，已知專利文獻2。具體而 言，在專利文獻2中公開了一種不需要介由粘結(jié)劑而直接將正C板與正A板或光學雙軸性 板密合并層疊而成的相位差膜。 現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本特開2009-86260號公報 專利文獻2 :日本特開2012-255926號公報

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的技術(shù)課題 在此，專利文獻1中并未具體記載在光學各向異性層的表面上形成相位差層的方法。 就薄膜化的觀點而言，要求可在光學各向異性層的表面上適當?shù)匦纬上辔徊顚?。進而，關(guān)于 專利文獻1中具體記載的實施例1，本發(fā)明人進行了追加試驗，結(jié)果得知未必可獲得充分的 正面對比度。 另外，關(guān)于專利文獻2,本發(fā)明人對實施例1進行了追加試驗，結(jié)果可確認到相對于無 相位差膜的形態(tài)而偏振片的補償（視角的漏光）減少的傾向。然而得知，對于目前市售的 厚度為100 μ m左右的相位差膜而言，正面對比度大幅度地劣化。 本發(fā)明的目的在于解決上述課題，且其目的在于提供一種可提高液晶顯示裝置的正面 對比度的相位差膜。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種使用所述相位差膜的偏振片及液晶 顯示裝置。 用于解決技術(shù)課題的方式 本發(fā)明人根據(jù)上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過在具有至少2層的彼此鄰接的 光學各向異性層的相位差膜中，將各光學各向異性層的固定前的取向狀態(tài)、序參數(shù)及膜厚 設(shè)定為規(guī)定的范圍，可解決上述課題。具體而言，通過以下的方式〈1>、優(yōu)選為方式〈2>~ 〈17>解決了上述課題。 〈1> 一種相位差膜，具有第1光學各向異性層及位于第1光學各向異性層的表面上的第 2光學各向異性層， 第1光學各向異性層是將液晶化合物以水平取向狀態(tài)固定而成，序參數(shù)為0.75~ 〇· 95,且層的厚度為0· 3~3. 0 μ m， 第2光學各向異性層是將液晶化合物以垂直取向狀態(tài)固定而成，序參數(shù)為0. 60~ 0. 95,且層的厚度為0. 3~3. 0 μ m ;其中，所謂序參數(shù)OP是指，OP = (AM-A丄）Λ2Α丄+AN)， "AN"是指對相對于液晶化合物的取向方向而平行地偏振的光的吸光度，"A丄"是指對相對 于液晶化合物的取向方向而垂直地偏振的光的吸光度。 〈2>根據(jù)〈1>所述的相位差膜，其中，第1光學各向異性層為將液晶化合物以層列相的 狀態(tài)固定而成的層。 〈3>根據(jù)〈1>或〈2>所述的相位差膜，其中，第2光學各向異性層為將液晶化合物以向 列相的狀態(tài)固定而成的層。 〈4>根據(jù)〈1>至〈3>中任一項所述的相位差膜，其中，第1光學各向異性層滿足下述式 (1)及式⑵； 式⑴ 100nm Re (550) 200nm 式⑵ 0· 8 彡 Nz 彡 1. 2 式（1)中，Re (550)表示波長550nm下的面內(nèi)延遲； 式（2)中，Nz表示（nx-nz)/(nx-ny)，nx表示面內(nèi)的慢軸方向的折射率，ny表示在面 內(nèi)與nx正交的方向的折射率，nz表示與nx及ny正交的方向的折射率。 〈5>根據(jù)〈1>至〈4>中任一項所述的相位差膜，其中，第1光學各向異性層滿足下述式 (3)； 式⑶ Re (450)/Re(650)<1 式（3)中，1^(450)及1^(650)分別表示波長45011111及65011111下的面內(nèi)延遲。 〈6>根據(jù)〈1>至〈5>中任一項所述的相位差膜，其中，第1光學各向異性層含有流平劑。 〈7>根據(jù)〈1>至〈6>中任一項所述的相位差膜，其中，第2光學各向異性層含有垂直取 向劑。 〈8>根據(jù)〈1>至〈7>中任一項所述的相位差膜，其中，相位差膜的厚度為0. 6~6 μπι。 〈9>根據(jù)〈1>至〈8>中任一項所述的相位差膜，其中，第1光學各向異性層及第2光學 各向異性層分別含有棒狀液晶化合物。 〈1〇>根據(jù)〈1>至〈9>中任一項所述的相位差膜，在支撐體上依序具有取向膜、第1光學 各向異性層及第2光學各向異性層。 〈11> 一種偏振片，具有偏振膜及〈1>至〈1〇>中任一項所述的相位差膜。 〈12>根據(jù)〈11>所述的偏振片，其中，在偏振膜的表面上設(shè)有第1光學各向異性層。 〈13> -種液晶顯示裝置，具有〈1>至〈10>中任一項所述的相位差膜或者如〈11>或 〈12>所述的偏振片。 〈14>根據(jù)〈13>所述的液晶顯示裝置，其為IPS模式用。 〈15>根據(jù)〈13>或〈14>所述的液晶顯示裝置，其在液晶顯示裝置的前側(cè)具有如〈11>或 〈12>所述的偏振片。 〈16>根據(jù)〈15>所述的液晶顯示裝置，其在液晶顯示裝置的后側(cè)的偏振膜與液晶單 元之間具有光學膜，所述光學膜的波長550nm下的面內(nèi)延遲Re (550)為30~120nm，波長 550nm下的厚度方向的延遲Rth (550)為20~100nm。 〈17>根據(jù)〈16>所述的液晶顯示裝置，其中，在液晶顯示裝置的后側(cè)所具有的光學膜具 有液晶化合物傾斜取向的光學各向異性層。 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可提高液晶顯示裝置的正面對比度的相位差膜。另外，可提供 一種使用所述相位差膜的偏振片及液晶顯示裝置。
【附圖說明】 圖1為表示本發(fā)明的相位差膜的構(gòu)成的一例的概略圖。 圖2為表示本發(fā)明的相位差膜的構(gòu)成的另一例的概略圖。 圖3為表示本發(fā)明的相位差膜的構(gòu)成的另一例的概略圖。 圖4為表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的構(gòu)成的一例的概略圖。 圖5為表示序參數(shù)與NI點及固化溫度的關(guān)系的一例的圖表。
【具體實施方式】 以下，對本發(fā)明進行詳細說明。另外，在本申請說明書中，"~"是以包含其前后所述的 數(shù)值作為下限值及上限值的含義而使用。另外，本申請說明書中，關(guān)于數(shù)值范圍或數(shù)值，應 解釋為包含本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中容許的誤差的數(shù)值范圍及數(shù)值。 本申請說明書中，關(guān)于光學上的軸的關(guān)系，是指包含本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中容許的 誤差。本申請說明書中，所謂"平行"、"正交"、"垂直"，是指在嚴格的角度±5°以下的范圍 內(nèi)。與嚴格的角度的誤差優(yōu)選為在小于±4°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為在小于±3°的范圍內(nèi)。 本發(fā)明的相位差膜的特征在于：具有第1光學各向異性層及位于上述第1光學各向異 性層的表面上的第2光學各向異性層，上述第1光學各向異性層是將液晶化合物以水平取 向狀態(tài)固定而成，序參數(shù)為〇. 75~0. 95,且層的厚度為0. 3~3. 0 μ m，上述第2光學各向 異性層是將液晶化合物以垂直取向狀態(tài)固定而成，序參數(shù)為0. 60~0. 95。 通過設(shè)定為這種構(gòu)成，可使相位差膜的厚度變薄，且在組裝入液晶顯示裝置中時可達 成高的正面對比度。關(guān)于在第1光學各向異性層的表面上具有第2光學各向異性層的構(gòu)成， 也記載于上述專利文獻2中。然而，本發(fā)明人進行了研究，結(jié)果得知，專利文獻2的實施例1 中記載的相位差膜的正面對比度未必充分。進一步對其理由進行了研究，結(jié)果得知其原因 在于正C板的取向的混亂。即，得知液晶化合物的取向性容易受到下部基材的影響，如專利 文獻2 -樣在正A板的表面上直接使用公知的技術(shù)直接涂布含有液晶化合物的涂布液而成 的層受到作為下部基材的正A板的影響。其結(jié)果，在正A板與上述直接涂布含有液晶化合 物的涂布液而成的層的界面部分，液晶化合物的取向混亂，設(shè)置于正A板的表面上的光學 各向異性層（正C板）無法達成規(guī)定的序參數(shù)。進而可推測，關(guān)于專利文獻2中具體記載 的液晶化合物，由于正A板顯示出向列性，因此原本的序參數(shù)低（0. 7左右），正面對比度進 一步降低。 在本發(fā)明中，不僅在第1光學各向異性層中使液晶化合物以高的取向秩序取向，而且 在第1光學各向異性層的表面的第2光學各向異性層中也使液晶化合物以高的取向秩序取 向，由此解決該問題。即，在使液晶化合物以高的秩序水平取向而成的第1光學各向異性層 的表面上，形成使液晶化合物垂直取向并加以固定而成的第2光學各向異性層，由此達成 組裝入液晶顯示裝置中時的高的正面對比度。進而，通過設(shè)定為本發(fā)明的構(gòu)成，也可提高液 晶顯示裝置的顯示器的色調(diào)及上下對稱性。 在此，在本發(fā)明中，以序參數(shù)來規(guī)定形成第1光學各向異性層及第2光學各向異性層的 液晶化合物的取向秩序度。在此，對序參數(shù)進行說明。為了產(chǎn)生光學異向性，必須進行光學 要素的取向。在此所謂光學要素是指產(chǎn)生折射率的異向性的光學要素，例如可列舉：在規(guī)定 的溫度范圍內(nèi)顯示出液晶相的圓盤狀或棒狀的液晶分子、及通過延伸處理等進行取向的高 分子。根據(jù)一個光學要素所固有的雙折射率、及該光學要素在統(tǒng)計學上以何種程度取向，來 決定光學材料整體的雙折射。例如，由液晶化合物構(gòu)成的光學各向異性層的光學異向性的 大小是由產(chǎn)生光學異向性的主要光學要素即液晶化合物所固有的雙折射率、及液晶化合物 的統(tǒng)計學上的取向程度來決定。作為表示取向程度的參數(shù)，已知序參數(shù)S。取向序參數(shù)在如 晶體那樣沒有分布的情況下為1、在如液體狀態(tài)那樣完全無規(guī)的情況下為0。例如向列液晶 據(jù)說通常為0. 6左右的值。關(guān)于序參數(shù)S，例如在DE JEU，W. H.(著）"液晶的物性"（共立 出版、1991年、11頁）中有詳細記載，用下式表示。
[數(shù)學式1]
Θ為取向要素的平均取向軸方向與各取向要素的軸所成的角。 作為測定序參數(shù)的方法已知有偏振拉曼法、IR法、X射線法、螢光法、音速法等。 在光學各向異性層具有二色性的情況下，序參數(shù)可由下式較容易地求出。 OP = (Αμ-Α丄）/(2A丄+Αμ) "A!, "是指對相對于液晶化合物的取向方向而平行地偏振的光的吸光度。 "A丄"是指對相對于液晶化合物的取向方向而垂直地偏振的光的吸光度。 序參數(shù)為表示液晶化合物的取向秩序度的指標之一，如"液晶聚合物的開發(fā)技術(shù)-高 性能/高功能化"（CMC出版）的5頁或日本特開2008-297210號公報等中記載的，其是公 知的。 序參數(shù)的值越接近1，液晶化合物越規(guī)則地排列。即，序參數(shù)越接近1，越接近晶體性。 實質(zhì)上顯示出液晶性的序參數(shù)的最高值為0. 95左右。因此，本發(fā)明的第1光學各向異性層 及第2光學各向異性層的序參數(shù)的上限值設(shè)定為0. 95。 另外，吸光度可由"吸光度=1 一透射度"來求出。 另外，本發(fā)明的序參數(shù)的具體測定方法如下。 使添加有二色性色素的液晶化合物在摩擦取向膜上取向成液晶薄膜，并經(jīng)過干燥、紫 外線固化工藝而使膜成為硬膜。將分光光度計的入射光的偏振方向與該液晶硬膜垂直地固 定，分別測定使液晶薄膜的取向方向垂直時和水平時的光譜（吸光度），減去另外測定的石 英玻璃的偏振吸收光譜（吸光度），得到A丄、A| |。將其通過上述序參數(shù)的公式算出。 另外可知，該序參數(shù)與在2片正交尼科耳配置的偏振片之間配置相位差膜時的正面方 向、傾斜方向的退偏度強烈相關(guān)。 退偏度與搭載于液晶顯示器時的對比度有密切關(guān)系，市場上期望控制該退偏度。關(guān)于 退偏度，除了膜的散射性能外，膜所具有的慢軸和偏振軸也發(fā)生變化。通過使液晶的序參數(shù) 降低，液晶分子發(fā)生微小的取向波動，因此通過光散射，可能會使退偏度降低。在此，退偏度 優(yōu)選為0. 000080以下，更優(yōu)選為0. 000025以下，進一步優(yōu)選為0. 000024以下，更進一步優(yōu) 選為0.000022以下。通過設(shè)為這種退偏度，能夠更有效地發(fā)揮本發(fā)明的效果。退偏度D是 指 D = Lmin/Lmax-L0min/L0max Lmin為配置于正交尼科耳狀態(tài)的2片偏振片之間的相位差膜的最小亮度。 Lmax為配置于平行尼科耳狀態(tài)的2片偏振片之間的相位差膜的最大亮度。 L(jmin為正交尼科耳狀態(tài)的2片偏振片的最小亮度。 L#aX為平行尼科耳狀態(tài)的2片偏振片的最大亮度。 本發(fā)明人等對使用了高序參數(shù)液晶化合物的膜的正面對比度變化的原因進行了調(diào)査， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)與相位差膜的退偏度相關(guān)。即發(fā)現(xiàn)了，通過減小退偏度，能夠改善正面對比度。進 一步詳細研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于相位差膜的液晶的取向波動，取向有序度（序參數(shù)）有減小 的傾向且有容易發(fā)生光散射的傾向。發(fā)現(xiàn)了通過改善該序參數(shù)，退偏度得到改善，將本發(fā)明 的相位差膜組裝入液晶顯示裝置時的正面對比度得到顯著改善。 作為提高本發(fā)明的相位差膜的傾斜方向的退偏度的方法，有例如在形成光學各向異性 層時，如上所述，選擇特定的液晶化合物并以規(guī)定的混合比率含有2種以上的液晶化合物， 或者含有規(guī)定的添加劑，或者使用于取向固化的紫外線照射的溫度最優(yōu)化，或者通過使用 于取向干燥的溫度最優(yōu)化等來提高退偏度。其結(jié)果，能夠降低取向波動導致的液晶的光散 射所引起的對比度（CR)的降低。 另外，發(fā)明人研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如圖5表示的C-板的情況下的一個例子那樣，液晶化合 物的NI點（Nematic-Isotropic轉(zhuǎn)變溫度）越高，序參數(shù)越有增高的傾向。 另外，同樣地求出序參數(shù)與使用NI點相同的液晶化合物使其取向固化的溫度的相關(guān) 性時，還發(fā)現(xiàn)使其取向固化的溫度越低、序參數(shù)越有增高的傾向。 作為通常對液晶顯示裝置的正面對比度造成影響的物性，已研究了相位差膜的霧度。 霧度是以相位差膜的總透射光相對于擴散光源的總光量之比來表示。本發(fā)明人等進行了研 究，結(jié)果如下述表1所示，利用霧度無法充分檢測正面對比度之差，另外，實際的液晶顯示 裝置中，自擴散光源通過偏振片而偏振的光入射至相位差膜中，因此有時測定結(jié)果與實際 的測定系統(tǒng)不同。本發(fā)明的退偏度為使實際偏振的光入射的測定系統(tǒng)，因此與液晶顯示裝 置的正面對比度相關(guān)，測定系統(tǒng)的改善也非常有助于本發(fā)明。 以下，示出分別改變液晶化合物的NI點、紫外線固化溫度的樣品的退偏度的測定結(jié)果 的一例。
[表

以下，對第1光學各向異性層及第2光學各向異性層進行詳細說明。 〈第1光學各向異性層〉 本發(fā)明的第1光學各向異性層的特征在于：其是將液晶化合物以水平取向狀態(tài)固定而 成，序參數(shù)為0. 75~0. 95,且層的厚度為0. 3~3. Ο μ m。就制造適應性的觀點而言，第1 光學各向異性層的序參數(shù)優(yōu)選為0. 80~0. 90,更優(yōu)選為0. 84~0. 90。滿足這種序參數(shù)的 層優(yōu)選為將液晶化合物以層列相的狀態(tài)固定而成的層。關(guān)于第1光學各向異性層的制造方 法的詳細情況在后文敘述。 本發(fā)明中所用的第1光學各向異性層的層厚度為0. 3~3. 0 μm。在第1光學各向異 性層的厚度小于0. 3 μπι或厚于3. 0 μπι時，就控制所成膜的第1