相位差板制造方法

专利名称：相位差板制造方法
技术领域：
本发明涉及一种优选用于图象显示装置，例如液晶显示装置(LCD)等的相位差板的制造方法。
背景技术：
相位差板是通过光学补偿在液晶显示装置等图象显示装置中实现对比度提高和视角扩大的重要部件。作为相位差板，有通过拉伸高分子薄膜而赋予光学各向异性而成的，和在玻璃和高分子薄膜等的基材上涂覆了含有液晶性化合物的光学各向异性层而成的。尤其是后者伴随着最近的液晶显示装置的薄型化而受到关注。
在相位差板的制造中，为形成含有液晶性化合物的光学各向异性层，必须使上述液晶性化合物的全部分子或者表示液晶性的消旋(メソゲン)部分的取向方向按一定的定向取向或者是连续变化的规则的取向。作为这样的方法，例如是在基材上形成取向膜，再在其上涂覆液晶性化合物的方法(以下，称之为“取向膜形成法”，例如，参照特开2002-14233号公报、美国专利US6215539和美国专利US6300991)。此外还有下列的方法在另外制得的取向基板上，涂覆液晶性化合物从而形成光学各向异性层后，将该光学各向异性层转印至基板上的方法(以下称之为“转印法”，例如参见特许2631015号公报)。
上述取向膜形成方法的概要是例如如下所述。即，首先准备透明基材，然后在其上涂覆取向膜形成用的溶液而形成平滑的膜。再对该膜进行研磨处理而赋予液晶取向能力，制得取向膜。接着，在该取向膜上，涂覆液晶性化合物的溶液并使之干燥，或者涂覆液晶性化合物的熔融液，使上述液晶性化合物取向。然后，根据需要，使上述液晶性化合物聚合，再冷却而使之固体化，从而形成光学各向异性层，制得相位差板。另外，还有如下的方法再准备一张在透明基材上形成了取向膜的板，在两张基材的取向膜形成面上夹持上述液晶性化合物，从而取向(例如，参见特开平9-281480号公报)。此外，还有不在透明基材上形成取向膜，直接进行研磨处理的方法(参见特开平9-281481A)。
此外，上述转印法的概要是例如如下所述。即，首先准备具有光学各向异性的取向基板，例如，单轴拉伸的高分子薄膜等。然后在其上涂覆液晶性化合物的溶液并使之干燥，或者涂覆液晶性化合物的熔融液，使上述液晶性化合物取向。然后，根据需要，通过使上述液晶性化合物聚合，再冷却而使之固体化从而将取向状态固定化，形成光学各向异性层。另一方面，准备基材，在其上涂覆粘接剂或粘合剂。作为上述基材，例如，可以使用光学各向同性的透明薄膜、具有与上述液晶性化合物的取向方向不同的光轴的光学各向异性薄膜等。然后，通过将上述光学各向异性层与上述粘接剂贴合后，除去上述取向基板以完成转印，从而制得相位差板。
然而，在上述取向膜形成方法中，取向膜会残留在相位差板中，而在上述转印法中，粘接剂会残留在相位差板中。从相位差光学性能的观点来看，它们是不必要的，为实现薄型化，优选尽可能将它们去除。此外，上述取向膜形成方法有时存在取向膜和上述光学各向异性层的粘接性较弱的情况。在特开平9-152509号公报中，公开了在透明基材上进行涂覆底漆处理(明胶)后，形成改性PVA取向膜，其与液晶层的粘接性良好。然而，这因为明胶的使用导致相位差板的厚度进一步增加且也使得制备过程复杂。
此外，上述取向膜形成方法在进行上述研磨处理等时，在取向膜表面有留有划痕之虞。进而，由于取向膜残留在相位差板中，在取向膜的表面存在划痕的情况下，改划痕成为相位差板的外观缺陷。此外，进行研磨处理时，在取向膜表面有异物等被固定，其也有会残留在取向膜和相位差板之虞。不在透明基材上形成取向膜、而直接进行研磨处理的方法也存在同样的缺陷。此外，上述转印法在涂覆粘接剂的时候，在其表面粘接有异物，因为这个原因可能会引起光学各向异性层被破坏以及一部分未被转印。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可以制造薄型并没有外观缺陷的高性能相位差板的制造方法。
为解决上述课题，本发明的制造方法是在透明基材上形成光学各向异性层的相位差板的制造方法，其特征在于，包含下述(1)-(4)的工序(1)在不具有液晶取向能力的所述透明基材上形成液晶性化合物含有层的工序；(2)使具有液晶取向能力的取向基板与所述液晶性化合物含有层接触，使所述层的液晶性化合物取向的工序；(3)将所述层的液晶性化合物的所述取向状态固定化以形成光学各向异性层的工序；(4)除去所述取向基板的工序。
如上所述，根据本发明的制造方法，与现有技术不同，由于实现了在上述透明基材上没有取向膜、粘接剂、研磨的划痕等残留，因此可以制造薄型并没有外观缺陷的高性能相位差板。此外，在上述透明基材上层叠含有液晶性化合物的光学各向异性层时，由于可以不隔着取向膜进行层叠，因此不存在由于取向膜与上述光学各向异性层粘接性较弱而引起的问题。


图1是表示本发明的制造方法的一个例子的工艺图。
图2是表示用于实施本发明的制造方法的装置的一个例子的示意图。
图3是表示实施例5的相位差板的相位差特性的图。
图4是表示实施例6的相位差板的相位差特性的图。
图5是表示实施例8的相位差板的相位差特性的图。
具体实施例方式
接下来，对本发明的实施方式进行说明。
对上述透明基材的厚度没有特别的限定，为实现相位差板的薄型化，优选是尽可能薄的，例如为20-120μm，优选为20-80μm，更优选为20-40μm。
在上述透明基材中所谓的“透明”，是指具有能够适用于相位差板的程度的光透过率。上述光透过率只要在适于使用的范围就行，没有特别的限定，从相位差板高性能的观点出发，理想的是100％。
此外，上述透明基材也可以是光学各向同性的，根据使用相位差板的液晶显示装置所要求的性能等，上述透明基材优选具有光学各向异性。作为这时的光学各向异性，没有特别的限定，例如，可以是表现出正或负的A-片相位差特性的光学各向异性、表现出正或负的C-片相位差特性的光学各向异性、表现出正或负的O-片相位差特性的光学各向异性、在不同的方向上具有折射率各向异性(即，具有二个光轴)的双轴性的光学各向异性等。另外，所谓的A-片、C-片和O-片中的任一个，是指具有所谓的单轴性的光学各向异性的层。上述A-片的光轴存在于其面内方向上，其光学特性满足下式(I)时，称之为正的A-片，而满足下式(II)时，称之为负的A-片。
nx＞ny＝nz(I)nx＜ny＝nz(II)
此外，上述C-片的光轴存在于Z轴方向，也就是厚度方向上，其光学特性满足下式(III)时，称之为正的C-片，而满足下式(IV)时，称之为负的C-片。
nx＝ny＜nz(III)nx＝ny＞nz(IV)在上式(I)-(IV)中，nx、ny和nz表示上述层中的X轴、Y轴和Z轴方向的折射率。其中，上述X轴和Y轴的任一个表示在上述层的面内中显示出最大折射率的轴方向，另一个表示与该轴垂直的上述面内的轴方向。Z轴表示与上述X轴和Y轴垂直的厚度方向。另外，在上述O-片中，光轴方向从面内方向和Z轴方向(与面内方向垂直的厚度方向)来看是倾斜的。对赋予光学各向异性的方法也没有特别的限定，可以适宜采用公知的方法，例如，可以通过对光学各向同性的透明薄膜进行拉伸处理以赋予光学各向异性，从而形成上述透明基材。此外，例如也可以购入市售的具有光学各向异性的高分子薄膜等，将其直接作为上述透明基材。
对上述透明基材的材料没有特别的限定，例如可以使用玻璃和高分子材料等。对可以用于上述高分子薄膜的聚合物没有特别的限定，例如优选使用聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素等纤维素系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物、双酚A·碳酸共聚物等聚碳酸酯系聚合物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物等直链或者支链聚烯烃、聚降冰片烯等含有环状结构的聚烯烃、氯乙烯系聚合物、尼龙、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、乙烯醇系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物、乙烯基丁醛系缩聚物、聚芳酯系聚合物、聚甲醛系聚合物和环氧系聚合物，这些物质可以单独使用，也可以将二种或更多种组合使用。在上述聚合物中，更优选的是三乙酰基纤维素等纤维素系聚合物、聚降冰片烯等含有环状结构的聚烯烃、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物和酰亚胺系聚合物，特别优选的是纤维素系聚合物。
此外，作为上述透明基材的材料，可以是特开2001-343529号公报(WO01/37007)中所记载的聚合物薄膜。作为该聚合物材料，例如，可以使用含有在侧链上具有取代或未取代的酰亚胺基的热塑性树脂和在侧链上具有取代或未取代的苯基和氨基的热塑性树脂的树脂组合物，例如可以是含有由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺构成的交替共聚物，和丙烯腈·苯乙烯共聚物的树脂组合物。另外，上述聚合物薄膜例如还可以是上述树脂组合物的挤压成形物。
另外，为提高上述透明基材与液晶性化合物的粘接性，还可以在其表面进行电晕放电处理、紫外线臭氧处理、皂化处理等。此外，上述透明基材在其一面或者两面还可以使用光学各向同性的层涂覆、尤其是在将具有光学各向异性的高分子薄膜用作上述透明基材的情况下，由于上述高分子薄膜本身可能具有液晶取向能力，因此，为了去除其液晶取向能力，还可以使用上述光学各向同性层进行涂覆。此外，上述透明基材即使是光学各向同性的，也可以在其一面或者两面涂覆光学各向同性层。对上述光学各向同性层的厚度没有特别的限定，例如为0.05-10μm，优选为0.1-5μm，更优选为0.5-2μm。对上述光学各向同性层的材料也没有特别的限定，例如可以使用树脂层等，作为树脂，可以适宜选择使用与上述作为高分子薄膜的材料而列举的聚合物同样的。根据情况，通过涂覆该树脂层等，也可以提高含有液晶性化合物的上述光学各向异性层与上述透明基材的粘接性，对涂覆上述光学各向同性层的方法也没有特别的限定，例如，可以适宜使用旋转涂覆法、辊涂法、流涂法、印刷法、浸涂法、流延制膜法、棒式涂覆法(bar coat)、照相凹版印刷法等。其中，例如，可以将上述聚合物等以溶液或者分散液的形式使用，从难以浸蚀上述高分子薄膜等的观点出发，例如优选水分散液，也可以是使用甲乙酮、环戊酮、环己酮等酮，乙酸乙酯等酯，甲苯等烃等溶剂的溶液。
此外，对含有上述液晶性化合物的光学各向异性层的厚度没有特别的限定，为了相位差板的薄型化，优选是尽可能薄的，例如为0.5-10μm，优选为1-10μm，更优选为2-8μm。对上述光学各向异性层中的液晶性化合物的取向方向也没有特别的限定，可以进行适宜设定以得到最佳的光学补偿，例如，优选所谓的均匀倾斜取向、混合取向、手性向列型(chiral nametic)取向、均匀排列取向(homogenous alignment)、垂直排列取向(hometropic alignment)等。
对上述液晶性化合物没有特别的限定，液晶单体和聚合物均是可以的，例如，可以使用棒状液晶性化合物、平板状液晶性化合物以及它们的聚合物等，这些物质可以单独使用，也可以将二种或更多种组合使用。此外，如果是聚合物，则可以是液晶聚合物、也可以是液晶预聚物，可以是均聚物、也可以是杂聚物(共聚物)。上述液晶性化合物，优选是例如甲亚氨类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代的苯基嘧啶类、烷氧基取代的苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类、链烯基环己基苯甲腈类等液晶性化合物以及它们的聚合物。此外，为了降低取向温度，使加工容易，上述液晶性化合物优选含有液晶预聚物和液晶单体中的至少一种。此外，上述液晶性化合物显示液晶状态的温度范围由上述液晶性化合物的种类适宜地决定。对上述液晶温度范围没有特别的限定，从相位差板的制造和使用等的观点出发，尤其是考虑到在制造工序中，上述透明基材的由热引起的变形等，该温度范围优选不要过高。上述液晶性温度范围例如为20-150℃，优选为20-120℃，特别优选为20-80℃。此外，在不阻碍相位差板功能的范围内，上述液晶性化合物含有层还可以适宜含有除液晶性化合物以外的物质，例如光聚合引发剂、均化剂、粘度调整剂等。
对上述取向基板也没有特别的限定，例如，可以优选使用拉伸聚对苯二甲酸乙二酯等高分子薄膜而得到的基板、对三乙酰基纤维素薄膜直接进行研磨处理而得到的基板、或在基板上设置具有液晶取向能力的取向膜而得到的基板。对上述取向膜也没有特别的限定，例如，可以是通过研磨处理而赋予了液晶取向能力的取向膜，根据取向膜的种类，也可以不进行研磨处理，而是通过光照射等赋予液晶取向能力。此外，在高分子薄膜上涂覆取向膜形成用溶液以制造取向基板的情况下，根据上述溶液中的溶剂，优选适宜选择上述溶剂和上述高分子薄膜，使得高分子薄膜不被腐蚀。
根据上述取向基板和上述透明基材的表面状态以及上述液晶性化合物的种类，可以控制上述液晶性化合物的取向方向，该控制可以根据与上述现有的方法相同的规律进行。例如，在没有液晶取向能力的透明基材上涂覆某种向列型液晶性化合物，如果使用单轴拉伸聚对苯二甲酸乙二酯薄膜作为取向基板并使之取向，就可以得到沿拉伸方向取向的均匀的取向(均匀的水平取向)等取向状态。
例如，在想要得到保持有上述O-片等特性的所谓倾斜角(tilt angle)的光学各向异性层时，上述取向基板优选具有液晶倾斜取向能力。作为具有光学倾斜取向能力的取向基板，没有特别的限定，例如，可以是含有倾斜蒸镀膜、光取向膜或研磨处理膜等取向基板。这些膜例如可以是在适宜的玻璃和高分子薄膜等基材上形成、从而得到具有上述液晶倾斜取向能力的取向基板。在上述取向基板中，根据例如可以不进行会对上述基材产生伤害的高温处理进行制造的理由，含有光取向膜或研磨膜的取向基板是优选的。对具有上述液晶倾斜取向能力的取向基板的材料没有特别的限定，例如，优选是含有长链烷基聚酰亚胺或聚硅氧烷的取向基板。它们例如可以是在上述基材上设置了长链烷基聚酰胺膜或聚硅氧烷的研磨膜的基板，也可以是通过长链烷基聚酰亚胺形成上述基材本身，将其研磨从而得到取向基板。对这些具有液晶倾斜取向能力的取向基板的制造方法也没有特别的限定，例如，可以适宜采用现有的方法，例如，在特开平5-11252号公报等中记载有关倾斜蒸镀膜的制造方法，在特开平5-53016号公报等中记载了有关聚硅氧烷的研磨膜的制造方法。
参照图1的工艺图，对本发明的制造方法的一个例子进行说明。即，首先，如图1A所示，在透明基材1上，形成作为光学各向异性层前体的液晶性化合物含有层2a。对该形成方法没有特别的限定，例如，优选为将上述液晶性化合物的溶液涂覆在透明基材1上后使之干燥的方法、或将上述液晶性化合物的熔融液涂覆在透明基材1上的方法。另外，在本发明中，液晶性化合物所谓的“熔融”，是指其是液晶状态或液化状态。
此外，用光学各向同性层涂覆了透明基材1的一面或两面的情况下，优选在上述光学各向同性层上形成液晶性化合物含有层2a。
当上述液晶性化合物含有液晶预聚物或液晶单体，之后对其进行光聚合时，更优选向其中添加光聚合引发剂。对上述光聚合引发剂没有特别的限定，例如，优选Ciba Speciality Chemicals公司生产的Irgacure 907、Irgacure 369、Irgacure 184(均是商品名)或其混合物。对光聚合引发剂的添加量也没有特别的限定，相对于液晶预聚物和液晶单体，例如为0.1-5重量％，优选为0.1-1重量％。此外，在上述液晶性化合物的溶液中，对溶剂没有特别的限定，只要其可以溶解上述液晶性化合物就行，当直接在透明基材1上涂覆上述溶液时，优选很难浸蚀透明基材1的溶剂。作为上述溶剂，例如，可以使用甲乙酮、环戊酮、环己酮等酮，乙酸乙酯等酯以及甲苯等烃。
对涂覆上述液晶性化合物的溶液或熔融液的方法没有特别的限定，例如，优选旋转涂覆法、辊涂法、流涂法、印刷法、浸涂法、流延制膜法、刮棒式涂覆法(bar coat)、照相凹版印刷法等。
然后，使液晶性化合物含有层2a与取向基板接触，使上述层的液晶性化合物取向。在该工序中，优选的是，将液晶性化合物含有层2a加热至其液晶温度以上，在该状态下将其与上述取向基板接触，或者使液晶性化合物含有层2a与上述取向基板接触，在该状态下，将其加热至上述液晶温度。即，例如如图1B所示，将液晶性化合物含有层2a加热至其液晶温度以上，使成为液晶状态或者液化状态的层2b，在该状态下，使上述层的上面与取向基板3接触，使上述层的液晶性化合物取向。或者，例如还可以使液晶性化合物含有层2a与取向基板3接触，在该状态下，将其加热至其液晶温度以上，使成为液晶状态或者液化状态的层2b。液晶温度范围如前所述。另外，在图1A中，显示了液晶性化合物含有层2a作为固体形成的情况，但并不限于此，如果从最开始就将上述层形成液晶状态或液化状态，则就省去了后续的加热工序，这种情况是优选的。例如，可以在涂覆上述液晶性化合物熔融液后立即使之与取向基板接触，或者涂覆上述液晶性化合物的溶液，在上述液晶温度以上的温度下使之干燥后，立即使之与取向基板接触。
对取向基板3与液晶性化合物含有层2b接触的时间没有特别的限定，例如为10-120秒，优选为30-60秒。对取向基板的接触方向也没有特别的限定，可以根据目的适宜设定。例如，在透明基材1和取向基板3均是单轴拉伸高分子薄膜，在上述液晶性化合物是向列型液晶性化合物的情况下，为得到适当的光学补偿能力，优选使透明基材1和取向基板3的光轴按适当的角度交叉。
此外，将上述液晶性化合物含有层中的液晶性化合物的上述取向状态固定化，从而形成光学各向异性层。当上述液晶性化合物含有液晶预聚物和液晶单体的至少之一时，上述取向状态的固定化优选通过光聚合上述液晶性化合物的方法进行。对这时的照射光没有特别的限定，例如，优选紫外线，上述紫外线的波长更优选为200-400nm。对上述照射光的光强度、照射时间和累积光量没有特别的限定，只要是能够充分进行上述取向状态的固定化的程度就行。此外，对上述照射光的照射方向也没有特别的限定，只要其不妨碍对上述液晶性化合物含有层的照射就行，还可以从透明基材的一侧或者从取向基板的一侧照射。
此外，在上述液晶性化合物是液晶聚合物的情况下，上述取向状态的固定化优选是以将上述液晶性化合物含有层冷却至不足其液晶温度的方法实施。对冷却方法没有特别的限定，可以仅在室温条件下放置，也可以使用适当的冷却器急冷。
此外，如图1C所示，除去取向基板3，从而制造由透明基材1和光学各向异性层2c构成的相位差板4。
按如上所述即可以实施本发明的制造方法，然而其仅是本发明的一个实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可以不限制地进行任意的变更，例如，可以包含上述工序(1)-(4)以外的工序。
另外，在光聚合上述液晶性化合物的情况下，往往按照现有的方法，在氮气清洗的氛围下等环境中进行。这是因为，光聚合大多是所谓的自由基聚合，存在空气中的氧会对聚合(固化)产生阻碍，光学各向异性层的硬度和耐久性不足够的情况。然而，在按本发明的制造方法进行光聚合的情况下，若在上述液晶性化合物含有层在被上述透明基材和上述取向基板夹持的状态下进行光照射，则上述液晶性化合物必然在很难与空气接触的状态下进行光聚合。因此，还存在以下的优点无需进行氮气清洗等，也能容易地得到硬度和耐久性等充分的相位差板，所以进一步提高了相位差板的制造效果。
接下来，对本发明制造方法的另一个实施方式进行说明。然而，其也仅是例示，本发明并不局限于该实施方式。
对于本发明的制造方法，从进一步提高工业规模制造中的制造效率等的观点出发，优选的是，上述透明基材是带状的透明基材，在将其连续输送的同时，连续进行上述工序(1)-(4)。此外，上述透明基材优选是带状的透明基材，在将其连续输送的同时，连续进行上述工序(2)-(4)。此时，更优选将上述透明基材和上述取向基板的至少之一使用辊筒输送。此外，更优选进一步包含卷绕上述相位差板的工序(5)。对这样的制造方法的具体实施方法没有特别的限定，可以适宜选用现有公知的所谓的辊对辊(roll-to-roll)方法等进行，例如是如下说明的方法。
在图2中，示出了用于实施上述本发明的制造方法装置的一个例子的示意图。然而，该图仅是例示，不对本发明进行任何的限定。如图所示，该装置的主要结构部件是辊筒5-12、透明基材供给辊13、液晶性化合物涂覆装置14、干燥装置15、取向基板供给辊16、加热装置17、液晶取向固定化装置18、取向基板卷绕装置19和相位差板卷绕装置20。辊筒5-12中，5、9和10是导向辊、6是涂覆辊、7和8是对向的一对层压辊，11和12是对向的一对辊筒。对辊筒5-12的材料没有特别的限定，例如，可以适宜使用不锈钢等金属、橡胶、硅氧烷等。辊筒5-12表面优选是尽可能平滑，此外，根据需要，辊筒5-12还可以与温度控制装置相连，从而可以调节温度。对液晶性化合物涂覆装置14没有特别的限定，例如，可以使用安装了涂覆机等涂覆手段的装置。对上述涂覆机也没有特别的限定，例如，考虑使用的液晶性化合物溶液的物性等，可以适宜使用照相凹版、绕线棒、口模等涂覆机。液晶取向固定化装置18例如根据使用的液晶性化合物的种类，可以适宜使用冷却装置或光照射装置等。液晶性化合物的种类与取向状态固定化方法的关系如前所述。对上述光照射装置的光源没有特别的限定，例如可以适宜使用公知的紫外线灯等。透明基材供给辊13和取向基板供给辊16按如下设置分别将带状的透明基材21和带状的取向基板22卷为辊状、通过辊筒5-12可以将透明基材21和取向基板22连续输送。图中的箭头表示透明基材21和取向基板22输送的方向。
使用图2装置的相位差板的制造方法例如可以按如下实施。即，首先，从透明基材供给辊13输送透明基材21，输送的透明基材21经导向辊5从涂覆辊6和液晶性化合物溶液涂覆装置14之间通过。其次，通过液晶性化合物溶液涂覆装置14在透明基材21上涂覆液晶性化合物溶液。此外，通过干燥装置15干燥涂覆的液晶性化合物溶液，从而在透明基材21上形成液晶性化合物含有层。该层与从取向基板供给辊16输送的取向基板22被层压辊7和8夹持，使得透明基材21上面(上述液晶性化合物含有层涂覆面)与取向基板22粘接。对此时的上述液晶性化合物含有层的状态没有特别的限定，但因为液化状态(各向同性状态)或液晶状态容易与取向基板22粘接，所以是优选的。形成上述液晶性化合物含有层后，为了进一步提高与取向基板22的粘接性，还可以对粘性进行控制，对该控制方法没有特别的限定，例如可以适宜使用如下的公知的方法使用红外线加热器(未进行图示)的方法和使用热风的方法。接着，通过上述液晶性化合物含有层粘接了取向基板22的透明基材21再将其输送并通过加热装置17，在此期间进行加热而使上述液晶性化合物含有层液化，再被输送通过液晶取向固定化装置18内部。对在加热装置17内部的加热温度没有特别的限定，可以根据上述液晶化合物的种类进行适宜选择。在其中对上述液晶性化合物进行取向，而且在液晶取向固定化装置18内部，将其取向状态固定化，从而形成光学各向异性层。取向状态固定化方法如前所述那样，根据上述的液晶性化合物的种类不同而有所不同，当是液晶聚合物(非光反应性化合物)时，可以在通过冷却而保持了上述液晶性化合物的取向状态的状态下使之固定化(玻璃化)的方法。对该冷却方法没有特别的限定，例如是通过冷风急冷的方法和仅暴露在室温环境下的方法等。当是液晶单体或液晶预聚物(光反应性化合物)时，可以通过光聚合(光硬化)将状态固定化。对光的照射量没有特别的限定，只要是能将上述液晶性化合物充分硬化的量即可。另外，该光聚合如上所述，即使不进行氮气净化等，也能容易得到硬度和耐久性等充分的相位差板，因此是有效的。此外，形成了上述光学各向异性层的透明基材21通过液晶取向固定化装置18后，再次将其输送，先经过导向辊9，然后经过导向辊10，从辊筒11和12之间通过。在该通过时，经由取向基板卷绕装置19，从透明基材21上将取向基板22剥离除去，形成所需的相位差板23，再通过相位差板卷绕装置20将其卷绕。如上所述即可以实施使用图2装置的相位差板的制造方法。
根据上述实施方式，从输送透明基材的工序至卷绕得到的相位差板的工序连续进行，可以以高的制造效率大量制造相位差板。另外，如果同非连续地分别进行各工序的情况相比，也具有下列的优点容易防止伴随着制造过程中的物品保存和作业过程的增加所产生的绉折的发生和尘埃的附着。
通过本发明的制造方法制造的相位差板是薄型的、没有外观缺陷且高性能。对其使用方法没有特别的限定，可以广泛应用于各种光学元件和液晶显示元件等。
本发明的光学元件含有本发明的相位差板和偏振器，还含有透明保护薄膜，上述透明保护薄膜优选设置在上述相位差板和上述偏振器之间。例如，在偏振器上层叠透明保护薄膜得到偏振片，再在偏振片上层叠本发明的相位差板，从而可以制得本发明的光学元件。此外，本发明的光学元件还可以适宜含有除该偏振器和透明保护薄膜以外的任意的构成部件。以下，对本发明光学元件的各构成部件进行更具体的说明。
作为上述偏振器，没有特别的限定，但由于拉伸了的聚合物薄膜容易获得良好的光学特性，因此是优选的。例如可以使用如下的方法制得的薄膜通过现有公知的方法，使各种薄膜吸附碘或二向色性染料等二向色性物质等进行染色，交联、拉伸、干燥，从而制得的薄膜。特别地，优选当入射自然光时能透过直线偏振光的薄膜，优选光透过率和偏振度优异的薄膜。作为吸附上述二向色性的物质的各种薄膜，例如，可以是聚乙烯醇(PVA)系薄膜、部分甲醛化的PVA系薄膜、乙烯·乙酸乙烯共聚物系部分皂化薄膜、纤维素系薄膜等亲水性高分子薄膜等，除此之外，例如，还可以使用PVA的脱水处理物和聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯取向薄膜等。其中，由于聚乙烯醇系偏振薄膜容易获得良好的光学特性，因此是优选的。此外，上述偏振器的厚度例如为1-80μm的范围，对其没有特别的限定。
作为上述透明保护薄膜，没有特别的限定，可以使用现有公知的透明薄膜，例如，优选透明性、机械强度、热稳定性、水分阻断性、各向同性等优异的薄膜。作为这样的透明保护薄膜材料的具体例子，例如是聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素等纤维素系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物、双酚A·碳酸共聚物等聚碳酸酯系聚合物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物等直链或者支链聚烯烃、聚降冰片烯等含有环状结构的聚烯烃、氯乙烯系聚合物、尼龙、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、乙烯醇系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物、乙烯基丁醛系缩聚物、芳酯系聚合物、聚甲醛系聚合物和环氧系聚合物，此外，还可以是丙烯酸系、尿烷系、丙烯酸酯尿烷系、环氧系、硅氧烷系等热固化型树脂或紫外线固化型树脂等。这些物质可以单独使用，还可以将两种或更多种组合使用。其中，从偏振特性和耐久性的观点出发，优选表面被碱等皂化处理的TAC薄膜。此外，还可以优选使用上述特开2001-343529号公报(WO01/37007)中记载的聚合物薄膜等。
此外，上述透明保护薄膜，例如优选没有着色的薄膜。具体的说，薄膜厚度方向的相位差值(Rth)优选为-90nm-+75nm的范围，更优选为-80nm-+60nm的范围，特别优选为-70nm-+45nm的范围。如果上述相位差值为-90nm-+75nm，可以完全消除由于保护薄膜引起的着色(光学着色)。然而，其中的Rth如下式(V)所示。另外，在下式中，nx、ny和nz的定义与上式(I)-(IV)相同，d表示上述透明保护薄膜的膜厚度。
Rth＝[{(nx+ny)/2}-nz]×d (V)对上述透明保护薄膜的厚度没有特别的限定，例如可以根据相位差和保护强度等适宜决定，通常为500μm或以下，优选为5-300μm，更优选为5-150μm的范围。
上述透明保护薄膜例如可以通过在偏振器上涂覆上述各种透明树脂的方法、在上述偏振器上层叠上述透明树脂薄膜的方法等现有公知的方法适宜形成，或者也可以使用市售品。此外，本发明的相位差板中的透明基材还可以同时兼作上述透明保护薄膜。
此外，上述透明保护薄膜，例如还可以是实施了加硬涂层处理、防反射处理、旨在防粘连、漫射和防眩光等的处理的薄膜。上述的加硬涂层处理旨在防止表面划伤，例如，在上述透明保护薄膜的表面上，形成由固化型树脂构成的、硬度和光滑性优异的硬化涂膜的处理。作为上述固化型树脂，例如可以使用硅氧烷系、尿烷系、丙烯酸系、环氧系等紫外线固化型树脂等，上述处理可以按照现有公知的方法进行。防粘连旨在防止与相邻层的粘接。上述的防反射处理旨在在偏振片的表面上防止外光的反射，可以通过形成现有公知的防反射层来进行。
上述防眩光处理旨在防止由外光反射所引起的对透过光的视认障碍等，例如，可以通过如下的方法进行按照现有公知的方法，在上述透明保护薄膜的表面上形成微细的凹凸结构。作为这样的凹凸结构的形成方法，例如，可以是通过喷砂法和压花处理等进行粗面化的方式、和在上述透明树脂中混合透明微粒，从而形成上述透明保护薄膜的方式等。
作为上述透明微粒，例如可以是氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等，除此之外，还可以使用具有导电性的无机微粒、和交联或者未交联的聚合物颗粒状物等构成的有机微粒等。对上述透明微粒的平均粒径没有特别的限定，例如为0.5-20μm的范围。此外，对上述透明微粒的混合比例没有特别的限定，通常每100质量份上述透明树脂，优选为2-70质量份的范围，更优选为5-50质量份的范围。
混合了上述透明微粒的防眩光层，例如还可以用作透明保护薄膜，而且还可以在透明保护薄膜上作为涂覆层等形成。另外，由于上述防眩光层可以兼作用于漫射透过光而扩大视角的漫射层(视觉补偿功能等)。
另外，上述防反射层、防粘连层、防眩光层等还可以和上述透明保护薄膜分开，例如，作为设置了这些层的薄片等构成的光学层，层叠在偏振片上。
此外，上述偏振片还可以包含其它的光学层，例如，反射片、半透过反射片、亮度提高薄膜等在液晶显示装置等的形成中使用的现有公知的各种光学层。这些光学层可以使用一种，也可以将二种或更多种组合使用，此外，可以是一层，也可以层叠两层或更多层。以下，对这样的一体型偏振片进行说明。
首先，对反射型偏振片或者半透过反射型偏振片的一个例子进行说明。上述反射型偏振片是在上述偏振器和透明保护薄膜上再层叠反射片而制得的，而上述半透过反射片是在上述偏振器和透明保护薄膜上再层叠半透过反射片而制得的。
上述反射型偏振片例如设置在液晶单元的里侧，可以用于通过反射目视侧(显示侧)的入射光而进行显示的类型的液晶显示装置中。这样的反射型偏振片例如由于省去了内嵌背面光等光源，具有可以使液晶显示装置薄型化等优点。
上述反射型偏振片例如可以通过在显示出一定弹性模量的偏振片的一面上，形成金属等构成的反射片的方法等现有公知的方法制备。具体的说，例如，可以是根据需要对上述偏振片中透明保护薄膜的一面(露出面)进行褪光处理，在上述面上形成由铝等反射性金属构成的金属箔和形成了蒸镀膜(沉积膜)作为反射片的反射型偏振片等。
此外，还可以是如下的反射型偏振片如前所述，使各种透明树脂中含有微粒而在表面上形成微细凹凸结构，在该透明保护薄膜上形成了反映该微细凹凸结构的反射片。其表面是微细凹凸结构的反射片例如具有如下优点通过漫反射入射光使其漫射、从而可防止定向性或晃眼现象，并可以抑制明暗不均的斑点。这样的反射片，例如可以通过真空蒸镀方式、离子镀方式、溅射方式等蒸镀方式和电镀方式等现有公知的方法，直接在上述透明薄膜的凹凸表面上作为述金属箔和金属蒸镀膜形成。
此外，还可以使用在上述透明保护薄膜那样的适当的薄膜上设置有反射层的反射薄片作为反射片，以代替在上述的偏振片的透明保护薄膜上直接形成上述反射片的方式。上述反射片中的上述反射层通常由金属构成，因此，例如从防止由于氧化引起的反射率降低、进而从长期维持初期反射率和避免另外形成透明薄膜等方面考虑，其使用形态优选为上述反射层的反射面被上述薄膜和偏振片等被覆的状态。
另一方面，上述半透过型偏振片是在上述反射型偏振片中具有半透过型反射片以代替反射片。作为上述半透过型反射片，例如，可以是以反射层反射光线并能透过光线的半透镜等。
上述半透过型偏振片例如设置在液晶单元的里侧，可以用于如下类型的液晶显示装置等中在比较亮的氛围下使用液晶显示装置的情况下，通过反射来自目视侧(显示侧)的入射光而显示图象，在比较暗的氛围中，通过使用半透过型偏振片的后侧内嵌的背照光等内嵌光源而显示图象。即，上述半透过型偏振片在明亮的氛围下，可以节约背照光等光源使用的能量，另一方面，即使在比较暗的氛围中，也可以用于通过采用上述内嵌光源而能够使用的类型的液晶显示装置等的形成中。
接下来，对上述偏振器和透明保护薄膜中层叠进一步提高亮度的薄膜的偏振片的一个例子进行说明。
作为上述亮度提高薄膜，没有特别的限定，例如还可以使用电介质的多层薄膜、和与折射率各向异性不同的薄膜的多层层叠体之类的显示出可以透过特定偏振轴的直线偏振光，但反射其它光线特性的薄膜。作为这样的亮度提高薄膜，例如是3M公司生产的商品名“D-BEF”等。此外，可以使用胆甾醇液晶层、尤其是胆甾醇液晶聚合物的取向薄膜、和在薄膜基材上负载该液晶层而成的薄膜等。这些薄膜显示出反射左旋或者右旋的任意一种的圆偏振光，但透过其它光线的特性，例如是日东电工公司生产的商品名“PCF350”，Merck公司生产的商品名“Transmax”等。
对本发明光学元件的制造方法没有特别的限定，可以通过现有公知的方法制造，例如通过粘合剂和粘接剂等的层对各构成部件之间进行层叠的方法进行制造。对上述粘合剂和粘接剂等的种类没有特别的限定，可以根据上述各构成部件的材料等进行适宜决定。例如是丙烯酸系、乙烯醇系、硅氧烷系、聚酯系、聚氨酯系、聚醚系等聚合物制粘接剂和橡胶系粘接剂等。另外，在本发明中，在所谓的“粘接剂”和“粘合剂”之间没有明确的区别，粘接剂中被粘接物质的剥离和再粘接比较容易的被称为“粘合剂”。上述粘合剂和粘接剂等例如即使受到温度和热的影响也很难剥离，光透过率和偏振度也优异。具体的说，在上述偏振器是PVA系薄膜的情况下，例如从粘接处理稳定性的观点出发，优选PVA系粘接剂。这样的粘合剂和粘接剂例如还可以直接涂覆在偏振器和透明保护薄膜的表面上，还可以在上述表面上设置由上述粘接剂和粘合剂构成的胶带和薄片之类的层。此外，例如在作为水溶液进行制备的情况下，根据需要，还可以混合其它添加剂和酸等催化剂。另外，在涂覆上述粘接剂的情况下，例如，在上述粘接剂水溶液中，还可以混合其它的添加剂和酸等催化剂。对这样的粘接层的厚度没有特别的限定，例如是1nm-500nm，优选为10nm-300nm，更优选为20nm-100nm。
形成以上的本发明的光学元件的偏振器、透明保护薄膜、光学层、粘合剂层等各层例如可以使用水杨酸酯系化合物、二苯酮系化合物、苯并三唑系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等紫外线吸收剂进行适宜处理，从而具有紫外线吸收能力。
本发明的光学元件例如在液晶显示装置等的制造过程中，还可以通过在液晶单元表面等上按顺序分别层叠各构成部件的方式制造。然而，预先层叠上述各构成部件，形成本发明的光学元件后，提供给液晶显示装置的制造中的方法，由于例如在质量的稳定性和装配作业性等上优异，可以提高液晶显示装置等的制造效率这些优点，因此是优选的。
由于本发明的光学元件容易层叠在液晶单元等其它部件上，因此在其外侧的一面或者两面上，优选进一步包含上述的粘合剂层和粘接剂层。上述粘合剂层等例如可以是单层体，还可以是层叠体。作为上述层叠体，例如还可以使用组合了不同组分和不同种类的单层的层叠体。此外，设置在上述光学元件的两面时，例如，可以分别是相同的粘合剂层，也可以是不同组成和不同种类的粘合剂层。这样设置在上述光学元件中的粘合剂层等的表面暴露出来时，直至上述粘合剂层提供给实际使用时，为防止污染等，优选通过隔板等覆盖上述表面。这样的隔板，可以通过在适当的薄膜上根据需要设置由硅氧烷系、长链烷烃系、氟系、硫化钼等剥离剂所产生的剥离薄片的方法形成。对上述薄膜的材料没有特别的限定，例如，可以使用与上述透明保护薄膜同样的材料。
对本发明的光学元件的使用方法没有特别的限定，例如，设置在液晶单元表面上等，适合用于各种图象显示装置中。
接下来，对本发明的图象显示装置进行说明。本发明的图象显示装置是包含本发明的相位差板或上述本发明的光学元件的图象显示装置。除此之外，对本发明的图象显示装置没有特别的限定，其制造方法、结构、使用方法等是任意的，可以适宜使用现有公知的方式。
对本发明的图象显示装置的种类没有特别的限定，例如优选液晶显示装置。例如，在液晶单元的一面侧或者两面侧设置本发明的相位差板和光学元件，从而形成液晶板，可以用于反射型和半透过型、或透过·反射两用型等液晶显示装置中。形成上述液晶显示装置的上述液晶单元的种类可以任意选择，例如可以使用代表薄膜晶体管型的主动矩阵驱动型的液晶单元、代表扭转向列和超扭转向列型的单纯矩阵驱动型的液晶单元等各种类型的液晶单元。
上述液晶单元通常是在对向的液晶单元基板的缝隙内注入液晶的结构。作为上述液晶单元基板，没有特别的限定，例如可以使用玻璃基板和塑料基板。另外，作为上述塑料基板的材料，没有特别的限定，可以是现有公知的材料。
此外，本发明的光学元件可以设置在液晶单元的一面上，也可以设置在两面上，在液晶单元的两面上设置上述光学元件等部件的情况下，这些元件可以是相同种类，也可以是不同的。此外，在制造液晶显示装置时，例如，可以在适当的位置设置一层、或两层或更多层的棱镜阵列薄片和透镜阵列薄片、光漫射板、背照光等适当部件。
对本发明的液晶显示装置中的液晶面板的结构没有特别的限定，例如包括液晶单元、本发明的相位差板、偏振器和透明保护薄膜，优选在上述液晶单元的一面上依次层叠上述相位差板、上述偏振器和上述透明保护薄膜。此外，当上述本发明的相位差板的配置没有特别的限定，例如，将上述光学各向异性侧设置为面对上述液晶单元，将上述透明基材侧设置为面对上述偏振器。
在本发明的液晶显示装置进一步包括光源的情况下，对其光源没有特别的限定，例如由于能够有效使用光的能量，例如发射偏振光的平面光源是优选的。
此外，本发明的图象显示装置不局限于上述的液晶显示装置，例如还可以是优选有机电致发光(EL)显示器、等离子显示器(PD)、FED(场致发光显示器Field Emission Display)等自发光型显示装置。在用于自发光型平面显示器的情况下，例如，通过将本发明的相位差板的光学各向异性层的面内相位差值设置为λ/4，能够得到圆偏振光，因此可以作为防止反射滤镜使用。
以下，对本发明的电致发光(EL)显示装置进行说明。本发明的EL显示装置是具有本发明的相位差板或光学元件的显示装置，该EL显示装置还可以是有机EL显示装置和无机EL显示装置的任一种。
近年来，即使在EL显示装置中，为防止从黑暗状态下的电极发生的反射，例如，提出了将偏振器和偏振片等的光学薄膜同λ/4板一起使用。本发明的相位差板和光学元件尤其是非常适用于从EL层发出直线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光的任一种偏振光的情况，或者从正面方向发出自然光或者部分倾斜的方向的发射光的情况等。
首先，对通常的有机EL显示装置进行说明。上述有机EL装置显示装置包含通常在透明基板上依次层叠透明电极(阳极)、有机发光层和金属电极(阴极)而形成的发光体(有机EL发光体)。上述有机发光层是各种有机薄膜的层叠体，例如是由三苯胺衍生物等制成的空穴注入层和由蒽等荧光性有机固体制成的发光层的层叠体、或者这样的发光层和二萘嵌苯衍生物等制成的电子注入层的层叠体，或者上述空穴注入层、发光层和电子注入层的层叠体等各种组合的结构。
这样的有机EL显示装置的发光原理是如下所述。即，其发光原理为在上述阳极和阴极之间施加电压，从而向上述有机发光层中注入空穴和电子，由上述空穴和电子再结合从而产生能量。此外，通过该能量激发荧光物质，上述荧光物质在返回到基底状态时会发射出光。上述空穴和电子的再结合的机理与一般的二极管相同，电流与发光强度相对于外加电压，随着整流性呈现强的非线形性。
在上述有机EL装置中，为了射出上述有机发光层中发出的光，必须有至少一个电极是透明的，因此，通常使用氧化铟锡(ITO)等透明导电体形成的透明电极作为阳极。另一方面，从容易注入电子以提高发光效率的方面来说，重要的是在阴极使用功函数小的物质，通常使用Mg-Ag、Al-Li等金属电极。
在具有这样的结构的有机EL显示装置中，上述有机发光层优选由厚度为10nm左右的极薄的膜形成。因此有机发光层也与透明电极一样，光几乎可以完全透过。结果在不发光时，从上述透明基板的表面射入、透过透明电极和有机发光层并在金属电极上反射的光，再次从上述透明基板的表面侧射出，因此从外部目视时，有机EL显示装置的显示面看上去象镜面一样。
对于本发明的有机EL显示装置，优选的是，例如在上述透明电极的表面上设置本发明的相位差板或光学元件。通过具有这样的构成，得到了显示出具有能够抑制外界反射，提高目视性的效果的有机EL显示装置。例如，含有上述相位差板和偏振片的本发明的光学元件，由于对从外部射入并在金属电极上反射而产生的光具有偏振作用，通过该偏振作用，具有不能从外部辨认出上述金属电极的镜面的效果。尤其是本发明的相位差板为1/4波长板，且将上述偏振片和上述相位差板的偏振方向的夹角调整为π/4时，可以完全遮蔽上述金属电极的镜面。即，射入至该有机EL显示装置中的外部光通过上述偏振片而仅能透过直线偏振光成分。该直线偏振光通过上述相位差板，通常变为椭圆偏振光，特别是在上述相位差板为1/4波长板且上述夹角为π/4时，变为圆偏振光。
该圆偏振光例如透过透明基板、透明电极、有机薄膜，被金属电极反射后再透过有机薄膜、透明电极、透明基板，由上述相位差板再次变为直线偏振光。此外，由于该直线偏振光与上述偏振片的偏振方向正交，因此不能透过上述偏振片，结果如上所述，可以完全遮蔽金属电极的镜面。
接着，对本发明的实施例进行说明。然而，本发明并不局限于以下的实施例中。
(实施例1)按以下方法制造相位差板。即，首先，向1g下式(1)表示的紫外线聚合性向列型液晶性化合物(BASF公司生产的Paliocolor LC242(商品名))和0.05g光聚合引发剂(Ciba Speciality Chemicals公司生产的Irgacure 907(商品名))中添加甲苯，搅拌10分钟，使固体物质完全溶解，制成液晶性化合物的溶液(涂覆液A)。其中，调整甲苯的添加量，使得溶质的浓度为20重量％。另一方面，准备表面进行了皂化处理的三乙酰基纤维素(TAC)薄膜，将其作为透明基材。此外，再准备一张TAC薄膜(富士胶片株式会社生产)，将其一面进行了研磨处理而作为取向基板。
在上述透明基材上，使用绕线棒刮涂器涂覆上述涂覆液A，将其在120℃下加热干燥2分钟，从而形成液晶性化合物含有层。在室温下冷却该层，在该温度下，使上述液晶性化合物含有层的表面同上述取向基板的研磨面粘合。保持该粘接状态，在150℃下加热2分钟，之后，在室温环境下放冷，冷却至上述液晶性化合物含有层的温度为约40℃。进而，用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射上述液晶性化合物含有层，使上述液晶性化合物聚合，从而形成光学各向异性层。再剥离除去上述取向基板，制造所需的相位差板。
(实施例2)按以下方法制造相位差板。即，首先，制备与实施例1相同的涂覆液A。另一方面，制备水分散型聚酯树脂(东洋纺株式会社生产，商品名MD-1245)的2重量％水溶液(作为涂覆液B)。此外，准备表面进行了皂化处理的三乙酰基纤维素(TAC)薄膜，使用绕线棒刮涂器，在其一面涂覆上述涂覆液B，在120℃下加热干燥3分钟，形成光学各向同性的聚酯树脂层，将其作为透明基材。此外，再准备一张TAC薄膜(富士胶片株式会社生产)，将其一面进行了研磨处理而作为取向基板。
接下来，在上述透明基材的聚酯树脂层上，使用绕线棒刮涂器涂覆上述涂覆液A，将其在120℃下加热干燥2分钟进行干燥，从而形成液晶性化合物含有层。在室温下冷却该层，在此温度下，使上述液晶性化合物含有层的表面同上述取向基板的研磨面粘合。保持该粘接状态，在120℃下加热30秒，之后，在室温环境下放冷，冷却至上述液晶性化合物含有层的温度为约40℃。进而，用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射上述液晶性化合物含有层，使上述液晶性化合物聚合，从而形成光学各向异性层。再剥离除去上述取向基板，制造所需的相位差板。
(实施例3)除使用玻璃片代替TAC薄膜作为透明基材以外，按与实施例1相同的方法制造相位差板。
(实施例4)除使用单轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜代替经过研磨处理的TAC薄膜作为取向基板以外，按与实施例1相同的方法制造相位差板。
(比较例1)按如下方法制造相位差板。即，首先，制备与实施例1和2相同的涂覆液A。另一方面，制备与实施例2相同的涂覆液B。之后，准备玻璃基板，使用绕线棒刮涂器在其上涂覆上述涂覆液B，在120℃下加热干燥3分钟，再在其上使用绕线棒刮涂器涂覆上述涂覆液A，将其在120℃下加热干燥2分钟，从而形成液晶性化合物含有层。然后将其放冷，用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射上述液晶性化合物含有层，使上述液晶性化合物聚合，从而制造所需的相位差板。
(液晶取向性的评价)对实施例1-4和比较例1的各个相位差板，按如下方法评价液晶性化合物的取向状态。即，首先，准备两张偏振片，在其间夹持作为评价对象的相位差板。其中，上述两张偏振片的偏振轴相互正交。然后，从一张偏振片侧用光照射，确认该光线是否从另一侧透过。之后，在保持上述偏振轴为正交的状态下，仅旋转相位差板，在各个角度下，按同样的方法确认光线的透过性，从而评价上述液晶性化合物的取向状态。
根据上述评价，实施例1-4的各个相位差板在其取向轴与上述二张偏振片的任一个的偏振轴具有45°的角度时，可以确认有光线透过。此外，上述取向轴与上述任一个偏振轴平行或者正交时，确认没有光线透过。然而，上述“取向轴”在实施例1-3中是指在将上述取向基板从各相位差板剥离除去之前，上述取向基板的研磨轴，在实施例4中是指在将上述取向基板从各相位差板剥离除去之前，与上述取向基板的拉伸轴存在的方向平行的轴。
通过该评价可知，实施例1-4的各相位差板能够确认上述液晶性化合物被取向为均与上述取向轴平行。
与之相对的是，根据上述评价，比较例1的相位差板在任一个方向上均有光线透过，无法实现消光。此外，通过目视确认比较例1的相位差板时，发现其有白浊。由此发现，在比较例1的相位差板中，上述液晶性化合物未被规则地取向。
(实施例5)按如下方法，利用辊对辊的方法制造根据本发明的制造方法的相位差板。
首先，按如下方法制备含有液晶性化合物的涂覆液。即，首先，向1Kg上式(1)表示的紫外线聚合性向列型液晶性化合物和50g光引发剂(Ciba Speciality Chemicals公司生产的Irgacure 907(商品名))中添加甲苯将其溶解，制备溶液。其中，调整甲苯的添加量，使得溶质的浓度为20重量％。将其进一步搅拌60分钟，将溶质完全溶解，再使用过滤器直径为2.5μm的过滤器(日本Pall公司生产)进行过滤，从而制得所需的涂覆液。
另一方面，准备透明基材。即，首先，准备宽300mm，长300m的三乙酰基纤维素薄膜，对其进行皂化处理后，涂覆聚酯树脂(东洋纺公司生产VYLONAL MD-1245(商品名))，然后卷绕，将形成为辊状材料，从而制得所需的透明基材。
此外，准备取向基板，即，在宽300mm，长300m的三乙酰基纤维素薄膜的薄膜进行研磨处理，然后卷绕，将形成为辊状材料，从而制得所需的取向基板。
此外，装配如图2所示结构的装置，使用该装置、上述涂覆液、透明基材和取向基板，制造所需的相位差板。制造工序的概要如前所述。具体的条件如下所示。即，首先，以4m/分的线速度，输送透明基材13和取向基板16。将上述涂覆液用作液晶性化合物溶液，将微照相凹版涂布器用作液晶性化合物溶液涂覆装置14，通过绕线棒#10控制涂覆的厚度。干燥装置中的干燥温度为100℃。透明基材13的1点从进入干燥装置15内至出来的时间为1分钟。加热装置中的加热温度为150℃。透明基材13和取向基板16的1点从进入加热装置17至出来的时间为30秒。在液晶取向固定化装置18中，使用输出功率为120W/cm的高压水银灯，在600mJ/cm2的照射量下，用紫外线照射。
最终得到的相位差板20没有白浊等，透明且光透过性优异。其与实施例1-4和比较例一样，使用偏振显微镜对液晶取向性进行评价，观测到与实施例1-4同样的特性。即，本实施例的相位差板被确认具有单轴取向性的光学各向异性。此外，通过分光椭圆偏振计(日本分光公司制M-220型(商品名))测定相位差。结果在图3中示出。如图所示，本实施例的相位差板的相位差特性是左右对称的。另外，相位差的测定方法通过上述分光椭圆偏振计通常的使用方法进行。
(实施例6)按如下方法制造具有倾斜角的相位差板。即，首先，与实施例1相同地制备涂覆液A。另一方面，与实施例2相同地制备涂覆液B。此外，准备表面进行了皂化处理的三乙酰基纤维素(TAC)薄膜，在其一面通过绕线棒刮涂器涂覆上述涂覆液B，在120℃下加热干燥2分钟，形成光学各向同性的聚酯树脂层，将其作为透明基材。之后，在该透明基材的聚酯树脂层上涂覆上述涂覆液A，在120℃下加热干燥2分钟，从而形成液晶性化合物含有层。另一方面，准备易粘接性的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，在其一面涂覆聚硅氧烷系化合物的溶液(ColcoatC o.，Ltd.公司生产，商品名COLCOAT P)。将其在120℃下加热干燥1分钟，从而形成聚硅氧烷层，将其表面进行研磨处理以作为取向膜，从而制得具有液晶倾斜取向能力的取向基板。然后，使上述液晶性化合物含有层和上述取向膜的研磨面粘合，保持该状态，在120℃下加热2分钟。之后，在室温环境下放冷，冷却至上述液晶性化合物含有层的温度为约40℃。用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射，使上述液晶性化合物聚合，形成光学各向异性层。并剥离上述取向基板，制得所需的相位差板。
得到的相位差板没有白浊等，透明且光透过性优异。按与实施例5相同的方法测定其相位差。结果在图4中示出。如图所示，本实施例的相位差板显示出非左右对称的相位差特性，其是一种具有倾斜角的相位差板。
(实施例7)按如下方法制造具有倾斜角的相位差板。即，首先，在80重量份二氯乙烷中溶解20重量份由下式(2)表示的液晶性共聚化合物，得到液晶性化合物溶液。化学式(2)中，n和100-n分别表示单体单元的比例(mol％)，0≤n≤100。在本实施例的情况下，n是1-8。在本实施例中，化学式(2)中，R1是氢原子。另外，该液晶性共聚化合物的重均分子量为5000。
除使用该溶液代替上述涂覆液A，以及不使用紫外线照射以外，按与实施例6相同的方法制造相位差板。得到的相位差板没有白浊等，透明且光透过性优异。按与实施例5和6相同的方法测定其相位差。显示出非左右对称的相位差特性，其是一种具有倾斜角的相位差板。
(实施例8)按如下方法制造相位差板。即，首先，在甲苯中溶解丙烯酸系液晶性化合物(Vantico Inc.公司生产，CB483(商品名))，得到30重量％浓度的液晶性化合物溶液。然后，按与实施例6相同的方法制造透明基材，在其聚酯层上涂覆上述液晶性化合物溶液，在120℃下加热干燥2分钟，从而形成液晶性化合物含有层。另一方面，在玻璃片的一面上涂覆光取向膜形成用溶液(Vantico Inc.公司生产，LPPF301(商品名))，在150℃下加热干燥10分钟，再从倾斜的方向照射偏振光紫外线，形成取向膜，制得具有液晶倾斜取向能力的取向基板。此外，贴合上述透明基材和上述取向基板，使得上述液晶性化合物含有层和上述取向膜粘合。保持该状态，在120℃下加热2分钟，之后，在室温环境下放冷，冷却至上述液晶性化合物含有层的温度为约40℃。用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射，聚合上述液晶性化合物，形成光学各向异性层。并剥离上述取向基板，制得所需的相位差板。
得到的相位差板没有白浊等，透明且光透过性优异。按与实施例5-7相同的方法测定其相位差。结果在图5中示出。如图所示，本实施例的相位差板显示出非左右对称的相位差特性，其是一种具有倾斜角的相位差板。
(比较例2)按如下方法制造相位差板。即，首先，在玻璃板的一面涂覆光取向膜形成用溶液(Vantico Inc.公司生产，LPPF301(商品名))，在150℃下加热干燥10分钟，再从倾斜的方向照射偏振紫外线，形成具有液晶倾斜取向能力的取向膜，从而制得透明基材。然后，按与实施例8同样的方法制备液晶性化合物溶液，将其涂覆在上述取向膜上，在120℃下干燥2分钟。之后，在室温环境下放冷，冷却至上述液晶性化合物含有层的温度为约40℃。之后，在氮气净化的氛围下，用紫外线以累积光量为200mJ/cm2进行照射，使上述液晶性化合物聚合，形成光学各向异性层，从而制得所需的相位差板。该相位差板是具有倾斜角的相位差板。
(比较例3)除在大气中进行紫外线照射以代替在氮气净化的氛围下进行以外，按与比较例2相同的方法制造相位差板。该相位差板是具有倾斜角的相位差板。
(硬度试验和网纹板剥离试验)使用实施例8、比较例2和比较例3的相位差板进行光学各向异性层的硬度试验和网纹板剥离试验。硬度试验使用NEC株式会社生产的机器MHA-400(商品名)，按照JIS-K5401进行。网纹板剥离试验按如下方法进行通过将粘胶带(日东电工株式会社生产，No.720(商品名))粘合在各个相位差板的光学各向异性层上，然后剥离，看光学各向异性层的剥离状态进行。
硬度试验的结果是，在氮气净化的氛围下，对于用紫外线照射液晶性化合物含有层得到的比较例2的相位差板，其光学各向异性层的挤压硬度为0.50Gpa，其相当于铅笔硬度为B。与之相对的是，对于大气中用紫外线照射得到的比较例3的相位差板，其光学各向异性层的挤压硬度为0.20GPa(相当于铅笔硬度为4B)，是不足够的。此外，对于实施例8的相位差板，即使不用氮气净化，而在大气中用紫外线照射液晶性化合物含有层，也能得到与比较例2的相位差板同样的光学各向异性层的挤压硬度，该硬度为0.50GPa。
在网纹板剥离试验中，实施例8的相位差板显示出光学各向异性层基本没有剥离的良好结果，与之相对，在比较例2和3中，光学的各向异性层大部分被剥离，得到了不好的结果。即，实施例8的相位差板在取向膜上形成了光学各向异性层，与比较例2和3相比，其透明基材和光学各向异性层的粘合性更好。
如上所述，根据本发明，可以制造薄型并没有外观缺陷的高性能相位差板。本发明的制造方法可以不使用取向膜和粘合剂，将含有液晶性化合物的光学各向异性层层叠在基材上，因此有利于相位差板的光学性能和薄型化，此外，由于经过研磨处理的取向膜等不残留在相位差板中，因此没有由于研磨处理引起的外观缺陷。此外，也没有由于取向膜和上述光学各向异性层的粘接性弱引起的问题。另外，在本发明的制造方法中，采用光聚合液晶性化合物时，即使不使用氮气净化等，也能得到硬度和耐久性等充分的相位差板，因此，还具有进一步提高相位差板的制造效率的优点。此外，通过使用所谓的辊对辊方法，进一步提高了制造效率。根据本发明的制造方法制造的相位差板，可以广泛用于各种光学元件和图象显示装置中，尤其可以在很大程度上实现液晶显示器的薄型化。
权利要求
1.一种在透明基材上形成光学各向异性层的相位差板的制造方法，其特征在于，包含下述(1)-(4)的工序(1)在不具有液晶取向能力的所述透明基材上形成液晶性化合物含有层的工序；(2)使具有液晶取向能力的取向基板与所述液晶性化合物含有层接触，使所述层的液晶性化合物取向的工序；(3)将所述层的液晶性化合物的所述取向状态固定化以形成光学各向异性层的工序；(4)除去所述取向基板的工序。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述透明基材的单面或者两面用光学各向同性层涂覆，在所述工序(1)中，在所述光学各向同性层上形成所述液晶性化合物含有层。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述液晶性化合物包含液晶预聚物和液晶单体的至少之一，在所述工序(3)中，所述取向状态的固定化是通过将所述液晶性化合物光聚合的方法实施的。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述液晶性化合物是液晶聚合物，在所述工序(3)中，所述取向状态的固定化是通过将所述液晶性化合物含有层冷却至低于其液晶温度的方法实施的。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述工序(1)中，在所述透明基材上形成所述液晶性化合物含有层的方法是在所述透明基材上涂覆所述液晶性化合物的溶液并使之干燥的方法、或在所述透明基材上涂覆所述液晶性化合物的熔融液的方法。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述工序(2)中，将所述液晶性化合物含有层加热至其液晶温度以上，在该状态下将其与所述取向基板接触，或者使所述液晶性化合物含有层与所述取向基板接触，在该状态下将其加热至所述液晶温度以上。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述透明基材具有光学各向异性。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述透明基材是带状的透明基材，在将该透明基材连续输送的同时，连续进行所述工序(1)-(4)。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述取向基板是带状的取向基板，在将该取向基板连续输送的同时，连续进行所述工序(2)-(4)。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，使用辊子输送所述透明基材和所述取向基板的至少之一。
11.根据权利要求8或9所述的制造方法，其进一步包含卷绕所述相位差板的工序(5)。
12.由权利要求1所述的制造方法制造的相位差板。
13.一种光学元件，其包含权利要求12所述的相位差板和偏振器。
14.根据权利要求13所述的光学元件，其进一步包含透明保护薄膜，所述透明保护薄膜被配置在所述相位差板和所述偏振器之间。
15.根据权利要求13所述的光学元件，其进一步包含粘接层，构成所述光学元件的构成部件的全部或一部分通过所述粘接层进行层叠。
16.一种液晶面板，其中权利要求12所述的相位差板或权利要求13所述的光学元件被配置在液晶单元的单侧或者两侧。
17.包含权利要求12所述的相位差板或权利要求13所述的光学元件的图象显示装置。
18.包含权利要求12所述的相位差板、权利要求13所述的光学元件或权利要求16所述的液晶面板的液晶显示装置。
全文摘要
本发明提供了一种可以制造薄型并没有外观缺陷的高性能相位差板的制造方法。首先，如图1所示，在透明基材(1)上，通过涂覆液晶性化合物的溶液并使之干燥，或者涂覆熔融的液晶性化合物，从而形成液晶性化合物含有层(2a)。之后，如图1b所示，使液晶性化合物含有层(2a)液晶化或者液化，形成熔融层(2b)，在其上接触取向基板(3)，将上述液晶化合物取向为特定的方向。之后，在将上述液晶化合物取向为特定的方向后，如图1c所示，将熔融的液晶性化合物含有层(2b)固体化，除去取向基板(3)，制造由透明基材(1)和光学各向异性层(2c)构成的相位差板(4)。
文档编号G02B5/30GK1748160SQ20048000352
公开日2006年3月15日 申请日期2004年1月26日 优先权日2003年2月4日
发明者首藤俊介, 宫武稔, 辻内直树, 宫崎顺三, 松永卓也 申请人:日东电工株式会社