专利名称：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的制作方法
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，难以使液晶排列均勻。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勻，有设计在基板上的电极形状以使液晶层内产生倾斜电场、从而得到均勻定向等的提案。根据该方法，可得到均勻的液晶排列，但微观上产生不均勻的定向区域，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，由阪=(nx-nz) / (nx-ny)定义的阪为-1. 0 <阪< 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50 100 μ m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2002-404 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。SP，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 彡 Rel 彡 500[2] 30 彡 Rthl 彡 750[3]0. 6 彡 Rthl/Rel 彡 1. 5(这里，Rel是指第1光学各向异性层的面内的延迟值，Rthl是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值，Rel及Rthl分别为Rel = (nxl-nyl) Xdl[nm], Rthl = {(nxl+nyl)/2-nzl} Xdl[nm]，另外，dl为第1光学各向异性层的厚度，nxl, nyl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，nzl为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率，nxl > nyl > nzl。)所述第2光学各向异性层满足以下[4]、[5]，[4]0 彡 Re2 彡 20[5]_500 彡 Rth2 彡-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) Xd2[nm]、Rth2 = {(nx2+ny2)/2-nz2} Xd2[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彡ny2。)
所述第3光学各向异性层满足以下[6] [8]，[6] 100 彡 Re3 彡 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) Xd3[nm], Rth3 = {(nx3+ny3)/2-nz3} Xd3[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 彡 Re3 (450) /Re3 (590) ( 1. 05(这里，Re3G50)、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° SrS 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ρ时，满足 40° 彡 ρ 彡 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 彡 Rel 彡 500[2] 30 彡 Rthl 彡 750[3]0. 6 彡 Rthl/Rel 彡 1. 5(这里，Rel是指第1光学各向异性层的面内的延迟值，Rthl是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值，Rel及Rthl分别为Rel = (nxl-nyl) Xdl[nm], Rthl ={(nxl+nyl)/2-nzl} Xdl[nm]，另外，dl为第1光学各向异性层的厚度，nxl, nyl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，nzl为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率，nxl > nyl > nzl。)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) Xd2[nm]、Rth2 = {(nx2+ny2)/2-nz2} Xd2[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彡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) Xd3[nm], Rth3 = {(nx3+ny3)/2-nz3} Xd3[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) Xd4[nm], Rth4 = {(nx4+ny4)/2-nz4} Xd4[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) Xd5[nm]、Rth5 = {(nx5+ny5)/2-nz5} Xd5[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，Re3G50)、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 彡 Re4 (450) /Re4 (590) ( 1. 05(这里，Re4G50)、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°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ρ、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°彡ρ彡50°、40°彡q彡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ο
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。
具体实施例方式下面，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⑴ ⑵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、钼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χ方向、y方向、将厚度方向设定为ζ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dl、 将第1光学各向异性层的面内的主折射率设定为nxl以及nyl、将厚度方向的主折射率设定为nzl、且nxl > nyl > nzl、波长550nm的光中的面内的延迟值为(Rel = (nxl-nyl) Xdl[nm])、厚度方向的延迟值为(Rthl = {(nxl+nyl)/2-nzl} Xdl[nm])时，满足以下[1] [3]式。[1]50 彡 Rel 彡 500[2] 30 彡 Rthl 彡 750[3]0. 6 彡 Rthl/Rel 彡 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(Rel)为50nm 500nm、优选80nm 480nm、进一步优选IOOnm 450nm的范围。当Rel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(Rthl)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(Rthl)和面内的延迟值(Rel)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° 士 10°以内、优选为90° 士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彡nz3、nx4 > ny4彡nz4、波长550nm的光中的面内的延迟值为(Re3 = (nx3-ny3) Xd3[nm]、Re4 = (nx4_ny4) Xd4[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 彡 Re3 彡 180[7] 50 ^ Rth3 ^ 600[8]0. 5 彡 Rth3/Re3 彡 3. 5[9] 100 彡 Re4 彡 180[10] 50 ^ Rth4 ^ 600[11]0· 5 彡 Rth4/Re4 彡 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IOOnm 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IOOnm 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 Re3G50)、Re3(590)、Re4G50)、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
14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。
CH2
R「lil_0_^CH2^_L|_M_L2^CH2^_0^><^0 (χ) O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、-0-、-0-C0-、或-C0-0-的任一个，M表示式(2)、式(3)或式(4)，η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⑵ (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-、-0-、-0-C0-或-C0-0-。
权利要求
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≤ Rel ≤ 500[2]30 ≤ Rthl ≤ 750[3]0.6 ≤ Rthl/Rel ≤ 1. 5这里，Rel是指第1光学各向异性层的面内的延迟值，Rthl是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值，Rel及Rthl分别为Rel = (nxl-nyl) X dl [nm]、Rthl = {(nxl+nyl)/2-nzl} Xdl[nm]，另外，dl为第1光学各向异性层的厚度，nxl, nyl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，nzl为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率，nxl > nyl > nzl ；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) X d2 [nm]、Rth2 = {(nx2+ny2)/2-nz2} Xd2[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彡ny2 ；所述第3光学各向异性层满足以下W] [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) X d3 [nm]、Rth3 = {(nx3+ny3)/2-nz3} Xd3[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 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° SrS 100°的方式进行叠层。
7.如权利要求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ρ时，满足40°。
8.如权利要求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( Rel ( 500[2]30 ( Rthl ( 750[3]0.6 ( Rthl/Rel 彡 1. 5这里，Rel是指第1光学各向异性层的面内的延迟值，Rthl是指第1光学各向异性层的厚度方向的延迟值，Rel及Rthl分别为Rel = (nxl-nyl) X dl [nm]、Rthl = {(nxl+nyl)/2-nzl} Xdl[nm]，另外，dl为第1光学各向异性层的厚度，nxl, nyl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，nzl为相对波长550nm的光的厚度方向的主折射率，nxl > nyl > nzl ；所述第2光学各向异性层满足以下W]、[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) X d2 [nm]、Rth2 = {(nx2+ny2)/2-nz2} Xd2[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W] [8]，[6]100 ( Re3 ( 180[7]50 ( Rth3 ( 600[8]0· 5 ( Rth3/Re3 彡 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) X d3 [nm]、Rth3 = {(nx3+ny3)/2-nz3} Xd3[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彡nz3 ；所述第4光学各向异性层满足以下[9] [11]，[9]100 彡 Re4 彡 180[10]50 彡 Rth4 彡 600[11]0.5 ( Rth4/Re4 彡 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) X d4 [nm]、Rth4 = {(nx4+ny4)/2-nz4} Xd4[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彡nz4。
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，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) X d5 [nm]、Rth5 = {(nx5+ny5)/2-nz5} Xd5[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彡ny5 > nz5。
11.如权利要求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.如权利要求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.如权利要求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.如权利要求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.如权利要求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450歷、590歷的光中的第4光学各向异性层的面内的延迟值。
16.如权利要求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.如权利要求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° SrS 100°的方式进行叠层。
18.如权利要求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.如权利要求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ρ、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° 彡 ρ 彡 50°、40° ^ q ^ 50°。
20.如权利要求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.如权利要求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。
全文摘要
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。)
文档编号G02F1/13363GK102171591SQ20098012178
公开日2011年8月31日 申请日期2009年4月20日 优先权日2008年6月13日
发明者上坂哲也, 池田哲, 高桥裕司 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社