专利名称：偏光膜、层压体和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用作所谓单元内偏光器(in-cell polarizer)的偏光膜；和使用所 述偏光膜的层压体和液晶显示装置。
背景技术：
传统上存在的问题在于，在液晶显示装置中并入滤色片会引发消偏作用，由此使 黑色状态下透射光的量增加。为解决该问题而已提出的一个方法是例如在滤色片与液晶材 料层之间提供偏光层(所谓的单元内偏光器，下文中也称为“内部偏光层”)(日本特开第 2008-90317号公报)。根据该方法，滤色片的消偏作用可以被抑制，滤色片的消偏作用所引 起的散射光因此可以被抑制，由此可减轻黑色状态下的漏光。
发明内容
然而，经本发明人调查发现，某些情况下，事与愿违的是偏光层反而可能增强消偏 作用并可增加黑暗状态下透射光的量，这取决于设置在液晶单元中的所谓的内部偏光层的 光学特性。还发现，取决于内部偏光层的光学特性，明亮状态下的透射光的量可能会大幅度 降低，低至足以破坏其实用性。如上所述，仅简单地通过在液晶单元内设置偏光层，无法总 是确保液晶显示装置能够提供优异的对比度。本发明的一个目的在于提供可用作内部偏光层的偏光膜；和使用所述偏光膜的层 压体和液晶显示装置。本发明的另一目的在于提供下述偏光膜，所述偏光膜有助于减轻因设置在液晶单 元中的各种组件(如滤色片)而可能引起的消偏作用。本发明的又一目的在于改进具有内部偏光层的液晶显示装置。本发明的再一目的在于提供下述液晶显示装置，所述装置通过提供内部偏光层， 可以成功地减轻因设置在液晶单元中的各种组件(如滤色片)而可能引起的消偏作用。本发明的另一目的在于提供下述液晶显示装置，所述装置不仅可以成功地抑制黑 色状态下的漏光，还可以改善白色状态下的亮度。 实现上述目的的方法如下。[1] 一种偏光膜，所述偏光膜满足DI’/P’ ^ 4. 3 X IO-4,该式表达的是偏光度P’与 通过以下等式计算的消偏指数DI’之间的关系DrJ-2PF+P^ X(P^-X)
P2 (ι+ χ)其中，X表示通过以下等式计算的值，条件是透光轴方位角分别为a°、b°和c°的偏光度为P的偏光片、偏光膜和偏光度为P的偏光片从光源方向看依此顺序堆叠，以提供 写作[a/b/c]的亮度[2]如[1]所述的偏光膜，所述偏光膜具有30%以上的透射率值。[3]如[1]或[2]所述的偏光膜，其中，所述偏光度P’与消偏指数DI ’满足DI’ / P'彡 2. 5Χ1(Γ4。[4]如[1] [3]中的任一项所述的偏光膜，其中，所述偏光度P’为0.4 1.0。[5]如[1] [4]中的任一项所述的偏光膜，所述偏光膜由包含一种或多种液晶偶 氮染料的组合物形成。[6]如[5]所述的偏光膜，其中，所述组合物包含至少一种着色剂化合物，相对于 组合物中含有的液晶材料的总量，所述着色剂化合物的量大于或等于30%。[7]如[5]或[6]所述的偏光膜，其中，所述一种或多种液晶偶氮染料为由式⑴
表示的向列型液晶偶氮染料其中，R1 R4分别表示氢原子或取代基；R5和R6分别表示氢原子或可选地具有取 代基的烷基；L1表示-N = N-、-N = CH-、-C ( = 0) 0-或-OC ( = 0) - ；A1表示可选地具有取 代基的苯基、可选地具有取代基的萘基、可选地具有取代基的芳香性杂环基；B1表示可选地 具有取代基的二价芳烃基或可选地具有取代基的二价芳香性杂环基；η为1 4的整数，B1 在η大于或等于2的情况下可以相同，也可以不同。[8]如[5] [7]中的任一项所述的偏光膜，所述偏光膜通过涂布所述组合物而形 成。[9] 一种层压体，所述层压体包含滤色片层和如[1] [8]中的任一项中所述的偏 光膜。[10] 一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包含如[1] [8]中的任一项中所述 的偏光膜。[11]如[10]所述的液晶显示装置，其中，所述偏光膜设置在液晶单元之中。[12]如[11]所述的液晶显示装置，其中，所述偏光膜设置在滤色片层与液晶层之 间。[13]如[10] [12]中的任一项所述的液晶显示装置，所述液晶显示装置包含第一外部偏光片和第二外部偏光片，设置在二者之间的液晶单元，和设置在液晶单元中的偏光膜和滤色片层，其中，所述液晶显示装置满足以下关系式DI，/P，< DI1CF/P1CF X =
其中，P’和DI’分别表示偏光膜的偏光度和消偏指数；并且Pict和DIict分别表示 滤色片层和设置得较靠近滤色片层的第一外部偏光片的组合的偏光度和消偏指数，它们分 别由以下等式计算DIicf = I-Picf2Picf = P(I-DIcf)P 第一外部偏光片的偏光度；和DIcf 滤色片层的消偏指数。根据本发明，可以提供下述偏光膜，所述偏光膜有助于减轻因设置在液晶单元中 的各种组件(如滤色片)而可能引起的消偏作用。具有位于液晶单元中的偏光膜的液晶显 示装置不仅可成功抑制黑色状态下的漏光，还可以改善白色状态下的亮度。
图1是本发明的一个实施方式的液晶显示装置的截面示意图；图2是部分地说明适用于本发明的示例性滤色片层的截面示意图；图3是本发明的另一个实施方式的液晶显示装置的截面示意图；并且图4A和4B是本发明的又一个实施方式的液晶显示装置的截面示意图。附图中所使用的附图标记表示如下10、10，、10”液晶单元;12a、12b 外部偏光层；14、14，、16、16，单元基板;18、18，滤色片层；20、20’ 内部偏光层(本发明的偏光膜)；22、22，透明电极层；24、24，像素电极层；26 :液晶层；和28:反射层。
具体实施例方式下面详细描述本发明。注意，在本发明的说明书中，所有使用“ ”表示的数值范 围是指包含置于其前面和后面作为下限值和上限值的数值在内的范围。本发明涉及满足预定光学特性的偏光膜。本发明的偏光膜可用作单元内偏光器。 具有本发明的偏光膜的示例性液晶显示装置为下述液晶显示装置，所述装置具有第一和第 二外部偏光层、设置于二者之间的液晶单元和设置在液晶单元中的本发明的偏光膜。在该 实施方式中，偏光膜用于减轻因设置在液晶单元中的各种组件、特别是滤色片层而可能引 起的消偏作用。为此，可以优选在液晶单元中依次设置滤色片层、内部偏光层和受驱液晶 层。下面几段文字将说明一个实施方式，所述实施方式具有依次堆叠的第一外部偏光 层、滤色片层、内部偏光层(本发明的偏光膜)、受驱液晶层和第二外部偏光层。将内部偏光层设置为可使其透光轴保持与第一和第二外部偏光层的透光轴具有预定关系，以避免显示性能的劣化。在第一外部偏光层、内部偏光层和第二外部偏光层的透 光轴的面内方向中的优选关系有所不同，这取决于是否存在下述情况对于入射在液晶单 元上的偏光，期望受驱液晶层提供黑色状态下的延迟量为接近于零或λ/2。在受驱液晶层 在黑色状态下提供约为零的延迟量的一个实施方式中，优选将内部偏光层的透光轴的角度 设置为0°，并将第二外部偏光层的透光轴的角度设置为90°，同时假定第一外部偏光层 的透光轴的方位角为0°。另一方面，在受驱液晶层在黑色状态下提供约为λ/2的延迟量 的一个实施方式中，优选将内部偏光层的透光轴的角度设置为0°，并将第二外部偏光层的 透光轴的角度设置为0°，同时假定第一外部偏光层的透光轴的方位角为0°。无论在哪一 个实施方式中，第一外部偏光层和内部偏光层的透光轴的角度都优选是重合的。对于在液晶显示装置上的光的入射光方向，可以采用允许光在入射在受驱液晶层 上之前先入射在内部偏光层上(换言之，允许光由第一外部偏光层的外侧入射)的任一实 施方式，或者允许光入射在受驱液晶层上之后再入射在内部偏光层上(换言之，允许光由 第二外部偏光层的外侧入射)的实施方式。在允许光由第一外部偏光层的外侧入射的实施 方式中，光经第一外部偏光层偏振、通过在穿过滤色片层时发生散射而消偏从而产生混合 有非偏振光的光，并在穿过内部偏光层时再次偏振然后入射至受驱液晶层上，由此可以抑 制因滤色片层的消偏而引起的漏光。另一方面，在允许光从第二外部偏光层的外侧入射的 实施方式中，光经第二外部偏光层偏振，然后穿过黑色状态下的受驱液晶层，但是大部分光 随后在穿过被设置来与受驱液晶层所输出的光呈正交尼科尔(cross-Nicol)关系的内部 偏光层时被吸收。由于只有少量的光输入至滤色片层，因此可以将因散射而引起的消偏光 的量抑制到较低水平。通过利用对内部偏光层的操作，也可以生产具有依次堆叠有滤色片层、内部偏光 层、受驱液晶层和第二外部偏光层的液晶显示装置，而不使用第一外部偏光层。如上所述，通过在液晶单元中设置内部偏光层，可以抑制因滤色片层的消偏作用 而引起的黑色状态下的漏光。然而，实践中内部偏光层也会产生消偏作用。因此，可以说设 置内部偏光层并不总会改善液晶显示装置的对比度。消偏的可能原因例如是因表面不规则 性而引起的散射、因材料分子在层中的群体密度分布或取向分布而引起的散射等等。当然， 由特定物质构成的内部偏光层也会同样引起散射。另一方面，在白色状态下，无论光的入射方向来自第一外部偏光层的外侧还是第 二外部偏光层的外侧，都可允许具有与内部偏光层的透光轴的方向基本相同的电场方向的 偏振光通过。然而，生产在接近透光轴的方向上能100%透光的偏光层是很困难的，会不可 避免地降低透过内部偏光层输出的光的量。因此，为获得理想的白色状态，需要提高内部偏 光层在接近透光轴方向上的透射率值。于是，本发明人基于表示液晶显示装置中各个组件的光学特性的参数预测了对比 度比值，并检验了能够提供最高对比度比值的特性。本文所采用的方法是测量由滤色片产生的消偏指数的方法，和利用穆勒矩阵 (Mueller matrix)(其主要在以下文献中提出Y. Utsumi 等，SID 08Digest, 129(2008)； Y. Utsumi等，Euro Display 2005301(2005)；等等)预测使用滤色片的液晶显示装置的对 比度的方法。预测的方法的步骤如下
首先，确定各个组件的穆勒矩阵。
权利要求
1.一种偏光膜，所述偏光膜满足DI ’/P’ < 4.3 X 10_4，所述不等式表达的是偏光度P’ 与通过以下等式计算的消偏指数DI’之间的关系
2.如权利要求1所述的偏光膜，所述偏光膜具有30%以上的透射率值。
3.如权利要求1所述的偏光膜，其中，所述偏光度P’与消偏指数DI’满足DI’/ P，( 2. 5Χ1(Γ4。
4.如权利要求1所述的偏光膜，其中，所述偏光度P’为0.4 1.0。
5.如权利要求1所述的偏光膜，所述偏光膜由包含一种或多种液晶偶氮染料的组合物 形成。
6.如权利要求5所述的偏光膜，其中，所述组合物包含至少一种着色剂化合物，相对于 所述组合物中含有的液晶材料的总量，所述着色剂化合物的量大于或等于30%。
7.如权利要求5所述的偏光膜，其中，所述一种或多种液晶偶氮染料为由式(I)表示的 向列型液晶偶氮染料
8.如权利要求5所述的偏光膜，所述偏光膜通过涂布所述组合物而形成。
9.一种层压体，所述层压体包含位于其上的滤色片和如权利要求1所述的偏光膜。
10.一种液晶显示装置，所述装置包含如权利要求1所述的偏光膜。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其中，所述偏光膜设置在液晶单元之中。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中，所述偏光膜设置在滤色片层与液晶层 之间。
13.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述装置包含第一外部偏光片和第二外部偏光片，设置在二者之间的液晶单元，和设置在液晶单元中的偏光膜和滤色片层，其中，所述液晶显示装置满足以下关系式 DI，/P，< DI1CF/P1CF其中，P’和DI’分别表示所述偏光膜的偏光度和消偏指数；并且Pict和DIict分别表示 所述滤色片层和设置得较靠近所述滤色片层的第一外部偏光片的组合的偏光度和消偏指 数，它们分别由以下等式计算DI1cf = 1 -P1cf2P1CF = P(1-DICF)PICF = P(I-DICF)P 所述第一外部偏光片的偏光度；和 DIcf 所述滤色片层的消偏指数。
全文摘要
本发明公开了一种偏光膜、层压体和液晶显示装置，所述偏光膜满足DI’/P’≤4.3×10-4，所述不等式表达的是偏光度P’与通过以下等式计算的消偏指数DI’之间的关系。X表示通过以下等式计算的值，条件是透光轴方位角分别为a°、b°和c°的偏光度为P的偏光片、偏光膜和偏光度为P的偏光片从光源方向看依此顺序堆叠，以提供写作[a/b/c]的亮度。
文档编号G02F1/1335GK102004278SQ20101026648
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月27日 优先权日2009年8月28日
发明者后藤亮司, 市桥光芳, 森嶌慎一, 田坂知树 申请人:富士胶片株式会社