专利名称：彩色反射型偏振板的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色反射型偏振板和配有该偏振板的液晶显示元件。
近年来，伴随着液晶显示元件的迅速普及，即使在游戏机、钟表、移动电话这样的讲究设计性的领域，也可以采用液晶显示元件。在这类用途中，尽管对于偏振板彩色化的需要不断提高，但却处于没有满足设计要求的彩色偏振板的状态。
一般来说，在液晶显示元件中广泛使用的偏振板是把碘和色素浸渍在聚乙烯醇那样的塑料中后，通过延伸等工艺，利用使碘分子和色素分子在一定方向取向而获得的直线双色性的偏振板(光学部件的使用方法和注意点，p.51，オプトニクス社、ISBN4-900474-03-7)。在这种偏振板中，为了使入射光内平行于分子取向方向的成分被吸收，在进行彩色化中，需要有选择地仅吸收期望带宽的光的色素分子。此外，为了寻求色素分子中高效率的直线双色性、高温度高湿度下的稳定性等，存在能够利用的色素受到限制的问题。此外，在制造工艺中，由于必须进行使色素分子浸渍的处理，所以还存在为了制造不同的颜色，使浸渍处理复杂化的问题。
作为不使用上述色素，而用光学方法获得彩色偏振板的方法之一，有利用胆甾醇型液晶的圆偏振选择性的方法。
胆甾醇型液晶具有可选择地仅反射特定波长的光的性质，并且已提出了利用该性质的彩色偏振板(例如，特开平1-133003号公报)。
但是，在通常的胆甾醇型液晶中，因具有镜面反射性质所以存在目视性差的问题。此外，在利用胆甾醇型液晶的方法中，尽管有反射光的色纯度高的优点，但因存在无缺陷和无取向混乱的均匀的胆甾醇型液晶的批量生产困难的基本问题，所以不能说该方法是简单的方法。
为了解决上述现有技术的问题，本发明专门研究了光学各向异性介质的光学特性的结果，从而完成了本发明。
一般来说，众所周知，在光学各向异性介质内部，由于因传播方向不同折射率有所不同，所以在入射光和射出光之间产生相位差(双折射现象)。在这种介质中射入直线偏振光的情况下，通常变为椭圆偏振光射出，但特别是在光学各向异性介质的内表面相位差为90度时，在射入直线偏振光的情况下就被转换成圆偏振光，此外，在射入圆偏振光的情况下，就被转换成直线偏振光。并且，当该介质的相位差为180度时，直线偏振光虽不受影响，但在射入圆偏振光的情况下，射出其旋转方向反转的圆偏振光。
此外，用上述光学各向异性介质产生的相位差还依赖于入射光的波长。就是说，即使在某些波长中产生90度相位差的情况下，仍存在相位差不为90度的波长。其中，波长与相位差的关系由光学各向异性介质的光程差(双折射×实际膜厚度)和双折射波长分散来决定。
本发明者利用上述光学各向异性介质中的光学性质发明了本发明的彩色反射型偏振板。
就是说，本发明的第一方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，在内表面中使用光程差在100nm～2000nm范围内的光学各向异性介质。
此外，本发明的第二方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，使用内表面的光程差在100nm～2000nm范围内的光学各向异性介质。
此外，本发明的第三方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，使用450nm处的双折射值为590nm处的双折射值的0.8～1.3倍范围内的光学各向异性介质。
此外，本发明的第四方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，这样进行配置，以便偏振板吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴的组合角在30度～60度的范围内。
再有，本发明的第五方案涉及其特征为配有上述彩色反射型偏振板的液晶显示元件。
图1表示本发明的彩色反射型偏振板的结构和原理图。
图2表示实施例1记载的反射光谱。
图3表示实施例2记载的反射光谱。
图4是实施例3记载的偏振板与光学各向异性介质的组合角的说明图。
图5表示实施例3记载的反射光谱。
下面，更详细地说明本发明。
图1是说明本发明的彩色反射型偏振板的结构和原理图。图1(A)是表示作为光学各向异性介质，使用相对于某些波长相位差达到90度的λ/4板的情况下，反射光量达到最小情况的图。与此相对，图1(B)是表示在使用相位差达到180度的λ/2板的情况下，反射光量达到最大情况的图。此外，图1(C)是表示作为光学各向异性介质，使用一般的相位差板的情况下，反射光量由相位差板的相位差确定的情况的图。
下面，说明通过改变光学各向异性介质的光程差，可以控制上述本发明的彩色反射型偏振板中的特定波长光的反射光量。换句话说，通过适当选择具有合适的光程差和双折射波长分散的光学各向异性介质，可以任意地改变反射光量的分光特性。就是说，本发明的彩色反射型偏振板利用控制波长间的反射光量可以产生任意的反射色。
作为供给本发明的光学各向异性介质，可以是在内表面上具有光程差的光学各向异性介质，但并不限定于此，满足以下说明的参数的光学各向异性介质具有更显著的效果。
首先，作为光学各向异性介质的内表面光程差，通常期望在100～2000nm的范围内，在200～1500nm范围内较好，在300～750nm范围内更好。
此外，期望光学各向异性介质的450nm处的双折射值一般为590nm处的双折射值的0.8～1.4倍范围内，在0.9～1.3倍范围内较好，而在1.0～1.2倍范围内更好。
作为具有如上所述参数的光学各向异性介质，例如利用低分子液晶和/或高分子液晶就可以得到。
作为使用低分子液晶的实例，例如在使填充该液晶的各向同性透明基板单元、在具有光重合性或热重合性官能团的低分子液晶取向后，可以把利用光和热反应得到的液晶膜、在载体中分散低分子液晶粒的液晶分散膜等作为光学各向异性介质来使用。
作为低分子液晶，在种类和组成比例等上并无特别的限定，作为示例，可以列举出在本领域公知的例如苯基衍生物、苯基苯甲酸酯衍生物、芪衍生物等众所周知的カラミテイツク(棒状)液晶化合物，三邻亚苯衍生物、三苯基苯衍生物等ティスコティシク(圆盘状)液晶化合物等。
作为使用高分子液晶的实例，例如使高分子液晶在液晶状态下取向后，通过冷却至液晶转移点以下的温度，将固定该取向状态得到的高分子液晶膜、具有光重合性官能团的高分子液晶进行同样的取向后，也可以把利用光反应固定取向状态得到的光交联高分子液晶膜、可以由如上所述的方法得到低分子液晶和高分子液晶的组成物的液晶膜等作为光学各向异性介质来使用。再有，作为被固定的取向状态，并无特别限定，但通常期望将向列取向或扭转向列取向固定。特别是在将扭转向列取向固定的情况下，通过控制该扭转角，可以改变外表的双折射波长分散等，进一步显著地展示本发明的效果。
作为如上所述的高分子液晶，对于种类和组成比例等并无特别限定，作为示例可以列举出在本领域中公知的例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚丙二酸等侧链型高分子液晶，聚酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、酰胺、聚酰亚胺等主链型高分子液晶。尤其从透明性、使用性、取向性等观点看，作为优选的物质可以列举出液晶性聚酯。
作为以上的低分子液晶和/或高分子液晶，并不限于易溶性或正温性，在膜化处理等表面上，期望使用正温性的这种液晶。
此外，作为光学各向异性介质，也可以使用高分子延伸膜。作为该膜的材料，可以例举出聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、多芳基、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三乙酰纤维素、二乙酰纤维素和聚乙烯乙基乙烯醇，但并不限于此。
而且，作为光学各向异性介质，最好可以使用将由上述高分子延伸膜的材料与高分子液晶和/或低分子液晶的混合物构成的材料进行膜化的光学各向异性介质。
接着，作为供给本发明的反射板，并无特别限定，可用于反射型液晶显示元件等，例如，可以将蒸镀铝和银等金属的反射板、电介质多层膜、镜等用于本发明。
再有，作为构成本发明彩色反射型偏振板的偏振板，并无特别限定，例如可以将吸收型片状偏振镜、反射型片状偏振镜、层叠板、格兰-汤姆逊棱镜和格兰-弗考棱镜那样的光学棱镜等用于本发明，但从厚度和使用容易性上看，片状偏振镜较好。
再有，在上述偏振板和反射板之间配置光学各向异性介质时，通过把偏振板的吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴的组合角通常按作为绝对值的30～60度范围配置，可以显著地呈现本发明的效果。
实施例(实施例1)为了获得高分子液晶膜，在具有朝一定方向研磨的聚酰亚胺取向膜的三乙酰纤维膜上，用旋转喷涂法均匀地涂敷作为三氯甲烷20％溶液的聚酯系液晶聚合物。在使溶剂蒸发后，利用克林空气烘箱在140℃下进行15分钟的热处理。其结果，获得在与研磨方向平行的方向上液晶分子均匀向列取向的高分子液晶膜(膜厚2.42μm)。
用王子计测仪器(株)制造的自动双折射系统KOBRA-21ADH测定上述膜的内表面光程差，其值为530nm。此外，波长450nm的双折射值为波长590nm的双折射值的约1.13倍。
以这样形成的高分子液晶膜作为光学各向异性介质，在偏振板(サン リッツ(株)制造，偏振板9118)与蒸镀铝的反射板之间，通过粘合剂制成层积体。在从偏振板侧观察该层积体时，可以确认该层积体呈绿色，形成彩色反射型偏振板。在用ミノルタ(株)制造的分光测色计CM-3500d测定该反射型偏振板的反射光谱时，可得到图2所示的光谱。此外，色坐标为(0.3056、0.4331)。
(实施例2)按各自的相位滞后轴平行的方式层积四张内表面光程差为160nm的聚碳酸酯制成的延伸膜，在用王子计测仪器(株)制造的自动双折射系统KOBRA-21ADH测定时，该层积体的内表面光程差为637nm。此外，波长450nm的双折射值为波长590nm的双折射值的约1.10倍。
以层积上述延伸膜的层积体作为光学各向异性介质，在偏振板(サン リッツ(株)制造，偏振板9118)和蒸镀铝的反射板之间，通过粘合剂进行层积，在从偏振板侧观察该层积体时，可以确认形成呈粉红色的彩色反射型偏振板。在用ミノルタ(株)制造的分光测色计CM-3500d测定该反射型偏振板的反射光谱时，可得到图3所示的光谱。此外，色坐标为(0.3584、0.2769)。
(实施例3)以实施例1中使用的高分子液晶膜作为光学各向异性介质，在偏振板(サンリッツ(株)制造，偏振板9118)和蒸镀铝的反射板之间，通过粘合剂进行层积，制成彩色反射型偏振板，观察因偏振板吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴的组合角造成的颜色变化。
作为组合角的定义，把图4所示的偏振板吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴形成的角中构成锐角的角确定为组合角，相对于偏振板吸收轴，光学各向异性介质的相位滞后轴处于反时针旋转方向情况的符号为正(+)，而处于顺时针转动方向的情况为负(-)。
使组合角在-90度～+90度的范围内变化，用ミノルタ(株)制造的分光测色计CM-3500d测定各种情况下该反射型偏振板的反射光谱。图5表示测定的反射光谱的实例，此外，在表1中表示色坐标。组合角为0度、±90度时大致呈白色。此外，可观察出伴随着组合角的变化，颜色的浓淡变化，在±45度时绿色变得最浓。
在以上本发明的彩色反射型偏振板中，可以确认，通过变更偏振板吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴的组合角，使色相保持不变，可以调节色的浓淡。
而且，由实施例3判明，在某一浓度以上的浓度中，作为可以进行浓淡调整的组合角范围，期望在-30度～-60度的范围或+30度～+60度的范围。再有，在上述范围之外时，存在被发现的颜色因某一用途有过淡的情况，可能会降低作为彩色反射型偏振板的最大特征。
权利要求
1.一种彩色反射型偏振板，其特征在于，在反射板和偏振板之间至少配置一层在内表面上具有光程差的光学各向异性介质。
2.如权利要求1所述的彩色反射型偏振板，其特征在于，采用内表面的光程差在100nm-2000nm范围内的光学各向异性介质。
3.如权利要求1或2所述的彩色反射型偏振板，其特征在于，采用450nm的双折射值为590nm的双折射值的0.8～1.3倍范围内的光学各向异性介质。
4.如权利要求1、2或3所述的彩色反射型偏振板，其特征在于，这样进行配置，以便偏振板吸收轴与光学各向异性介质的相位滞后轴的组合角在30度～60度的范围内。
5.一种液晶显示元件，其特征在于，配有权利要求1所述的彩色反射型偏振板。
全文摘要
提供高品质且制造容易的彩色反射型偏振板。在反射板和偏振板之间配置在内表面上具有光程差的光学各向异性介质,构成彩色反射型偏振板。
文档编号G02B5/30GK1243960SQ9910989
公开日2000年2月9日 申请日期1999年6月30日 优先权日1998年6月30日
发明者西村凉 申请人:日石三菱株式会社