相位差膜、偏振片及液晶显示装置的制造方法
【技术领域】 本发明涉及一种相位差膜。另外，涉及一种使用相位差膜的偏振片及液晶显示装置。
【背景技术】 近年来，利用IPS (In-Place-Switching)模式的液晶显示装置的平板电脑或手机逐渐 被广泛使用。作为平板电脑或手机中所用的光学膜，例如正在研究使用光学各向异性层，该 光学各向异性层利用液晶化合物的取向。具体而言，记载有在透明基板的一个面上设有光 学各向异性层、在另一面上设有相位差层的相位差膜（专利文献1的图1等）。 另外，随着平板电脑或手机的薄型化的要求，对IPS模式的液晶显示装置中使用的相 位差膜的薄膜化要求也逐渐增高。作为使相位差膜薄膜化的技术，已知专利文献2。具体而 言，在专利文献2中公开了一种不需要介由粘结剂而直接将正C板与正A板或光学双轴性 板密合并层叠而成的相位差膜。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2009-86260号公报 专利文献2 :日本特开2012-255926号公报
【发明内容】
发明要解决的技术课题 在此，专利文献1中并未具体记载在光学各向异性层的表面上形成相位差层的方法。 就薄膜化的观点而言，要求可在光学各向异性层的表面上适当地形成相位差层。进而，关于 专利文献1中具体记载的实施例1，本发明人进行了追加试验，结果得知未必可获得充分的 正面对比度。 另外，关于专利文献2,本发明人对实施例1进行了追加试验，结果可确认到相对于无 相位差膜的形态而偏振片的补偿（视角的漏光）减少的倾向。然而得知，对于目前市售的 厚度为100 μ m左右的相位差膜而言，正面对比度大幅度地劣化。 本发明的目的在于解决上述课题，且其目的在于提供一种可提高液晶显示装置的正面 对比度的相位差膜。另外，本发明的目的在于提供一种使用所述相位差膜的偏振片及液晶 显示装置。 用于解决技术课题的方式 本发明人根据上述课题进行了深入研究，结果发现通过在具有至少2层的彼此邻接的 光学各向异性层的相位差膜中，将各光学各向异性层的固定前的取向状态、序参数及膜厚 设定为规定的范围，可解决上述课题。具体而言，通过以下的方式〈1>、优选为方式〈2>~ 〈17>解决了上述课题。 〈1> 一种相位差膜，具有第1光学各向异性层及位于第1光学各向异性层的表面上的第 2光学各向异性层， 第1光学各向异性层是将液晶化合物以水平取向状态固定而成，序参数为0.75~ 〇· 95,且层的厚度为0· 3~3. 0 μ m， 第2光学各向异性层是将液晶化合物以垂直取向状态固定而成，序参数为0. 60~ 0. 95,且层的厚度为0. 3~3. 0 μ m ;其中，所谓序参数OP是指，OP = (AM-A丄）Λ2Α丄+AN)， "AN"是指对相对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"是指对相对 于液晶化合物的取向方向而垂直地偏振的光的吸光度。 〈2>根据〈1>所述的相位差膜，其中，第1光学各向异性层为将液晶化合物以层列相的 状态固定而成的层。 〈3>根据〈1>或〈2>所述的相位差膜，其中，第2光学各向异性层为将液晶化合物以向 列相的状态固定而成的层。 〈4>根据〈1>至〈3>中任一项所述的相位差膜，其中，第1光学各向异性层满足下述式 (1)及式⑵； 式⑴ 100nm Re (550) 200nm 式⑵ 0· 8 彡 Nz 彡 1. 2 式（1)中，Re (550)表示波长550nm下的面内延迟； 式（2)中，Nz表示（nx-nz)/(nx-ny)，nx表示面内的慢轴方向的折射率，ny表示在面 内与nx正交的方向的折射率，nz表示与nx及ny正交的方向的折射率。 〈5>根据〈1>至〈4>中任一项所述的相位差膜，其中，第1光学各向异性层满足下述式 (3)； 式⑶ Re (450)/Re(650)<1 式（3)中，1^(450)及1^(650)分别表示波长45011111及65011111下的面内延迟。 〈6>根据〈1>至〈5>中任一项所述的相位差膜，其中，第1光学各向异性层含有流平剂。 〈7>根据〈1>至〈6>中任一项所述的相位差膜，其中，第2光学各向异性层含有垂直取 向剂。 〈8>根据〈1>至〈7>中任一项所述的相位差膜，其中，相位差膜的厚度为0. 6~6 μπι。 〈9>根据〈1>至〈8>中任一项所述的相位差膜，其中，第1光学各向异性层及第2光学 各向异性层分别含有棒状液晶化合物。 〈1〇>根据〈1>至〈9>中任一项所述的相位差膜，在支撑体上依序具有取向膜、第1光学 各向异性层及第2光学各向异性层。 〈11> 一种偏振片，具有偏振膜及〈1>至〈1〇>中任一项所述的相位差膜。 〈12>根据〈11>所述的偏振片，其中，在偏振膜的表面上设有第1光学各向异性层。 〈13> -种液晶显示装置，具有〈1>至〈10>中任一项所述的相位差膜或者如〈11>或 〈12>所述的偏振片。 〈14>根据〈13>所述的液晶显示装置，其为IPS模式用。 〈15>根据〈13>或〈14>所述的液晶显示装置，其在液晶显示装置的前侧具有如〈11>或 〈12>所述的偏振片。 〈16>根据〈15>所述的液晶显示装置，其在液晶显示装置的后侧的偏振膜与液晶单 元之间具有光学膜，所述光学膜的波长550nm下的面内延迟Re (550)为30~120nm，波长 550nm下的厚度方向的延迟Rth (550)为20~100nm。 〈17>根据〈16>所述的液晶显示装置，其中，在液晶显示装置的后侧所具有的光学膜具 有液晶化合物倾斜取向的光学各向异性层。 发明效果 根据本发明，可提供一种可提高液晶显示装置的正面对比度的相位差膜。另外，可提供 一种使用所述相位差膜的偏振片及液晶显示装置。
【附图说明】 图1为表示本发明的相位差膜的构成的一例的概略图。 图2为表示本发明的相位差膜的构成的另一例的概略图。 图3为表示本发明的相位差膜的构成的另一例的概略图。 图4为表示本发明的液晶显示装置的构成的一例的概略图。 图5为表示序参数与NI点及固化温度的关系的一例的图表。
【具体实施方式】 以下，对本发明进行详细说明。另外，在本申请说明书中，"~"是以包含其前后所述的 数值作为下限值及上限值的含义而使用。另外，本申请说明书中，关于数值范围或数值，应 解释为包含本发明所属的技术领域中容许的误差的数值范围及数值。 本申请说明书中，关于光学上的轴的关系，是指包含本发明所属的技术领域中容许的 误差。本申请说明书中，所谓"平行"、"正交"、"垂直"，是指在严格的角度±5°以下的范围 内。与严格的角度的误差优选为在小于±4°的范围内，更优选为在小于±3°的范围内。 本发明的相位差膜的特征在于：具有第1光学各向异性层及位于上述第1光学各向异 性层的表面上的第2光学各向异性层，上述第1光学各向异性层是将液晶化合物以水平取 向状态固定而成，序参数为〇. 75~0. 95,且层的厚度为0. 3~3. 0 μ m，上述第2光学各向 异性层是将液晶化合物以垂直取向状态固定而成，序参数为0. 60~0. 95。 通过设定为这种构成，可使相位差膜的厚度变薄，且在组装入液晶显示装置中时可达 成高的正面对比度。关于在第1光学各向异性层的表面上具有第2光学各向异性层的构成， 也记载于上述专利文献2中。然而，本发明人进行了研究，结果得知，专利文献2的实施例1 中记载的相位差膜的正面对比度未必充分。进一步对其理由进行了研究，结果得知其原因 在于正C板的取向的混乱。即，得知液晶化合物的取向性容易受到下部基材的影响，如专利 文献2 -样在正A板的表面上直接使用公知的技术直接涂布含有液晶化合物的涂布液而成 的层受到作为下部基材的正A板的影响。其结果，在正A板与上述直接涂布含有液晶化合 物的涂布液而成的层的界面部分，液晶化合物的取向混乱，设置于正A板的表面上的光学 各向异性层（正C板）无法达成规定的序参数。进而可推测，关于专利文献2中具体记载 的液晶化合物，由于正A板显示出向列性，因此原本的序参数低（0. 7左右），正面对比度进 一步降低。 在本发明中，不仅在第1光学各向异性层中使液晶化合物以高的取向秩序取向，而且 在第1光学各向异性层的表面的第2光学各向异性层中也使液晶化合物以高的取向秩序取 向，由此解决该问题。即，在使液晶化合物以高的秩序水平取向而成的第1光学各向异性层 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光学各向异性层，由此达成 组装入液晶显示装置中时的高的正面对比度。进而，通过设定为本发明的构成，也可提高液 晶显示装置的显示器的色调及上下对称性。 在此，在本发明中，以序参数来规定形成第1光学各向异性层及第2光学各向异性层的 液晶化合物的取向秩序度。在此，对序参数进行说明。为了产生光学异向性，必须进行光学 要素的取向。在此所谓光学要素是指产生折射率的异向性的光学要素，例如可列举：在规定 的温度范围内显示出液晶相的圆盘状或棒状的液晶分子、及通过延伸处理等进行取向的高 分子。根据一个光学要素所固有的双折射率、及该光学要素在统计学上以何种程度取向，来 决定光学材料整体的双折射。例如，由液晶化合物构成的光学各向异性层的光学异向性的 大小是由产生光学异向性的主要光学要素即液晶化合物所固有的双折射率、及液晶化合物 的统计学上的取向程度来决定。作为表示取向程度的参数，已知序参数S。取向序参数在如 晶体那样没有分布的情况下为1、在如液体状态那样完全无规的情况下为0。例如向列液晶 据说通常为0. 6左右的值。关于序参数S，例如在DE JEU，W. H.(著）"液晶的物性"（共立 出版、1991年、11页）中有详细记载，用下式表示。
[数学式1]
Θ为取向要素的平均取向轴方向与各取向要素的轴所成的角。 作为测定序参数的方法已知有偏振拉曼法、IR法、X射线法、萤光法、音速法等。 在光学各向异性层具有二色性的情况下，序参数可由下式较容易地求出。 OP = (Αμ-Α丄）/(2A丄+Αμ) "A!, "是指对相对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"是指对相对于液晶化合物的取向方向而垂直地偏振的光的吸光度。 序参数为表示液晶化合物的取向秩序度的指标之一，如"液晶聚合物的开发技术-高 性能/高功能化"（CMC出版）的5页或日本特开2008-297210号公报等中记载的，其是公 知的。 序参数的值越接近1，液晶化合物越规则地排列。即，序参数越接近1，越接近晶体性。 实质上显示出液晶性的序参数的最高值为0. 95左右。因此，本发明的第1光学各向异性层 及第2光学各向异性层的序参数的上限值设定为0. 95。 另外，吸光度可由"吸光度=1 一透射度"来求出。 另外，本发明的序参数的具体测定方法如下。 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，并经过干燥、紫 外线固化工艺而使膜成为硬膜。将分光光度计的入射光的偏振方向与该液晶硬膜垂直地固 定，分别测定使液晶薄膜的取向方向垂直时和水平时的光谱（吸光度），减去另外测定的石 英玻璃的偏振吸收光谱（吸光度），得到A丄、A| |。将其通过上述序参数的公式算出。 另外可知，该序参数与在2片正交尼科耳配置的偏振片之间配置相位差膜时的正面方 向、倾斜方向的退偏度强烈相关。 退偏度与搭载于液晶显示器时的对比度有密切关系，市场上期望控制该退偏度。关于 退偏度，除了膜的散射性能外，膜所具有的慢轴和偏振轴也发生变化。通过使液晶的序参数 降低，液晶分子发生微小的取向波动，因此通过光散射，可能会使退偏度降低。在此，退偏度 优选为0. 000080以下，更优选为0. 000025以下，进一步优选为0. 000024以下，更进一步优 选为0.000022以下。通过设为这种退偏度，能够更有效地发挥本发明的效果。退偏度D是 指 D = Lmin/Lmax-L0min/L0max Lmin为配置于正交尼科耳状态的2片偏振片之间的相位差膜的最小亮度。 Lmax为配置于平行尼科耳状态的2片偏振片之间的相位差膜的最大亮度。 L(jmin为正交尼科耳状态的2片偏振片的最小亮度。 L#aX为平行尼科耳状态的2片偏振片的最大亮度。 本发明人等对使用了高序参数液晶化合物的膜的正面对比度变化的原因进行了调査， 结果发现与相位差膜的退偏度相关。即发现了，通过减小退偏度，能够改善正面对比度。进 一步详细研究的结果发现，由于相位差膜的液晶的取向波动，取向有序度（序参数）有减小 的倾向且有容易发生光散射的倾向。发现了通过改善该序参数，退偏度得到改善，将本发明 的相位差膜组装入液晶显示装置时的正面对比度得到显著改善。 作为提高本发明的相位差膜的倾斜方向的退偏度的方法，有例如在形成光学各向异性 层时，如上所述，选择特定的液晶化合物并以规定的混合比率含有2种以上的液晶化合物， 或者含有规定的添加剂，或者使用于取向固化的紫外线照射的温度最优化，或者通过使用 于取向干燥的温度最优化等来提高退偏度。其结果，能够降低取向波动导致的液晶的光散 射所引起的对比度（CR)的降低。 另外，发明人研究的结果发现，如图5表示的C-板的情况下的一个例子那样，液晶化合 物的NI点（Nematic-Isotropic转变温度）越高，序参数越有增高的倾向。 另外，同样地求出序参数与使用NI点相同的液晶化合物使其取向固化的温度的相关 性时，还发现使其取向固化的温度越低、序参数越有增高的倾向。 作为通常对液晶显示装置的正面对比度造成影响的物性，已研究了相位差膜的雾度。 雾度是以相位差膜的总透射光相对于扩散光源的总光量之比来表示。本发明人等进行了研 究，结果如下述表1所示，利用雾度无法充分检测正面对比度之差，另外，实际的液晶显示 装置中，自扩散光源通过偏振片而偏振的光入射至相位差膜中，因此有时测定结果与实际 的测定系统不同。本发明的退偏度为使实际偏振的光入射的测定系统，因此与液晶显示装 置的正面对比度相关，测定系统的改善也非常有助于本发明。 以下，示出分别改变液晶化合物的NI点、紫外线固化温度的样品的退偏度的测定结果 的一例。
[表
以下，对第1光学各向异性层及第2光学各向异性层进行详细说明。 〈第1光学各向异性层〉 本发明的第1光学各向异性层的特征在于：其是将液晶化合物以水平取向状态固定而 成，序参数为0. 75~0. 95,且层的厚度为0. 3~3. Ο μ m。就制造适应性的观点而言，第1 光学各向异性层的序参数优选为0. 80~0. 90,更优选为0. 84~0. 90。满足这种序参数的 层优选为将液晶化合物以层列相的状态固定而成的层。关于第1光学各向异性层的制造方 法的详细情况在后文叙述。 本发明中所用的第1光学各向异性层的层厚度为0. 3~3. 0 μm。在第1光学各向异 性层的厚度小于0. 3 μπι或厚于3. 0 μπι时，就控制所成膜的第1