專利名稱：彩色反射型偏振板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色反射型偏振板和配有該偏振板的液晶顯示元件。
近年來，伴隨著液晶顯示元件的迅速普及，即使在游戲機(jī)、鐘表、移動(dòng)電話這樣的講究設(shè)計(jì)性的領(lǐng)域，也可以采用液晶顯示元件。在這類用途中，盡管對(duì)于偏振板彩色化的需要不斷提高，但卻處于沒有滿足設(shè)計(jì)要求的彩色偏振板的狀態(tài)。
一般來說，在液晶顯示元件中廣泛使用的偏振板是把碘和色素浸漬在聚乙烯醇那樣的塑料中后，通過延伸等工藝，利用使碘分子和色素分子在一定方向取向而獲得的直線雙色性的偏振板(光學(xué)部件的使用方法和注意點(diǎn)，p.51，オプトニクス社、ISBN4-900474-03-7)。在這種偏振板中，為了使入射光內(nèi)平行于分子取向方向的成分被吸收，在進(jìn)行彩色化中，需要有選擇地僅吸收期望帶寬的光的色素分子。此外，為了尋求色素分子中高效率的直線雙色性、高溫度高濕度下的穩(wěn)定性等，存在能夠利用的色素受到限制的問題。此外，在制造工藝中，由于必須進(jìn)行使色素分子浸漬的處理，所以還存在為了制造不同的顏色，使浸漬處理復(fù)雜化的問題。
作為不使用上述色素，而用光學(xué)方法獲得彩色偏振板的方法之一，有利用膽甾醇型液晶的圓偏振選擇性的方法。
膽甾醇型液晶具有可選擇地僅反射特定波長(zhǎng)的光的性質(zhì)，并且已提出了利用該性質(zhì)的彩色偏振板(例如，特開平1-133003號(hào)公報(bào))。
但是，在通常的膽甾醇型液晶中，因具有鏡面反射性質(zhì)所以存在目視性差的問題。此外，在利用膽甾醇型液晶的方法中，盡管有反射光的色純度高的優(yōu)點(diǎn)，但因存在無缺陷和無取向混亂的均勻的膽甾醇型液晶的批量生產(chǎn)困難的基本問題，所以不能說該方法是簡(jiǎn)單的方法。
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明專門研究了光學(xué)各向異性介質(zhì)的光學(xué)特性的結(jié)果，從而完成了本發(fā)明。
一般來說，眾所周知，在光學(xué)各向異性介質(zhì)內(nèi)部，由于因傳播方向不同折射率有所不同，所以在入射光和射出光之間產(chǎn)生相位差(雙折射現(xiàn)象)。在這種介質(zhì)中射入直線偏振光的情況下，通常變?yōu)闄E圓偏振光射出，但特別是在光學(xué)各向異性介質(zhì)的內(nèi)表面相位差為90度時(shí)，在射入直線偏振光的情況下就被轉(zhuǎn)換成圓偏振光，此外，在射入圓偏振光的情況下，就被轉(zhuǎn)換成直線偏振光。并且，當(dāng)該介質(zhì)的相位差為180度時(shí)，直線偏振光雖不受影響，但在射入圓偏振光的情況下，射出其旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)的圓偏振光。
此外，用上述光學(xué)各向異性介質(zhì)產(chǎn)生的相位差還依賴于入射光的波長(zhǎng)。就是說，即使在某些波長(zhǎng)中產(chǎn)生90度相位差的情況下，仍存在相位差不為90度的波長(zhǎng)。其中，波長(zhǎng)與相位差的關(guān)系由光學(xué)各向異性介質(zhì)的光程差(雙折射×實(shí)際膜厚度)和雙折射波長(zhǎng)分散來決定。
本發(fā)明者利用上述光學(xué)各向異性介質(zhì)中的光學(xué)性質(zhì)發(fā)明了本發(fā)明的彩色反射型偏振板。
就是說，本發(fā)明的第一方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，在內(nèi)表面中使用光程差在100nm～2000nm范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
此外，本發(fā)明的第二方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，使用內(nèi)表面的光程差在100nm～2000nm范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
此外，本發(fā)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處的雙折射值為590nm處的雙折射值的0.8～1.3倍范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
此外，本發(fā)明的第四方案涉及上述彩色反射型偏振板，其特征在于，這樣進(jìn)行配置，以便偏振板吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸的組合角在30度～60度的范圍內(nèi)。
再有，本發(fā)明的第五方案涉及其特征為配有上述彩色反射型偏振板的液晶顯示元件。


圖1表示本發(fā)明的彩色反射型偏振板的結(jié)構(gòu)和原理圖。
圖2表示實(shí)施例1記載的反射光譜。
圖3表示實(shí)施例2記載的反射光譜。
圖4是實(shí)施例3記載的偏振板與光學(xué)各向異性介質(zhì)的組合角的說明圖。
圖5表示實(shí)施例3記載的反射光譜。
下面，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
圖1是說明本發(fā)明的彩色反射型偏振板的結(jié)構(gòu)和原理圖。圖1(A)是表示作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，使用相對(duì)于某些波長(zhǎng)相位差達(dá)到90度的λ/4板的情況下，反射光量達(dá)到最小情況的圖。與此相對(duì)，圖1(B)是表示在使用相位差達(dá)到180度的λ/2板的情況下，反射光量達(dá)到最大情況的圖。此外，圖1(C)是表示作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，使用一般的相位差板的情況下，反射光量由相位差板的相位差確定的情況的圖。
下面，說明通過改變光學(xué)各向異性介質(zhì)的光程差，可以控制上述本發(fā)明的彩色反射型偏振板中的特定波長(zhǎng)光的反射光量。換句話說，通過適當(dāng)選擇具有合適的光程差和雙折射波長(zhǎng)分散的光學(xué)各向異性介質(zhì)，可以任意地改變反射光量的分光特性。就是說，本發(fā)明的彩色反射型偏振板利用控制波長(zhǎng)間的反射光量可以產(chǎn)生任意的反射色。
作為供給本發(fā)明的光學(xué)各向異性介質(zhì)，可以是在內(nèi)表面上具有光程差的光學(xué)各向異性介質(zhì)，但并不限定于此，滿足以下說明的參數(shù)的光學(xué)各向異性介質(zhì)具有更顯著的效果。
首先，作為光學(xué)各向異性介質(zhì)的內(nèi)表面光程差，通常期望在100～2000nm的范圍內(nèi)，在200～1500nm范圍內(nèi)較好，在300～750nm范圍內(nèi)更好。
此外，期望光學(xué)各向異性介質(zhì)的450nm處的雙折射值一般為590nm處的雙折射值的0.8～1.4倍范圍內(nèi)，在0.9～1.3倍范圍內(nèi)較好，而在1.0～1.2倍范圍內(nèi)更好。
作為具有如上所述參數(shù)的光學(xué)各向異性介質(zhì)，例如利用低分子液晶和/或高分子液晶就可以得到。
作為使用低分子液晶的實(shí)例，例如在使填充該液晶的各向同性透明基板單元、在具有光重合性或熱重合性官能團(tuán)的低分子液晶取向后，可以把利用光和熱反應(yīng)得到的液晶膜、在載體中分散低分子液晶粒的液晶分散膜等作為光學(xué)各向異性介質(zhì)來使用。
作為低分子液晶，在種類和組成比例等上并無特別的限定，作為示例，可以列舉出在本領(lǐng)域公知的例如苯基衍生物、苯基苯甲酸酯衍生物、芪衍生物等眾所周知的カラミテイツク(棒狀)液晶化合物，三鄰亞苯衍生物、三苯基苯衍生物等ティスコティシク(圓盤狀)液晶化合物等。
作為使用高分子液晶的實(shí)例，例如使高分子液晶在液晶狀態(tài)下取向后，通過冷卻至液晶轉(zhuǎn)移點(diǎn)以下的溫度，將固定該取向狀態(tài)得到的高分子液晶膜、具有光重合性官能團(tuán)的高分子液晶進(jìn)行同樣的取向后，也可以把利用光反應(yīng)固定取向狀態(tài)得到的光交聯(lián)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組成物的液晶膜等作為光學(xué)各向異性介質(zhì)來使用。再有，作為被固定的取向狀態(tài)，并無特別限定，但通常期望將向列取向或扭轉(zhuǎn)向列取向固定。特別是在將扭轉(zhuǎn)向列取向固定的情況下，通過控制該扭轉(zhuǎn)角，可以改變外表的雙折射波長(zhǎng)分散等，進(jìn)一步顯著地展示本發(fā)明的效果。
作為如上所述的高分子液晶，對(duì)于種類和組成比例等并無特別限定，作為示例可以列舉出在本領(lǐng)域中公知的例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚丙二酸等側(cè)鏈型高分子液晶，聚酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯、酰胺、聚酰亞胺等主鏈型高分子液晶。尤其從透明性、使用性、取向性等觀點(diǎn)看，作為優(yōu)選的物質(zhì)可以列舉出液晶性聚酯。
作為以上的低分子液晶和/或高分子液晶，并不限于易溶性或正溫性，在膜化處理等表面上，期望使用正溫性的這種液晶。
此外，作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，也可以使用高分子延伸膜。作為該膜的材料，可以例舉出聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、多芳基、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、三乙酰纖維素、二乙酰纖維素和聚乙烯乙基乙烯醇，但并不限于此。
而且，作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，最好可以使用將由上述高分子延伸膜的材料與高分子液晶和/或低分子液晶的混合物構(gòu)成的材料進(jìn)行膜化的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
接著，作為供給本發(fā)明的反射板，并無特別限定，可用于反射型液晶顯示元件等，例如，可以將蒸鍍鋁和銀等金屬的反射板、電介質(zhì)多層膜、鏡等用于本發(fā)明。
再有，作為構(gòu)成本發(fā)明彩色反射型偏振板的偏振板，并無特別限定，例如可以將吸收型片狀偏振鏡、反射型片狀偏振鏡、層疊板、格蘭-湯姆遜棱鏡和格蘭-弗考棱鏡那樣的光學(xué)棱鏡等用于本發(fā)明，但從厚度和使用容易性上看，片狀偏振鏡較好。
再有，在上述偏振板和反射板之間配置光學(xué)各向異性介質(zhì)時(shí)，通過把偏振板的吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸的組合角通常按作為絕對(duì)值的30～60度范圍配置，可以顯著地呈現(xiàn)本發(fā)明的效果。
實(shí)施例(實(shí)施例1)為了獲得高分子液晶膜，在具有朝一定方向研磨的聚酰亞胺取向膜的三乙酰纖維膜上，用旋轉(zhuǎn)噴涂法均勻地涂敷作為三氯甲烷20％溶液的聚酯系液晶聚合物。在使溶劑蒸發(fā)后，利用克林空氣烘箱在140℃下進(jìn)行15分鐘的熱處理。其結(jié)果，獲得在與研磨方向平行的方向上液晶分子均勻向列取向的高分子液晶膜(膜厚2.42μm)。
用王子計(jì)測(cè)儀器(株)制造的自動(dòng)雙折射系統(tǒng)KOBRA-21ADH測(cè)定上述膜的內(nèi)表面光程差，其值為530nm。此外，波長(zhǎng)450nm的雙折射值為波長(zhǎng)590nm的雙折射值的約1.13倍。
以這樣形成的高分子液晶膜作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，在偏振板(サン リッツ(株)制造，偏振板9118)與蒸鍍鋁的反射板之間，通過粘合劑制成層積體。在從偏振板側(cè)觀察該層積體時(shí)，可以確認(rèn)該層積體呈綠色，形成彩色反射型偏振板。在用ミノルタ(株)制造的分光測(cè)色計(jì)CM-3500d測(cè)定該反射型偏振板的反射光譜時(shí)，可得到圖2所示的光譜。此外，色坐標(biāo)為(0.3056、0.4331)。
(實(shí)施例2)按各自的相位滯后軸平行的方式層積四張內(nèi)表面光程差為160nm的聚碳酸酯制成的延伸膜，在用王子計(jì)測(cè)儀器(株)制造的自動(dòng)雙折射系統(tǒng)KOBRA-21ADH測(cè)定時(shí)，該層積體的內(nèi)表面光程差為637nm。此外，波長(zhǎng)450nm的雙折射值為波長(zhǎng)590nm的雙折射值的約1.10倍。
以層積上述延伸膜的層積體作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，在偏振板(サン リッツ(株)制造，偏振板9118)和蒸鍍鋁的反射板之間，通過粘合劑進(jìn)行層積，在從偏振板側(cè)觀察該層積體時(shí)，可以確認(rèn)形成呈粉紅色的彩色反射型偏振板。在用ミノルタ(株)制造的分光測(cè)色計(jì)CM-3500d測(cè)定該反射型偏振板的反射光譜時(shí)，可得到圖3所示的光譜。此外，色坐標(biāo)為(0.3584、0.2769)。
(實(shí)施例3)以實(shí)施例1中使用的高分子液晶膜作為光學(xué)各向異性介質(zhì)，在偏振板(サンリッツ(株)制造，偏振板9118)和蒸鍍鋁的反射板之間，通過粘合劑進(jìn)行層積，制成彩色反射型偏振板，觀察因偏振板吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸的組合角造成的顏色變化。
作為組合角的定義，把圖4所示的偏振板吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸形成的角中構(gòu)成銳角的角確定為組合角，相對(duì)于偏振板吸收軸，光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸處于反時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向情況的符號(hào)為正(+)，而處于順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向的情況為負(fù)(-)。
使組合角在-90度～+90度的范圍內(nèi)變化，用ミノルタ(株)制造的分光測(cè)色計(jì)CM-3500d測(cè)定各種情況下該反射型偏振板的反射光譜。圖5表示測(cè)定的反射光譜的實(shí)例，此外，在表1中表示色坐標(biāo)。組合角為0度、±90度時(shí)大致呈白色。此外，可觀察出伴隨著組合角的變化，顏色的濃淡變化，在±45度時(shí)綠色變得最濃。
在以上本發(fā)明的彩色反射型偏振板中，可以確認(rèn)，通過變更偏振板吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸的組合角，使色相保持不變，可以調(diào)節(jié)色的濃淡。
而且，由實(shí)施例3判明，在某一濃度以上的濃度中，作為可以進(jìn)行濃淡調(diào)整的組合角范圍，期望在-30度～-60度的范圍或+30度～+60度的范圍。再有，在上述范圍之外時(shí)，存在被發(fā)現(xiàn)的顏色因某一用途有過淡的情況，可能會(huì)降低作為彩色反射型偏振板的最大特征。
權(quán)利要求
1.一種彩色反射型偏振板，其特征在于，在反射板和偏振板之間至少配置一層在內(nèi)表面上具有光程差的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色反射型偏振板，其特征在于，采用內(nèi)表面的光程差在100nm-2000nm范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
3.如權(quán)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的雙折射值為590nm的雙折射值的0.8～1.3倍范圍內(nèi)的光學(xué)各向異性介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的彩色反射型偏振板，其特征在于，這樣進(jìn)行配置，以便偏振板吸收軸與光學(xué)各向異性介質(zhì)的相位滯后軸的組合角在30度～60度的范圍內(nèi)。
5.一種液晶顯示元件，其特征在于，配有權(quán)利要求1所述的彩色反射型偏振板。
全文摘要
提供高品質(zhì)且制造容易的彩色反射型偏振板。在反射板和偏振板之間配置在內(nèi)表面上具有光程差的光學(xué)各向異性介質(zhì),構(gòu)成彩色反射型偏振板。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1243960SQ9910989
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1999年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月30日
發(fā)明者西村涼 申請(qǐng)人:日石三菱株式會(huì)社