CN101283296A - 圆偏振器、其制造方法、光学膜、液晶显示装置以及电致发光装置 - Google Patents

圆偏振器、其制造方法、光学膜、液晶显示装置以及电致发光装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种圆偏振器，至少包括光学各向异性元件、透射保护膜和夹在两者间的偏振元件，光学各向异性元件包括取向在三乙酸纤维素膜上的液晶层并在可见光区域中具有约1/4波长的延迟，液晶层包括固定了的扭曲向列型取向的液晶膜。这种圆偏振器通过简化了层结构而减少了厚度并且不会产生诸如在升温和湿度条件下的层剥离的缺陷，使其能自由设定光学各向异性元件的取向轴方向的角度，该光学各向异性元件包括液晶层，该液晶层具有相对于偏振元件的吸收轴固定的扭曲取向，因此均为延长膜形式的光学各向异性元件和偏振元件可以彼此连续地进行层压。

Description

圆偏振器、其制造方法、光学膜、液晶显示装置以及电致发光装置
技术领域
本发明涉及一种包括固定扭曲向列型排列的液晶膜的圆偏振器、制造这种圆偏振器的方法、包括这种圆偏振器的光学膜，还涉及包括这种圆偏振器或光学膜的的液晶显示装置以及包括这种圆偏振器或光学膜的电致发光装置(以下称为“EL装置”)，该电致发光装置可用于自发光平板显示装置以及各种发光体或照明单元中，尤其是具有极好的可视性的有机EL装置中。
背景技术
圆偏振器已经被用来增强液晶显示装置或有机EL装置的图像质量，因而已发挥工业上的重要作用。
例如，描述将圆偏振器用于液晶显示装置。
已知液晶显示装置被分成透射型液晶显示装置和反射型液晶显示装置，前者包括一对线性偏振器以及位于两者间的液晶单元，利用背光来显示图像；后者中设置有反射镜来代替背光，以利用外部光显示图像。替代地，由于液晶显示装置可在室外时提供反射图像以及在黑暗的室内环境中提供极好的透射图像，有人提出使用半透射反射半透射反射型(transflective)液晶显示装置，其中，在其中包含在透射一部分入射光的半透射反射半透射反射器中的液晶单元夹在一对线性偏振器中，并设置了背光(专利文献1)。当关闭背光时该显示装置可用作反射装置(反射模式)而在黑暗环境中打开背光时可用作透射装置(透射模式)。
该半透射反射半透射反射液晶显示装置在反射模式时使用一片偏振器来显示图像，在透射模式时使用两片偏振器来显示图像，因而需要具有圆偏振圆偏振光来入射到液晶单元上。因此，必须在两个偏振器和液晶单元之间设置延迟膜。
接下来，描述将圆偏振器用于有机EL装置。
已经对EL装置的用途进行深入的研究和开发，该EL装置中在电极之间设置了发光层并且在施加电压时发光，其可用作各种光源，诸如平板型照明单元、光纤的光源、液晶显示器和液晶投影仪的背光以及其他显示装置的光源。更具体地，有机EL装置具有极好的照明效率、低电压驱动性、轻质以及低制造成本，因此近来被认为是非常受关注的装置。
EL装置分别从阴极和阳极注入电子和空穴，使得电子和空穴在发光层种复合，由此发出与发光层的发光特性相对应的可见光。由于ITO在目前符合条件的透明导电材料中具有最大的导电率以及具有较大的功函数，并能提供高的空穴注入效率，因此适宜用作阳极。虽然阴极可以是任意金属电极，但是考虑到电子注入效率以及功函数，诸如Mg、MgAg、MgIn、Al和LiAl的材料被用作阴极。这些金属材料均具有较高光反射率，因而除了起到电极(阴极)的作用外还具有反射发光层发出的光来增强出射光强度(亮度)的作用。也就是说，发射到阴极方向上的光在作为阴极的金属材料的表面上被镜面反射，随后穿过透明ITO电极(阳极)而出射。
具有这种结构的有机EL装置的阴极具有强的光反射率，并因而在装置不发出光时也能提供非常显著的外部光反射。就是说，有机EL装置的最重要的问题是由于其过分地反射在其镜面上的室内照明而导致无法在较亮的地方显示黑的颜色，因而其日常对比度过低而无法用作显示装置的光源。
然而，利用EL装置的阴极是平坦的和光滑的镜面这点，通过设置圆偏振器可很大地阻止外部光线在阴极上反射。已知圆偏振器可用来防止外部光线在镜面上反射，并且也知道圆偏振器可用于有机EL装置(专利文件No.2和3)。
已知通常通过层压偏振器和在可见光区域具有1/4波长延迟的延迟膜来制造圆偏振器。然而，仍存在以下问题：用来层压偏振器和延迟膜的粘性层部分将增大圆偏振器的厚度，并且当在制造期间将制得的圆偏振器卷起成卷轴形式时该粘性层还将减少每一卷中圆偏振器的量，导致较低的生产率并增大得到的液晶面板的厚度。此外，圆偏振器还具有当温度或湿度升高的条件下时偏振器和延迟膜的界面之间将出现剥离的缺点，这是因为圆偏振器是由受热或潮湿时具有不同膨胀度和收缩性的不同层构成的。常规地，大多数延迟膜包括通过将聚碳酸酯等单轴拉伸并取向以延长(elongate)形式制得的聚合物膜，延长膜的取向轴通常受到拉伸方向也就是加工方向(MD)的限制。更具体地，由于难以根据意愿控制聚合物的取向，因此拉伸取向的延迟膜的光学特性的自由度是受到限制的。另一方面，偏振器还由诸如聚乙烯醇的单轴拉伸膜形成，并且其延长形式的吸收轴通常限于加工方向(MD)。因此，通过连续层压延长偏振器和延长延迟膜来制造圆偏振器的方法限于这种特殊的情况，其中偏振器的吸收轴与延迟膜的取向轴相平行。
通常，当通过组合吸收型的线性偏振器和由单轴拉伸膜形成的1/4波长板来制造圆偏振器时，必须将它们进行层压，使得它们的光轴彼此以45度角或135度角交叉。然而，为了将轴设置在45或135度的交叉角上而不是与之平行，均为延长形式的偏振器和延迟膜必须被切割成片状进行层压，这将出现制造步骤变得复杂以及生产率降低的问题。如上所述，没有充分满足对于圆偏振器的如下需求，即该偏振器的吸收轴和延迟膜的定向轴可有各种不同设置，并且具有优良的光学性能。
专利文献No.4和5提出一种光学各向异性元件，其中定向并固定了液晶聚合物。此外，专利文件No.6和7提出由固定扭曲向列型取向的液晶膜形成的1/4波长板。使用这种液晶聚合物可将定向轴调节成任意角度，并因而使得可能通过连续层压这些延长膜形式的聚合物来制造各种圆偏振器。然而，这些圆偏振器仍然具有如上所述的缺点，也就是增大了偏振器的厚度，并且当温度或湿度升高时偏振器和光学各向异性元件之间的界面将发生剥离。
专利文件No.1：日本特开平10-206846
专利文件No.2：日本特开平8-321381
专利文件No.3：日本特开平9-127885
专利文件No.4：日本特开平4-57017
专利文件No.5：日本特开平6-242317
专利文件No.6：日本特开2002-48917
专利文件No.7：日本特开2004-309904
发明内容
本发明的一个目标是提供一种圆偏振器，其可通过简化层结构来抑制厚度，并且没有诸如当温度或湿度升高时发生剥离的缺点，该圆偏振器可通过连续层压延长膜形式的偏振器和延长膜形式的包含固定扭曲向列型取向的液晶层的光学各向异性元件来制得，可相对于偏振器的吸收轴以任意角度设置光学各向异性元件的取向轴；还提供了制造该圆偏振器的方法、包含该圆偏振器的光学膜、以及用于自发光平板显示器和各种发光体和照明单元的液晶显示器装置及有机EL装置，这些装置均包含该圆偏振器。
也就是说，根据本发明的第一方面，提供了一种至少包括光学各向异性元件、透射保护膜和夹在两者之间的偏振元件的圆偏振器，该光学各向异性元件包括在三乙酸纤维素膜上取向了的、并在可见光区域中具有约1/4波长延迟的液晶层，该液晶层包括固定扭曲向列型取向的液晶膜。
根据本发明的第二方面，提供了第一方面中的圆偏振器，其中将对于550nm波长光的双折射Δn与液晶膜的厚度d(nm)的乘积设置在大于等于140nm并且小于等于300nm的范围内，将扭曲角设置在大于等于30度并且小于等于85度的范围内。
根据本发明的第三方面，提供了第二方面中的圆偏振器，其中对于550nm波长光的双折射Δn与液晶膜的厚度d(nm)的乘积以及液晶膜的扭曲角的组合满足以下某一条件：
(1)大于等于155nm并且小于等于175nm，大于等于40度并且小于等于50度；
(2)大于等于176nm并且小于等于216nm，大于等于58度并且小于等于70度；
(3)大于等于230nm并且小于等于270nm，大于等于70度并且小于等于80度。
根据本发明的第四方面，提供了第一至第三方面中任一种的圆偏振器，其中液晶膜是通过将液晶状态的液晶材料取向成扭曲向列型取向然后冷却材料使得取向并在玻璃态固定而制成的液晶膜。
根据本发明的第五方面，提供了第一至第三方面中任一种的圆偏振器，其中液晶膜是通过将液晶状态的液晶材料取向成扭曲向列型取向然后通过光或热的交联反应来固定这种取向制成的液晶膜。
根据本发明的第六方面，提供了第一至第五方面中任一种的圆偏振器，其中该圆偏振器的厚度小于等于250μm。
根据本发明的第七方面，提供了第一至第六方面中任一种的圆偏振器，其中光学各向异性元件是皂化了的。
根据本发明的第八方面，提供了第一至第七方面中任一种的圆偏振器，其中在液晶层表面设有透射覆盖层。
根据本发明的第九方面，提供了第八方面的圆偏振器，其中透射覆盖层由丙烯酸树脂制成。
根据本发明的第十方面，提供了第一至第九方面中任一种的圆偏振器，其中液晶层任一表面附近的液晶分子的取向方向不与加工方向相平行。
根据本发明的第十一方面，提供了第一至第十方面中任一种的圆偏振器，其中光学各向异性元件、透射保护膜和偏振器均是延长膜形式的。
根据本发明的第十二方面，提供了一种第一至第十一方面中任一种圆偏振器的制造方法，包括在三乙酸纤维素膜上形成液晶层后，在液晶层表面上设置透射覆盖层以形成光学各向异性元件，然后皂化光学各向异性元件，并通过粘性层以使偏振元件夹在光学各向异性元件和透射保护膜之间方式进行层压。
根据本发明的第十三方面，提供了一种包括第一至第十一方面中任一种的圆偏振器和胆甾型液晶膜的光学膜。
根据本发明的第十四方面，提供了一种包括第一至第十一方面中任一种圆偏振器的液晶显示装置，该圆偏振器设置在液晶单元的至少一个侧面上。
根据本发明的第十五方面，提供了一种包括第十三方面的光学膜的液晶显示装置，该光学膜设置在液晶单元的至少一侧上。
根据本发明的第十六方面，提供了一种包括第一至第十一方面中任一中圆偏振器的电致发光装置。
根据本发明的第十七方面，提供了一种第十六方面中的电致发光装置，包括设置在圆偏振器和发光层之间的光漫射层。
在本发明中，利用光学各向异性元件作为偏振元件的保护膜来制造圆偏振器。由此，与将光学各向异性元件粘附在其中偏振元件的两侧均被三乙酸纤维素膜保护的偏振器上的情况相比可以减少构成圆偏振器的层的数量。因此，圆偏振器将受到温度或湿度引起的各层的收缩变形的较少影响，并可克服层之间界面发生诸如剥离的缺陷。然而，将通过仅在三乙酸纤维素膜上形成液晶层而制得的光学各向异性元件粘附在偏振元件上是困难的。在本发明中，通过皂化光学各向异性元件来解决这个问题，因而使得可能完全实现本发明的目的。
以下将更详细地描述本发明。
形成用于本发明圆偏振器中的光学各向异性元件的液晶层可通过在取向基板上将液晶聚合物取向，以及将聚合物冷却到玻璃相变温度(Tg)或更低来固定取向而制得。这种液晶聚合物是热致型(thermotropic)液晶聚合物，当熔融时可显示出液晶性。当将其从熔融状态(液晶状态)冷却到玻璃相变温度(Tg)或更低时，向温性液晶聚合物必须维持液晶相的分子排列。
当熔融时液晶聚合物的液晶相可以是任意的分子排列，诸如层列型、向列型、扭曲向列型、胆甾型或所谓混合取向型，其中分子在取向基板和空气界面附近分别被取向为的平行取向(homogeneous aligment)或垂直取向(homeotropic alignment)，液晶聚合物的平均指向矢(director)是从层的法线方向倾斜开的。
液晶聚合物可以是各种主链型液晶聚合物、侧链型液晶聚合物或它们的混合物。主链型液晶聚合物包括以聚酯类、聚酰胺类、聚碳酸酯类、聚酰亚胺类、聚氨酯类、聚苯并咪唑类、聚苯并恶唑类、聚苯并噻唑类、聚甲亚胺类、聚酰胺酯类、聚酯碳酸酯类、以及聚酯酰亚胺类的液晶聚合物及其混合物。在这些化合物中，优选赋予液晶性的介晶基团(mesogen group)与聚亚甲基、聚乙烯氧化物和聚亚甲基的柔性链彼此交替结合的半芳香族类(semiaromatic)聚酯类液晶聚合化合物且诸如、或没有柔性链的全芳香族类聚酯类聚合化合物。侧链型液晶聚合物的例子包括这样的聚合物：其中作为侧链的介晶基团连接至具有直链或环状主链的物质，诸如聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、聚乙烯基类、聚硅氧烷类、聚醚类、聚丙二酸类以及聚酯类化合物及其混合物。在这些化合物中，优选侧链型液晶聚合物和在主链与侧链上均有介晶基团的分子结构的液晶聚合物，侧链型液晶聚合物中赋予液晶性的介晶基团通过通过柔性链的间隔基连接至主链。
为了诱导扭曲向列型取向，优选加入含有手性掺杂剂或具有至少一种手性结构单元的各种液晶物质或非液晶物质的液晶材料。
手性结构单元的例子包括选自以下的单元：含有2-甲基-1，4-丁三醇、2，4-戊二醇、1，2-丙二醇、2-氯-1，4-丁三醇、2-氟-1，4-丁三醇、2-溴-1，4-丁三醇、2-乙基-1，4-丁三醇、2-丙基-1.4-丁三醇、3-甲基己二醇、3-甲基己二酸、纳普罗森衍生物、樟脑酸、二萘酚、薄荷醇、胆甾族的结构单元或其衍生物(例如双乙酸基化合物等的衍生物)，上述各种单元均具有光学活性。以上举出的二醇可以是R型或S型或其混合物。这些结构单元仅仅是举例而不对本发明做出限制。
只要当它们处于液晶状态时或当它们处于被冷却到液晶相变温度或更低温以被取向和固定的状态时，通过引入交联基或与交联剂混合后，低聚物和低分子量液晶化合物是热或光交联聚合的，那么这些低聚合和低分子量液晶化合物也包括在本发明确定的液晶聚合物的范围内。甚至可以使用盘状(discotic)液晶化合物而不会出现问题。通常使用显示光学正性或负性单轴性的液晶聚合物。根据光学各向异性元件所需要的功能适当地选择它们的光学特性。对于扭曲向列型聚合物液晶层来说，优选使用显示正性单轴性的液晶聚合物。
低分子量液晶化合物的例子包括席夫碱类、联苯类、三联苯类、酯类、硫酯类、芪类、二苯乙炔类、氧化偶氮类、氮类、环己基苯类、嘧啶类、环己基环己胺类、苯均三酸基类、三亚苯基类、三聚茚类(truxene)、酞菁类、以及卟啉类分子链结构及其混合物。
液晶聚合物的Tg影响其取向和固定后的取向稳定性，因而优选是室温或更高温，更优选50℃或更高温。可通过选择用作液晶聚合物的单体类型、单体比例或聚合条件来控制Tg，还可通过上述的交联反应来控制。
三乙酸纤维素膜基本上被用作透明支持膜，当光学各向异性元件主要用于色补偿时优选具有尽可能低的光学各向异性。当光学各响异性元件用于补偿观看角度时，三乙酸纤维素膜可以具有用于补偿液晶聚合物层的光学特性的光学特性。在三乙酸纤维素膜上形成液晶聚合物层的方法可以是方法A，其中将液晶聚合物取向在经过取向处理的三乙酸纤维素膜上，以在膜上直接形成液晶聚合物层；也可以是方法B，其中液晶共聚物取向在另一个取向基板上，以在其上形成液晶聚合物层，然后转移到三乙酸纤维素膜上。
在方法A中，优选使用具有有机或无机取向膜的三乙酸纤维素膜。有机取向膜的例子包括聚乙烯醇和聚酰亚胺衍生物。具有该取向膜的表面将经过诸如摩擦的取向处理。
用于方法B中的取向基板的例子包括聚合物膜，例如热固性树脂，诸如聚酰亚胺、环氧树脂和酚醛树脂；以及例如热塑性树脂，诸如尼龙的聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯醚(polyphenylene oxide)、诸如聚乙烯对苯二酸盐和聚丁烯对苯二酸盐的聚酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯以及聚乙烯醇。替代地，聚合物膜可位于具有用上述树脂形成的有机膜的表面上。聚合物膜经过诸如摩擦的取向处理，然后可用作取向基板。通常，从光学各向同性、透射性和物理特性的观点出发，大多数这样制得的取向基板均不适于用于光学各向异性元件中。因此，形成在取向基板上的液晶聚合物层将被转移到三乙酸纤维素膜上，由此制得光学各向异性元件。
如上所述，摩擦处理通常在取向基板(包括乙酸纤维素膜)上进行，以便将液晶聚合物取向在其上。以下将针对将光学各向异性元件制成延长膜的情况来描述一种摩擦处理。可以相对于延长取向基板的加工方向任意预定角度实施摩擦处理。可以根据光学各向异性元件的功能来适当选择摩擦方向与加工方向的角度。当需要色补偿功能时，优选与加工方向成倾斜方向的角度来进行摩擦。倾斜方向的角度优选在-45度至+45度的范围。
可用任意方法进行摩擦处理。例如，将延长膜表面通过设置在沿加工方向以与其成任意角度传送延长膜的平台上的摩擦滚筒(rubbing roller)，当在加工方向上传送延长膜时旋转摩擦滚筒。利用特定机构可调节由摩擦滚筒与该平台的移动方向形成的角度，并且将适宜的摩擦布附着在摩擦滚筒的表面上。
通过将液晶聚合物与取向基板的摩擦表面相接触来形成液晶聚合物层的方法的例子包括以下方法：通过将液晶聚合物溶解在适当的溶剂中形成的溶液涂在基板上然后干燥的方法；通过T模将液晶聚合物直接熔融挤出在基板上的方法。为了获得均匀的膜厚度，使用涂覆溶液并干燥的方法。对于涂覆溶液的方法来说没有特别的限制。可以使用模压涂敷法、模缝涂敷法、滑动模涂敷法、滚动涂敷法、杆涂敷法和浸入取出法。
在涂敷后，通过适当的干燥方法除去溶剂，然后形成了无取向的液晶聚合物层。随后，通过在预定温度下加热预定时间以及冷却到Tg或更低温来将液晶聚合物取向，由此形成具有固定取向的液晶聚合物层。对于液晶聚合物的厚度来说没有特别的限制，只要在能实现光学各向异性元件功能的范围即可。厚度是大约0.05μm至100μm，优选大约0.1μm至30μm。可使用胶粘剂或粘合剂来将液晶聚合物层从取向基板转移到三乙酸纤维素膜上。
胶粘剂或粘合剂可以是诸如丙烯酸类、环氧类、乙烯基-醋酸乙烯类、以及橡胶类的胶粘剂或粘合剂，只要它们是光学各向异性的即可。在形成在三乙酸纤维素膜上具有固定取向的液晶聚合物层上设置了光固化型、电子辐射固化型或热固型丙烯酸树脂的透射覆盖层。当通过交联反应形成液晶聚合物层时，可不提供这种透射覆盖层。如上所述制备了光学各向异性元件，但也可通过例如日本特开平6-242317和特开平10-339813公开的任意已知方法制得。
将光学各向异性元件层压在偏振器上，但在层压前进行皂化。皂化通常通过将光学各向异性元件与碱性水溶液相接触来进行。碱性水溶液可以是氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。碱性浓度稀释到约0.1-10质量％、优选约0.5～5质量％、更优选约1～3质量％的碱性水溶液可足够使用。可在温和的条件诸如室温下皂化1～60分钟，优选30分钟或更短，更优选15分钟或更短。具有覆盖层的液晶聚合物层在皂化期间将不会被腐蚀或损坏。
用于本发明的偏振元件通常可以是通过将碘或二向色染料吸收到诸如拉伸的聚乙烯醇(PVA)的基底材料上制得的任意元件。偏振元件通常夹在保护膜之间，形成偏振器，保护膜通常是三乙酸纤维素膜。在本发明中，可通过在偏振元件的至少一个表面上层压作为保护膜的上述光学各向异性元件来制造圆偏振器。
偏振元件和光学各向异性元件可以通过丙烯酸类、SBR类、或硅树脂类胶粘剂或粘合剂来彼此层压。偏振元件可层压在光学各向异性元件的涂有透射覆盖层或三乙酸纤维素膜的液晶聚合物表面上。然而，偏振元件优选层压在三乙酸纤维素表面上。
用于本发明的透射保护膜可以是上述的光学各向异性元件，但优选是由ZEON CORPORATION制造的商品名ZEONOR和ZEONEX、由JSR制造的ARTON或由Fuji Photo Film Co.，Ltd制造的Fujitac的商业可购的具有较小光学各向异性的透射膜。透射保护膜的厚度通常是200μm或更小，优选1-100μm，更优选5-50μm。透射保护膜和偏振元件可用与层压光学各向异性元件相同的方法进行层压。
本发明的圆偏振器至少包括偏振元件层和在可见光区域中具有约1/4波长延迟的光学各向异性元件。光学各向异性元件可以由多个液晶聚合物层组成，但即使具有单层液晶聚合物的一个光学各向异性元件也可获得足够的光学特性。
构成本发明的圆偏振器的光学各向异性元件包含具有固定扭曲向列型取向的液晶膜，并在可见光区域中具有约1/4波长的延迟。
构成光学各向异性元件的液晶膜指的是具有光学各向异性轴和固定扭曲向列型取向结构的膜，其中光学各向异性轴从一个表面至另一个表面扭曲。因此，这种液晶膜具有与那些其中每个具有光学各向异性的层重叠设置使得它们的光学各向异性轴连续扭曲的层压膜相同等的特性，并与标准TN(扭曲向列型)液晶单元或STN(超级扭曲向列型)液晶单元相似地具有延迟(Δnd：该值通过双折射Δn与厚度d(nm)的乘积表示)和扭曲角。固定的取向指的是在使用液晶膜时候的条件下取向被保持而不会被打乱。可以在液晶单元中产生类似的取向状态。然而，取向的固定可除去用于液晶单元中的玻璃片，因而减少重量及厚度并改善操作特性。替代地，液晶膜可以是温度补偿型的，其中延迟根据温度条件的改变而发生改变并当回到原来温度时变回原来的延迟。
考虑到圆偏振特性，希望使用这种液晶膜：其中对于550nm波长的光线的双折射Δn与液晶膜的厚度d(nm)的乘积大于等于140nm并且小于等于300nm，并且扭曲角大于等于30度并且小于等于85度。此外，尤其优选使用这种液晶膜：其中对于550nm波长光的双折射Δn与厚度d(nm)的乘积以及扭曲角的组合满足以下某一条件：(1)大于等于155nm并且小于等于175nm，大于等于40度并且小于等于50度；(2)大于等于176nm并且小于等于216nm，大于等于58度并且小于等于70度；(3)大于等于230nm并且小于等于270nm，大于等于70度并且小于等于80度，因为这种膜与上述偏振元件组合使用时显示优良的圆偏振特性。有两种类型的扭曲方向，既可以是右旋扭曲也可以是左旋扭曲。
本发明的圆偏振器包括至少上述的偏振元件、光学各向异性元件和透射保护膜，光学各向异性元件包括取向在三乙酸纤维素膜上的液晶层。对于本发明的圆偏振器的厚度没有特定的限制。然而，通常可使厚度为300μm或更小，优选250μm或更小，更优选220μm或更小，最优选200μm或更小。
除了偏振元件之外，本发明的光学各向异性元件、透射保护膜、圆偏振器可包含选自抗反射层、防眩层、硬膜层、粘合层、胶粘粘合层、光漫射层、以及光漫射粘合层中的任意一个或多个。
以下描述应用了本发明的圆偏振器的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置至少具有上述的圆偏振器。液晶显示装置通常包括偏振器、液晶单元；如果需要的话，还可具有诸如延迟补偿器、反射层、光漫射层、背光、前光、光控制膜、光导向板和棱镜片的组件。然而，对于本发明来说除了使用上述圆偏振器之外，其它均没有特殊限定。圆偏振器的位置没有特殊限制，可设置在单一位置上或多个位置上。
用于液晶显示装置的偏振器没有特殊的限制。这种偏振器可以是由与用于上述圆偏振器相同的偏振元件形成的偏振器。
液晶单元没有特殊限制，因此可以是常规的液晶单元，其中液晶层夹在一对透明基板之间，每个透明基板均具有电极。
对于构成液晶单元的透明基板来说没有特殊限制，只要能在特定的取向方向上将形成显示液晶性的液晶层的材料取向即可。更具体的例子包括那些本身具有将液晶性材料取向的特性的物质，以及那些本身没有取向能力但具有能将液晶性材料取向的取向层的物质。液晶单元的电极可以是常规的电极。电极通常设置在透明基板的表面，该表面与液晶层相接触。在使用具有取向层的透明基板的情况中，电极位于取向层和透明基板之间。
对于形成液晶层的显示液晶性的材料来说没有特殊限制。这种材料的例子包括各种可形成各种液晶单元的低分子量液晶物质、聚合的液晶物质及其混合物。液晶性材料可与一定程度的染料、手性杂质、或非液晶性物质相混合，只要这些物质不妨碍液晶物质显示液晶性即可。
除了上述电极、基板和液晶层之外，液晶单元还可具有用于以下模式所需的各种构成元件。
液晶模式的例子包括TN(扭曲向列型)、STN(超级扭曲向列型)、ECB(电控双折射)、IPS(面内开关；in-plane switching)、VA(垂直取向；verticalalignment)、OCB(光学补偿双折射；optically compensated birefringence)、HAN(混合取向列型；hybrid-aligned nematic)、ASM(轴向对称取向微单元；axially symmetric aligned microcell)、半色调灰度等级模式(half tone grayscale mode)、区域分段模式(domain segmented mode)、利用铁电液晶和抗铁电液晶的显示模式。
对于液晶单元的驱动模式来说没有特殊限制，因此可以是用于STN-LCD中的被动矩阵模式、利用主动电极诸如TFT(薄膜晶体管)电极和TFD(薄膜二极管)电极的主动矩阵模式和等离子体寻址模式中的任一种。
对于用于液晶显示装置中的延迟补偿器来说没有特殊限制，只要其有优良的透明度和均匀度即可。然而，延迟补偿器优选是拉伸聚合物膜或由液晶材料形成的光学补偿膜。拉伸聚合物膜的例子包括由纤维素类、聚碳酸酯类、多芳基类、聚砜类、聚丙烯类、聚醚砜类、以及环状石蜡类聚合化合物形成的单轴或双轴延迟膜。其中，考虑到成本和膜的均匀度，优选聚碳酸酯类聚合物。对于由液晶材料形成的光学补偿膜来说没有特殊限制，只要是可利用液晶材料在取向后所具有的光学各向异性即可。例如，可以使用诸如各种利用向列型、盘状型和层列型液晶的光学功能膜的常规膜。
在液晶显示装置中可以使用例举的延迟补偿器的单个，也可以使用多个。由液晶材料形成的拉伸聚合物膜和光学补偿膜可以组合使用。
对于反射层来说没有特殊限制，因此它可以是诸如铝、银、金、铬和铂的金属；含有一种或多种这些金属的合金；诸如氧化镁的氧化物；电介体的多层膜；显示选择性反射性的液晶膜、以及它们的组合。这些反射器可以是平坦的或弯曲的，可以通过在其表面上形成粗糙图案而具有漫射反射性；可以是起到位于与用户侧相反的一侧上的透明基板上的电极的作用；也可以是薄的或具有孔洞以透射一部分光的反射器；或它们的任意的组合体。
对于光漫射层来说没有特殊限制，只要其具有各向异性地或各向同性地漫射入射光的特性即可。例如，可以使用包括两个或更多区域，并且这些区域之间具有折射率差不同的漫射层；或表面具有粗糙图案的漫射层。包括两个或更多区域且这些区域之间具有折射率差的光漫射层的例子包括其中分散了具有与基质的折射率不同折射率的颗粒的光漫射层。光漫射层本身可具有胶粘性或粘接性。
虽然没有限定，光漫射层的厚度通常为10μm或更大，并且优选500μm或更小。
光漫射层的总的光透射率优选是50％或更大，特别优选70％或更大。层的浊度值(haze value)通常是10～95％，优选40～90％，更优选60～90％。
对于用于液晶显示装置的背光、前光、光控制膜、导光板和棱镜片来说没有特殊限定。因此，它们可以是常规的那些。
除了上述的组件之外，本发明的液晶显示装置还可具有其他额外的组件。例如，使用滤色器使得可能产生彩色液晶显示装置，其可提供具有增大了的色纯度的多色或全色的显示图像。
液晶显示装置是一种半透射反射半透射反射型液晶显示装置，从用户的一侧来看，其至少包括通过在一对分别具有电极的透明基板之间夹着液晶层而构成的液晶单元、设置在液晶单元的用户一侧上的偏振器、设置在该偏振器和液晶单元之间的至少一个延迟补偿膜以及设置在液晶层背部的半透射反射器，其中从用户角度来看上述的圆偏振器优选设置在半透射反射器的背部。通过在圆偏振器背部设置背光，这种液晶显示装置既可以以反射模式也可以以透射模式操作。
例如，在使用STN-LCD模式液晶单元的情况下，延迟补偿膜优选包括两片上述的拉伸聚合物膜和/或一片上述的由液晶材料形成的光学补偿膜，因为这样可获得优良的显示图像。
由液晶材料形成的光学补偿膜特别优选是固定扭曲向列型取向的光学补偿膜。光学补偿膜的延迟和扭曲角的组合不能被一概地确定，这是因为它取决于将要使用的液晶单元的延迟和扭曲角。然而，这种组合通常是大于等于400nm且小于等于1200nm，以及大于等于150度且小于等于220度；优选大于等于500nm且小于等于1000nm，以及大于等于160度且小于等于210度；更优选大于等于600nm且小于等于850nm，以及大于等于170度且小于等于200度。光学补偿膜的扭曲方向优选与液晶单元的扭曲方向相反。优选地，液晶显示装置包括位于偏振器和液晶单元之间的漫射层或作为液晶单元的电极的漫射反射的半透射反射层，因为这样可获得优良的显示特性。
液晶显示装置的其他例子包括使用ECB或TN-LCD模式的液晶单元的反射或半透射反射液晶显示装置。TN-LCD模式液晶单元的扭曲角通常大于等于0度且小于等于85度，优选大于等于0度且小于等于80度，更优选大于等于0度且小于等于70度，因为当将单元和本发明的圆偏振器联合使用时可获得优良的显示特性。
接下来，将描述包括本发明的圆偏振器和胆甾型液晶膜的光学膜。
光学膜包括偏振元件、1/4波长板和胆甾型液晶膜，并按照该顺序进行层压，形成具有增强亮度作用的线性偏振器。
胆甾型液晶膜可以是任意的可用作亮度增强膜的各种膜而没有任何限定。胆甾型液晶膜的例子包括显示反射右旋或左旋圆偏振光中的某一种而透射另一种光的特性的膜，诸如胆甾型液晶性聚合物的取向膜，以及位于膜基板上的这种膜。胆甾型液晶膜可以是那些在可见光光谱的一部分中显示圆偏振二色性的膜或在可见光中的200nm或更大的光谱中显示圆偏振二色性的任意的膜。胆甾型液晶膜可以由胆甾型液晶聚合物形成，这些聚合物具有含有光学活性基团的单体作为单体单元。由于胆甾型液晶的间距根据含有光学活性基的单体的含量不同而不同，圆偏振二色性可以通过控制单体单元的含量来得到控制。胆甾型液晶膜的厚度通常优选是0.5-30μm，特别优选2-15μm。如果需要的话，胆甾型液晶膜可与一种或多种选自除了上述聚合物之外的聚合物的添加剂、稳定剂、诸如增塑剂的无机化合物、有机化合物、金属、及其混合物混合。
胆甾型液晶膜可以是组合有不同反射波长的两种或更多层的覆盖结构，因此它能反射诸如可见光区域的较宽波长范围内的圆偏振光，因而在较宽的波长范围内获得透射的圆偏振光。
在通过层压本发明的圆偏振器和胆甾型液晶膜制得的光学膜中，1/4波长板和胆甾型液晶膜的层压体具有亮度增强功能并且偏振元件具有线性偏振器的功能。1/4波长板和胆甾型液晶膜的层压体在这里被定义为亮度增强膜。
在实际应用中层压了偏振元件和亮度增强膜的偏振器设置在液晶单元的背侧。亮度增强膜显示以下特性：当来自液晶显示装置的背光的入射光或在液晶单元的背侧反射的自然光入射时，它反射特定的偏振轴的线偏振光或者反射特定的方向的圆偏振光，而透射其他的光。层压了偏振元件和亮度增强膜的偏振器通过使诸如背光的光源发出的光入射而获得特定偏振状态的透射光，且不透射而是反射除了特定偏振状态的光之外的其他光。在亮度增强膜表面上反射的光被设置在增强膜背侧的反射层所反转，使得成为再次入射到其中的光，并且全部或部分的入射光都将以特定偏振状态的光的形式透射，因而将增强透射通过亮度增强膜的光量，并通过提供难以被偏振元件吸收的偏振光来增大用于液晶图像显示器中的光量以增强亮度。
也就是说，当来自背光的光通过偏振器从液晶单元的背侧入射而不使用亮度增强膜的情况下，偏振方向与偏振器的偏振方向不一致的光的大部分被吸收，而不会透射通过偏振器。也就是说，虽然取决于偏振器的特性，但大约50％的光被偏振器吸收，因而用于液晶图像显示的光量将减少，导致出现较暗的图像。亮度增强膜重复反射偏振方向上的可以被偏振器吸收的光，而不会使光入射到其上，并且进而通过设置在其背侧上的反射层反转光的方向，使其再次入射到亮度增强膜上。亮度增强膜仅仅透射和提供在膜和反射层之间反射和反转的光，使得改变了偏振方向的偏振光透射通过偏振器。因此，亮度增强膜可有效利用来自背光的光用于液晶显示装置的图像显示中，因而可增大其观看表面的亮度。
接下来，将描述应用了本发明的圆偏振器的有机电致发光装置(有机EL显示装置)。通常，EL显示装置包括通过在透明基板上按顺序层压透明电极、有机发光层和金属电极而形成的发光体(有机电致发光体)。有机发光层是各种有机膜的层压体，例如已知可以是各种结构的，诸如三苯胺衍生物的空穴注入层与诸如蒽的荧光有机固体发光层的层压体；这种发光层与二苯嵌苯衍生物的电子注入层的层压体；以及这种空穴注入层、发光层和电子注入层的层压体。
有机EL显示装置根据以下原理发光：当电压施加到透明电极和金属电极上时，导致空穴和电子注入到有机发光层，空穴和电子的复合产生的能量激发荧光物质，当被激发的荧光物质回到基态时发出光。复合的机制与常规二极管相同。由此可以预见到，电流和发光强度随着所施加的电压的整流特性而显示出强烈的非线性。
在有机EL显示装置中，至少一个电极必须是透明的，以取出发光层发出的光，因而通常将由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料制成的透明电极用作阳极。与之同时，由于使用具有小功函数的物质作为阴极以使电子易于注入且因而增大发光效率也是很重要的，因此将使用诸如Mg-Ag和Al-Li的金属电极。
在具有上述结构的有机EL显示装置中，有机发光层由厚度为约10nm的非常薄的膜形成。因而，有机发光层也与透明电极相似，基本完全地透射光。因此，由于在不发光模式期间，入射通过透明基板的光透射通过透明电极和有机发光层，然后在金属电极上反射，随后再次出现在透明基板的表面，从外部看来有机EL显示装置的显示表面就像镜面一样。
在具有在利用施加电压而发光的有机发光层的上表面一侧设有透明电极并在有机发光层的下表面一侧设有金属电极的有机电致发光体的有机EL显示装置中，偏振器可设在透明电极的上表面一侧，而延迟膜可以设在透明电极和偏振器之间。
延迟膜和偏振器具有使外部入射并在金属电极上反射的光偏振的功能，因而由于该作用而不会使金属电极的镜面成为可视的效果。更具体地，当延迟膜由1/4波长板形成，且偏振器的偏振方向和延迟膜形成的角度被调节成π/4时，可以完全屏蔽掉金属电极的镜面。
也就是说，对于入射到有机EL显示装置的外部光来说，由于偏振器的存在，只有线偏振分量将透射通过。由于存在延迟膜，这种线偏振光将变成椭圆偏振光，但更具体地，当延迟膜是1/4波长板，偏振器的偏振方向和延迟膜形成的角度被调节成π/4时，其将变成圆偏振光。
圆偏振光将在透射穿过透明基板、透明电极和有机薄膜，在金属电极上反射并透射穿过有机薄膜、透明电极和透明基板后在延迟膜上将再次变成线偏振光。线偏振光与偏振器的偏振方向相交叉，因而不会通过偏振器。因此，可以完全屏蔽金属电极的镜面。
[工业应用]
本发明的圆偏振器在光学各向异性元件与光学各向异性元件的层压期间几乎不会损坏液晶聚合物层，偏振元件的粘附性优良，并可用作用于诸如各种液晶显示装置和有机EL显示装置的图像显示装置中的膜。此外，由于圆偏振器具有较少的层压层，因此在加速耐久性实验中不会出现层之间的界面的剥离或出现发泡。在层压光学各向异性元件和偏振元件的步骤中，它们可以以延长膜的形式进行层压，这样的好处是与常规方法相比可以合理化层压步骤。
附图说明
图1是示意性图解了实施例2的液晶显示装置的垂直横截面。
图2是示出实施例2的偏振器的吸收轴与液晶显示装置的液晶单元、光学补偿器和圆偏振器的轴角的关系的平面图。
图3是用于实施例3中的液晶显示装置的概念图。
图4是用于实施例4中的有机EL显示装置的概念图。
[附图标记描述]
1：偏振器；2：延迟补偿器；3：液晶单元；3A：液晶层；3B：电极；3C：半透射反射电极；3D：基板；3E：密封剂；3F：取向层；4：圆偏振器；4A：光学各向异性元件；4B：偏振器：5：光漫射胶粘层；11：用户一侧的偏振器1的吸收角；21：偏振器1一侧的延迟补偿器的取向轴；22：液晶单元一侧的延迟补偿器的取向轴；31：偏振器1一侧的液晶层3A的取向方向；32：偏振器4一侧的液晶层3A的取向方向；41：液晶单元3一侧的光学各向异性元件4A的取向方向；42：偏振器4B一侧的光学各向异性元件4A的取向方向；43：偏振器4B的吸收轴；6：上部偏振器；7：液晶单元；8：下部偏振器；9：1/4波长板；10：三乙酸纤维素膜；11：胆甾型液晶膜；12：亮度增强膜；13：光漫射器；14：集光板；15：集光板；16：光漫射器；17：导光板；18：反射器；19：团块；20：背光；21：偏振器；22：1/4波长板；23：圆偏振器；24：透明玻璃板；25：阳极；26：发光层；27：阴极；28：有机EL装置
具体实施方式
在以下实施例中将进一步描述本发明，但本发明并不受到这些实施例的限制。
实施例中延迟(Δnd)是550nm波长时的值，除非有额外说明。
实施例中使用的特性粘度是在30℃的温度时利用厄布洛德粘度计在苯酚/四氯乙烷(60/40质量比)的混合溶剂中测得的。
[参考例1]
在每个均以扭曲角和延迟作为参数的扭曲结构的光学延迟膜(扭曲光学延迟膜)中，寻找具有如下参数的膜，该参数可使得这些膜与偏振器组合使用起到圆偏振器的作用。由于在由偏振器、扭曲光学延迟膜和镜面组成的层压体中，当圆偏振圆偏振光在镜面上反射时其旋转方向将被反转，由偏振器一侧垂直入射到镜面上的光的反射率理论上为0。利用这个原理，在由偏振器、扭曲光学延迟膜和镜面组成的层压体中，可通过扩展的Jones矩阵方法来计算诸如偏振器的吸收轴方向和光学延迟膜的扭曲角和延迟的参数的组合。根据计算的结果，用实施了视觉补偿的亮度“Y”值评估反射率，以提取出降低了Y值的组合，也就是说变暗到与使用常规非扭曲单轴λ/4波长板得到的相等的范围。因此，可以发现，在扭曲光学延迟膜的对550nm波长的光的延迟在大于等于140nm且小于等于400nm的范围内，以及扭曲角在大于等于30度且小于等于85度的范围内的情况下，可以获得优良的圆偏振特性。此外，还可发现，在如下表1中指出的组合中的3个参数组周围可以获得更好的圆偏振特性。
表1
Figure A20068002233200211
在这个参考例中，将与偏振器相接触一侧的扭曲光学延迟膜的光轴定义为“0度”，将从偏振器到镜面的逆时针方向的角定义为“+”，以及将顺时针方向角定义为“-”。
“Y”值反映了本发明的圆偏振器所得到的圆偏振的极化度。因此，“Y”值的上限取决于本发明的圆偏振器的用途或目的，并因而无法一概地确定。然而，参数组优选在下表2列出的范围中，更优选在下表3列出的范围中。超出这些范围的参数组将无法得到充分的圆偏振特性。
表2
Figure A20068002233200212
表3
Figure A20068002233200213
[实施例1]
(聚合物溶液A的制备)
用50mmol的对苯二酸、50mmol的2，6-萘二羧酸、40mmol的甲基氢醌二乙酸酯、60mmol的儿茶酚二乙酸酯和60mg的N-甲基咪唑在氮气氛下以270℃温度进行12小时的聚合。将得到的反应产物溶解在四氯乙烷中，然后通过甲醇再沉淀来提纯，从而得到14.7g液晶性聚酯。可以发现，该液晶性聚酯(聚合物1)的特性粘度是0.17(dl/g)，具有向列型液晶相、250℃或更高温度的各向同性相-液晶性相变温度以及115℃的玻璃相变温度。
在室温下，将90mmol的联苯二羰基氯化物、10mmol的对苯二酰基氯化物、105mmol S-2-甲基-1，4-丁二醇在二氯甲烷中反应20小时，将反应溶液加入甲醇中再沉淀，从而得到12.0g液晶性聚酯(聚合物2)。聚合物2的特性粘度是0.12。
将19.82g的聚合物1和0.18g的聚合物2的混合聚合物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，使之含量为20质量％，制得聚合物溶液A。
(光学各向异性元件B的制造)
当传送宽度为650mm且厚度为100μm的延长PEEK膜时，用相对于膜倾斜设置并以较高速度旋转的包有人造丝纤维布的150mmΦ摩擦滚筒连续摩擦该膜，由此产生具有25度摩擦角的取向基板膜。这里，摩擦角指的是当从上方观察摩擦表面时的逆时针方向上的角。利用模涂布机将聚合物溶液A连续涂覆在取向基板膜上，随后干燥，由此形成没有取向的液晶聚合物层，然后在200℃下加热10分钟进行取向，冷却到室温以固定取向。将得到的液晶聚合物层取向成扭曲向列型取向，其中扭曲角是-64度而Δnd是196nm。用紫外线固化型丙烯酸粘合剂(剥离PEEK膜)将液晶聚合物层转移到未皂化的40μm厚度的三乙酸纤维素膜上。为了保护暴露出的表面，将相同的丙烯酸粘合剂涂覆在其上且固化，从而形成透射覆盖层。这样，制得了总厚度为约60μm的光学各向异性元件B。
(圆偏振器C的制造)
将光学各向异性元件B在室温下浸入2质量％的氢氧化钾水溶液中5分钟进行皂化，用流水洗涤并干燥。在拉伸聚乙烯醇偏振元件的可吸收碘的一侧的表面上，通过丙烯酸粘合剂连续层压皂化的光学各向异性元件B，使得液晶聚合物层位于层压体的最外表面。在偏振元件的另一个表面上，层压已经皂化的三乙酸纤维素膜，由此制得本发明的圆偏振器C。圆偏振器的总厚度是约130μm，比常规的要薄些。利用椭圆计(Mizojiri Optical Co.Ltd.生产的DVA-36VWLD)对圆偏振器C进行椭圆测定法，在550nm波长处测得椭圆率为0.94，由此确认其是具有优良的圆偏振特性的圆偏振器。此外，对圆偏振器C进行光学检测并发现在液晶聚合物层上没有出现诸如污点或疤痕的损伤。在圆偏振器C的光学各向异性元件B上用丙烯酸胶粘剂层压玻璃板。然后将层压体置于保持在60℃和90％RH的恒温恒湿槽中。在经过500小时后，从槽中取出层压体并观察。结果，完全没有观察到诸如剥离或发泡的缺陷。
[实施例2]
使用实施例1中制造的圆偏振器制造具有如图1所示结构的半透射反射STN液晶显示器。在这个实施例中，用液晶单元进行实验，其中从偏振器1到液晶单元3的逆时针方向被定义为“+”，而顺时针方向被定义为“-”。然而，使用其中逆时针方向被定义为“-”而顺时针方向被定义为“+”液的晶单元将得到相同结果。
如图1所示，液晶单元3具有彼此相对置的一对基板3D、形成在上部基板的下表面上的上部电极3B、形成在下部基板的上表面上的半透射反射半透射反射电极3C、印刷在每个电极上并经过了取向处理的取向层3F。通过将液晶物质注入由取向层3F和通过印刷形成在基板外缘周围的密封层3E所确定的空间内，形成液晶层3A。
图2示出了在以上STN型的半透射反射液晶显示装置中的部件的θ1～θ7角之间的关系。
在图2中，液晶层3A的在面对偏振器1的表面上的取向方向31和在面对圆偏振器4的表面上的取向方向32成角θ1。延迟补偿器2的在面对偏振器1的表面上的取向轴方向21和在面对液晶单元的表面上的取向轴方向22成角θ2。光学各向异性元件4A的在面对偏振器1的表面上的取向轴方向41和在面对偏振器4B的表面上的取向轴方向42成角θ6。偏振器1的吸收轴11和光学延迟补偿器2的在面对偏振器1的表面上的取向轴方向21成角θ3，而偏振器1的吸收轴11和液晶层3A的在面对偏振器1的表面上的取向方向31成角θ4。形成圆偏振器的光学各向异性元件4A的在面对液晶单元的表面上的取向方向41和偏振器1的吸收角11成角θ5，而偏振器4B的吸收轴43和偏振器1的吸收角11成角θ7。
将由Merck Ltd.制造的ZLI-2293用作液晶性材料，通过调节取向层3F的取向处理方向将液晶层3A在预定的方向上取向，使其以θ1＝+250度的角被扭曲。液晶单元3A中的液晶性物质的折射率各向异性Δn与其厚度d的乘积Δnd是约800nm。
偏振器1(厚度：180μm；Sumitomo Chemical Industry Co.，Ltd.制造的SQW-862)设置在液晶单元3的显示表面(附图的上部)上。在偏振器1和液晶单元3之间插有由固定了扭曲向列型取向结构的液晶膜形成的光学延迟补偿器2。根据实施例1中用于制造光学各向异性元件B的方法来制造该光学延迟补偿器2。光学延迟补偿器2的Δnd为约670nm而扭曲角θ2为-190度。由偏振器1的吸收轴和在面对光学延迟补偿器2的偏振器的表面上的取向轴所成的角θ3被设定成+20度，而由偏振器1的吸收轴和在面对液晶层3A的偏振器的表面上的取向方向所成的角θ4被设定成+105度。
此外，将实施例1制得的圆偏振器C如图1中确定的圆偏振器4那样放置，从用户看是在液晶单元的背部。圆偏振器4由偏振器4B和具有固定扭曲向列型取向结构(Δnd＝196nm，扭曲角θ6＝64度)的液晶膜形成的光学各向异性元件4A组成。由偏振器1的吸收轴和在光学各向异性元件4A的面对偏振器的液晶单元的表面上的取向轴所成的角θ5被设定成+35度，而由偏振器1的吸收轴和偏振器4B的吸收轴所成的角θ7被设定成+60度。
此外，在光学延迟补偿器2和液晶单元3之间设置了具有光漫射特性的胶粘层5(总的光透射率和浑浊度分别是90％和80％)，而在偏振器1和光学延迟补偿器2之间以及在液晶单元3和圆偏振器4之间设置了常规的透明胶粘层。
驱动电路(未示)向液晶显示器的电极3B、3C施加驱动电压(占空比为1/240，以优化的偏置驱动)，如此设置背光来分别检查当光关闭(反射模式)和打开(透射模式)时的光学特性。可以确认的是，该显示装置在反射和透射模式时均能显示高对比度的明亮图像，并在透射模式时具有非常好的观看角度特性。
在这个实施例中，不使用滤色器来进行实验。然而，毋庸置疑的是，液晶单元中具有滤色器将实现优良的多色-或全色显示。在这个实施例中，优良的显示可利用两片聚碳酸酯双轴光学延迟膜作为光学延迟补偿膜来实现。
[实施例3]
在三乙酸纤维素膜(80μm)上形成了在400-700nm的光谱中显示圆偏振二色性的胆甾型液晶层(5μm)，而在液晶层上通过丙烯酸胶粘剂形成的胶粘层(25μm)层压实施例1中制得的圆偏振器C，使得光学各向异性元件B面对胆甾型液晶层，因而制得具有亮度增强膜的线性偏振器D。
将得到的具有亮度增强膜的线性偏振器D取代下部偏振器设置在商业可购的液晶显示器上，该显示器包括顺序设置的背光、下部偏振器、液晶单元以及上部偏振器，如图3所示顺序设置了背光、亮度增强膜(胆甾型液晶膜、光学各向异性元件B)、下部偏振器、液晶单元和上部偏振器。因此，可以确认，与不具有亮度增强膜的显示装置相比，图像亮度将增强30％。
[实施例4]
将实施例1制得的圆偏振器C如图4确定的圆偏振器23一样借助丙烯酸胶粘剂粘附在商业可购的有机EL显示器的有机EL元件28的透明玻璃基板24上，由此制得本发明的有机EL元件。因此，可以确认，有机EL元件与没有设置圆偏振器的装置相比，显示显著的抗外部光反射效应，以及优良的可视性。
[对照例1]
在已经皂化过的40μm厚的三乙酸纤维素膜上涂覆烷基修饰的聚乙烯醇并干燥，然后用当制造光学各向异性元件B时使用的方法进行摩擦处理，制得具有25度摩擦角的取向膜。将如上制得的聚合物溶液A涂覆在经过摩擦处理的延长形式的三乙酸纤维素膜上并干燥、加热以取向和固定液晶聚合物层。得到的液晶层被取向成扭曲向列型取向，其中扭曲角是-64度，Δnd是196nm。为了保护液晶聚合物层的表面，在其上涂覆紫外线固化型丙烯酸粘合剂，制得具有总厚度为约60μm的光学各向异性元件E。
根据实施例1的方法，在偏振元件的一个表面上层压光学各向异性元件E，使液晶聚合物层是层压体的最外表面，在另一个表面上层压皂化的三乙酸纤维素膜，以便制得圆偏振器F。利用椭圆计(Mizojiri Optical Co.Ltd.制备的DVA-36VWLD)对圆偏振器F进行椭圆测定法，在550nm波长处测得椭圆率为0.94，由此确认其是具有优良的圆偏振特性的圆偏振器。在圆偏振膜F的光学各向异性元件E上通过丙烯酸胶粘剂层压玻璃板。进行与实施例1的相同检测。在经过100小时后，可以确认在偏振元件和光学各向异性元件E的三乙酸纤维素膜之间出现剥离。
[对照例2]
除了不涂覆用于表面防护的丙烯酸粘合剂之外，进行用于制造光学各向异性元件B的相同方法，制得光学各向异性元件G。光学各向异性元件G的液晶聚合物层取向成扭曲向列型取向，其中扭曲角是-64度，Δnd是196nm。
将光学各向异性元件G在室温时浸入2质量％的氢氧化钾水溶液中5分钟，进行皂化，用流水洗涤并干燥。根据实施例1的方法，在偏振元件的一个表面上层压光学各向异性元件G，使其液晶聚合物层成为层压体的最外表面，在另一个表面上层压皂化的三乙酸纤维素，由此制得圆偏振器H。利用椭圆计(Mizojiri Optical Co.Ltd.制备的DVA-36VWLD)对得到的圆偏振器H进行椭圆测定法，在550nm波长处测得椭圆率为0.94，由此确认其是具有优良的圆偏振特性的圆偏振器。作为圆偏振器H的光学检查结果，其具有许多污点和疤痕，看上去像是在液晶聚合物层上受到一些损坏导致的。
[对照例3]
在拉伸聚乙烯醇偏振元件的吸收了碘的两个表面上，通过丙烯酸粘合剂连续层压皂化的三乙酸纤维素膜，由此制得偏振器。在这个偏振器上通过丙烯酸胶粘剂连续层压没有皂化的光学各向异性元件B，使液晶聚合物层成为层压体的最外表面，由此制得圆偏振器I。得到的圆偏振器I的厚度较厚，大约为200μm，因而增大了滚筒的厚度，与实施例1中圆偏振器的制造相比在每次操作中所能够处理的长度变短。在圆偏振器I的光学各向异性元件B上通过丙烯酸树脂层压玻璃板。进行与实施例1相同的检测。在经过500小时后，观察到边缘上有0.5mm宽度的剥离。
[对照例4]
如对照例3所示利用40μm厚的三乙酸纤维素膜制得的偏振器(厚度：110μm)通过大约25μm厚的胶粘粘合剂与70μm厚的由聚碳酸酯(Δnd＝137.5nm)形成的单轴延迟膜进行层压，由此制得圆偏振器J。利用圆偏振器J制造与实施例2中相似的液晶显示装置。在这个装置中，由单轴延迟膜和显示侧上的偏振器1所成的角度θ5是15度(相当于θ6＝0度)，由偏振器1的吸收轴和偏振器4B的吸收轴所成的角θ7是+60度。
由驱动电路(未示)对液晶显示器的电极3B、3C施加驱动电压(1/240占空比，以优化的偏置驱动)来分别检测当光关闭(反射模式)和打开(透射模式)时的光学特性。可以确认的是，该显示器在透射模式时具有较低的对比度，在观看角特性上非常狭窄。此外，液晶显示器的总厚度较实施例2的更大。

Claims (17)

1. 一种圆偏振器，至少包括光学各向异性元件、透射保护膜和夹在两者间的偏振元件，光学各向异性元件包括取向在三乙酸纤维素膜上取向了的液晶层并在可见光区域中具有约1/4波长的延迟，液晶层包括具有固定了的扭曲向列型取向取向的液晶膜。
2. 根据权利要求1的圆偏振器，其中将对于550nm波长光的双折射Δn与液晶膜的厚度d(nm)的乘积设置成在大于等于140nm且小于等于300nm范围内，将扭曲角设置成在大于等于30度且小于等于85度范围内。
3. 根据权利要求2的圆偏振器，其中对于550nm波长光的双折射Δn与液晶膜的厚度d(nm)的乘积以及液晶膜的扭曲角的组合满足以下某一条件：
(1)大于等于155nm且小于等于175nm，大于等于40度且小于等于50度；
(2)大于等于176nm且小于等于216nm，大于等于58度且小于等于70度；
(3)大于等于230nm且小于等于270nm，大于等于70度且小于等于80度。
4. 根据权利要求1-3任一项的圆偏振器，其中液晶膜是通过将液晶态的液晶材料取向取向成扭曲向列型取向取向并将材料冷却使其取向取向并在玻璃态固定而制得的液晶膜。
5. 根据权利要求1-3任一项的圆偏振器，其中液晶膜是通过将液晶态的液晶材料取向取向成扭曲向列型取向取向并通过光成热的交联反应固定该取向取向而制得的液晶膜。
6. 根据权利要求1-5任一项的圆偏振器，其中该圆偏振器的厚度是250μm或更小。
7. 根据权利要求1-6任一项的圆偏振器，其中光学各向异性元件是皂化了的。
8. 根据权利要求1-7任一项的圆偏振器，其中透射覆盖层在液晶层的表面设有透射覆盖层。
9. 根据权利要求8的圆偏振器，其中透射覆盖层覆盖层由丙烯酸树脂形成。
10. 根据权利要求1-9任一项的圆偏振器，其中液晶层任一个表面附近的液晶分子的取向取向方向不与加工方向平行。
11. 根据权利要求1-10任一项的圆偏振器，其中光学各向异性元件、透射保护膜和偏据器均是延长膜形式的。
12. 一种制造权利要求1-11任一项的圆偏振器的方法，包括以下步骤：在三乙酸纤维素膜上形成液晶层后，在液晶层表面设置透射覆盖层覆盖层以形成光学各向异性元件，然后将光学各向异性元件皂化，并通过粘合层以将光学元件夹在光学各向异性元件与透射保护膜之间的方式进行层压。
13. 一种光学膜，包括权利要求1-11任一项的圆偏振器和胆甾型液晶膜。
14. 一种液晶显示装置，包括设置在液晶单元至少一个侧面上的、根据权利要求1-11任一项的圆偏振器。
15. 一种液晶显示装置，包括设置在液晶单元至少一个侧面上的、根据权利要求13的光学膜。
16. 一种电致发光装置，包括权利要求1-11任一项的圆偏振器。
17. 根据权利要求16的电致发光装置，包括设置在圆偏振器与发光层之间的光漫射层。
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