CN1954244A - 偏光元件、液晶面板、液晶电视和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够增加液晶显示装置的斜向对比度并且减少液晶显示装置的斜向色移的偏光元件。该偏光元件配置有偏光片，在该偏光片的一侧上配置有负C板、正A板和正C板。正A板配置在偏光片和正C板之间使得正A板的慢轴基本垂直于偏光片的吸收轴。正C板的RthPC [590]为－60纳米或更小。

Description

偏光元件、液晶面板、液晶电视和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种偏光元件，以及各自使用该偏光元件的液晶面板、液晶电视和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置由于其诸如薄、轻以及功耗低等特性而引起关注，并且广泛应用于：便携式设备，例如移动电话和手表；办公自动化(OA)设备，例如个人计算机监视器和膝上型个人计算机；以及家用电器，例如摄像机和液晶电视。由于技术的革新，已经克服了液晶显示装置的显示特性随着观看屏幕角度的改变而变化以及液晶显示装置不能在高温和极低温度下工作的缺陷，使液晶显示装置得到广泛应用。然而，广泛的应用根据用途需要不同的特性。例如，传统液晶显示装置仅仅具有这样的视角特性：斜向上白色/黑色显示之间的对比度大约为10。这个定义由黑色墨水印刷在报纸、杂志等的白纸上的对比度衍生而来。然而，由于有多人同时观看显示屏，因此用于大型固定式彩色电视的液晶显示装置，要求从不同视角观看都能良好显示。即，例如，白色/黑色显示之间的对比度必须为20或更大。一个人在不移动的情况下观看大型显示幕的四个角与一个人从不同的视角方向观看屏幕具有可比性。因此，重要的是液晶面板在整个屏幕上具有均匀的对比度或没有色彩不均匀地显示。如果在大型固定式彩色电视的应用中不能满足上述技术要求，观看者可能感到不适和疲劳。
通常有各种相位差膜用于液晶显示装置。例如，公开了通过在面内切换(IPS)模式的液晶单元的一侧配置多个相位差膜以便改进根据观看角度而改变的图像色彩(也称作斜向色移)的方法(例如，参见专利文献1)。但是，这种技术不能充分改进斜向对比度和斜向色移。结果，由此获得的液晶显示装置的显示特性不能满足大型固定电视的需要。
专利文献1：JP-A-11-133408
发明内容
为解决上述问题而完成本发明，因此本发明的一个目的是提供一种偏光元件，该偏光元件能够减少液晶显示装置的黑色显示中的漏光，并且最终能够增加液晶显示装置的斜向对比度和减少液晶显示装置的斜向色移。
本发明的发明人进行了深入的研究以解决上述问题。结果，本发明的发明人发现上述目标可以通过下述偏光元件实现，从而完成本发明。
根据本发明的一个实施方式的偏光元件包括偏光片，以及各自配置在偏光片一侧的负C板、正A板和正C板。正A板配置在偏光片和正C板之间，使得正A板的慢轴基本垂直于偏光片的吸收轴。正C板的RthPC[590]为-60纳米或更小。
在本发明的一个实施方式中，负C板的RthPC[590]为30纳米到200纳米。在本发明的另一个实施方式中，负C板的RthNC[590]和正C板的RthPC[590]之和为-150纳米到-30纳米。
在本发明的又一个实施方式中，负C板包括含有至少一种选自纤维素类树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚醚醚酮类树脂和聚酰亚胺树脂的热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜。
在本发明的又一个实施方式中，正A板的RePA[590]为60纳米到180纳米。在本发明的又一个实施方式中，正A板包括含有苯乙烯类树脂的聚合物膜的拉伸膜。
在本发明的又一个实施方式中，正C板包括含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层。
在本发明的又一个实施方式中，液晶组合物包括在部分分子结构中具有至少一种聚合性官能团的液晶化合物。
在本发明的又一个实施方式中，含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层的厚度为0.6微米到20微米。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶面板。该液晶面板包括上述偏光元件和液晶单元。
在本发明的一个实施方式中，液晶单元包括含有在没有电场的情况下均匀配向的向列型液晶的液晶层。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶电视。该液晶电视包括上述液晶面板。
根据本发明的又一个方面，提供一种液晶显示装置。该液晶显示装置包括上述液晶面板。
本发明的偏光元件配置在液晶显示装置的至少一侧，从而提供一种具有下述特性的液晶显示装置：该液晶显示装置通过增加斜向对比度和减少斜向色移而具有优异显示特性。
附图说明
图1(a)到1(c)是根据本发明的优选实施方式的偏光元件的截面示意图；
图2(a)到2(c)分别是图1(a)到1(c)的偏光元件的透视示意图；
图3是显示用于本发明的偏光片的典型生产过程的原理的示意图；
图4(a)是解释平面配向的杆状液晶化合物的示意图，(b)是解释柱状配向的盘状液晶化合物的示意图；
图5是解释生产用于正C板的相位差膜的方法的图解示意图；
图6是根据本发明的一个优选实施方式的液晶面板的截面示意图；
图7是图6的液晶面板的透视示意图；
图8是解释通过使用其它相位差膜来消除液晶单元的相位差值的方法的典型概念图；
图9是根据本发明的一个优选实施方式的液晶显示装置的截面示意图；
图10是实施例6的液晶显示装置的亮度等高线图；
图11是实施例8的液晶显示装置的亮度等高线图。
符号说明
10、11、12                偏光元件
20                        偏光片
30                               负C板
40                               正A板
50                               正C板
60                               第二偏光片
70                               其它相位差膜
100                              液晶单元
101、102                         玻璃基板
103                              液晶层
110、111                         保护层
120、121                         表面处理层
130                              亮度增强膜
140                              棱镜片
150                              液晶面板
160                              光导板
170                              背光
300                              送料辊
301                              聚合物膜
310                              碘水溶液浴
320                              含有硼酸和碘化钾的水溶液浴
330                              含有碘化钾的水溶液浴
311、312、321、322、331、332     辊
340                              干燥设备
350                              偏光片
360                              卷绕部件
401                              传送部件
402                              基板
403                              导引辊
404                              第一涂布器部分
405                              第一干燥设备
406                              其上形成有配向膜的基板
407                              第二涂布器部分
408                                  第二干燥设备
410                                  紫外线照射部分
411                                  温控设备
412                                  紫外线灯
414                                  卷绕部件
具体实施方式
<A.偏光元件的概述>
图1(a)到1(c)是根据本发明的优选实施方式的偏光元件的截面示意图。图2(a)到2(c)分别是图1(a)到1(c)的偏光元件的透视示意图。注意，为清楚起见，图1(a)到1(c)以及图2(a)到2(c)中各构件的长、宽和厚的比例与实际构件不同。偏光元件(10、11和12)各自配置有：偏光片20；以及各自配置在偏光片20一侧的负C板30、正A板40和正C板50。正A板40配置在偏光片20和正C板50之间，使得正A板的慢轴基本垂直于偏光片20的吸收轴。正C板50的RthPC[590]为-60内米或更小，其中Rth[590]指的是在23℃下使用波长为590纳米的光测量的厚度方向的相位差值。注意，在实际应用中，可以在偏光片20的外侧(未配置负C板30或类似物的一侧)上配置任何适合的保护层(未显示)。
图1(a)所示的偏光元件10依次配置有偏光片20、负C板30、正A板40和正C板50。图1(b)所示的偏光元件11依次配置有偏光片20、正A板40、正C板50和负C板30。图1(c)所示的偏光元件12依次配置有偏光片20、正A板40、负C板30和正C板50。在图1(a)到1(c)所示的各种情况中，正A板40配置在偏光片20和正C板50之间，使得正A板40的慢轴基本垂直于偏光片20的吸收轴。因此，以特定的位置关系使用特定的光学元件，从而显示出各光学元件发挥协同效应的功能。例如，本发明的光学元件可以配置在液晶单元的一侧，从而增加液晶显示装置的斜向对比度和减少斜向色移。注意，只要能够满足本发明的目标，本发明的偏光元件不限于附图中所示的例子。例如，在所示的各光学元件之间还可以配置粘合层(典型的为胶层或加固涂层)、其它光学构件(优选各向同性膜)、或类似物。在后文中将更详细地描述用于构成本发明的偏光元件的构件。
<B.偏光片>
在本发明的说明书中，术语“偏光片”指的是能够将自然光或偏振光转化成适合的偏振光的膜。任意适合的偏光片可以用作用于本发明的偏光片。例如，优选使用能够将自然光或偏振光转化成线性偏振光的偏光片。
偏光片可以具有任何适合的厚度。偏光片的厚度典型地为5至80微米，优选10至50微米，更优选20至40微米。偏光片的厚度在上述范围内能够提供优异的光学特性和机械强度。
<B-1.偏光片的光学特性>
偏光片的透射率(也称作单轴透射率)优选为41％或更大，更优选43％或更大，上述投射率是在23℃下使用波长为440纳米的光测量的。单轴透射率的理论上限为50％。偏振度优选为99.8％或更大，更优选99.9％或更大。偏振度的理论上限为100％。单轴透射率和偏振度在上述范围内能够进一步增加使用该偏光片的液晶显示装置的法线方向的对比度。
单轴透射率和偏振度可以使用分光光度计“DOT-3”(商品名，Murakami Color Research Laboratory制造)来测定。偏振度可以通过下述方式测定：测量偏光片的平行透射率(H0)和垂直透射率(H90)；然后使用下述方程式。偏振度(％)＝{(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100。平行透射率(H0)指的是通过将两个同样的偏光片堆叠为使其各自的吸收轴彼此平行而制造的平行层积偏光片的透射率。垂直透射率(H90)指的是通过将两个同样的偏光片堆叠为使其各自的吸收轴彼此垂直而制造的垂直层积偏光片的透射率。透射率指的是根据JIS Z8701-1982，通过两度视场(C源)进行颜色校正而获得的Y值。
<B-2.配置偏光片的方法>
参照图2(a)到2(c)，根据目的，任何适合的方法可以用作配置偏光片20的方法。优选偏光片20在面对液晶单元的表面上配置有粘合层(未显示)，并且粘附到负C板30或正A板40的表面。因此，液晶显示装置可以具有高对比度。在本发明的说明书中，术语“粘合层”没有特别限制，只要其能够粘合相邻的光学元件或偏光片的表面并且结合相邻的光学元件或偏光片，而其粘合强度和粘合时间不会在实际应用中造成不良影响。粘合层的具体例子包括胶合层和加固涂层。粘合层可以具有多层结构，其中加固涂层在粘合体(adherend)的表面形成，而粘合层在其上形成。
根据预期的用途、粘合强度等，可以适当地确定粘合层的厚度。优选粘合层的厚度为0.1至50微米，更优选0.5至40微米，最优选1至到30微米。厚度处于上述范围内不会导致粘合的光学元件或偏光片浮起或剥离，并且提供的粘合强度和粘合时间在实际应用中不会造成不良影响。
可以根据粘合体的类型或目的采用任意适合的粘合剂或加固涂层作为形成粘合层的物质。根据形态分类，粘合剂的具体例子包括溶剂型粘合剂、乳剂型粘合剂、压敏粘合剂、可溶性粘合剂、缩聚粘合剂、不溶性粘合剂、膜粘合剂和热熔性粘合剂。根据化学结构分类，粘合剂的具体例子包括合成树脂粘合剂、橡胶类粘合剂和天然粘合剂。在本说明书中，术语“粘合剂”还包括通过施加压力，在常温下显示可检测的粘合强度的粘弹性物质。
当含有聚乙烯醇类树脂作为主要成分的聚合物膜用作偏光片时，优选用于形成粘合层的材料是水溶性粘合剂。更优选水溶性粘合剂含有聚乙烯醇类树脂作为主要成份。水溶性粘合剂的具体例子包括“GOHSEFIMER Z 200”(商品名，购买自Nippon Synthetic ChemicalIndustry Co.，Ltd.)，其为含有具有乙酰乙酰基的改性聚乙烯醇作为主要成份的粘合剂。水溶性粘合剂可以进一步含有交联剂。交联剂的具体例子包括氨基化合物(例如，商品名“Methaxylenediamine”，购买自Mitsubishi Gas Chemical Company，Inc.)、醛化合物(例如，商品名“Glyoxal”，购买自Nippon Synthetic Chemical Industry Co.，Ltd.)、羟甲基化合物(例如，商品名“Watersol”，购买自Dainippon Ink andChemicals，Incorporated)、环氧化合物、异氰酸酯化合物和多价金属盐。
<B-3.用于偏光片的光学膜>
用于偏光片的光学膜没有具体限制。光学膜的例子包括：含有包含二色性物质的聚乙烯醇类树脂作为主要成份的聚合物膜的拉伸膜；通过使含有二色性物质和液晶化合物的液晶组合物在特定方向配向而制备的O-型偏光片(US 5,523,863)；以及通过使溶致液晶在特定方向配向而制备的E-型偏光片(US 6,049,428)。
优选偏光片由含有包含二色性物质的聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜的拉伸膜形成。这样的膜表现出高偏振度，因此提供了在法线方向具有高对比度的液晶显示装置。含有聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜是通过例如JP 2000-315144 A中的[实施例1]中描述的方法生产的。
聚乙烯醇类树脂可以通过下述方式制备：将乙烯酯类单体聚合得到乙烯酯类聚合物；然后皂化乙烯酯类聚合物，以便将乙烯酯单元转化成乙烯醇单元。乙烯酯类单体的例子包括甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯(vinyl versatate)。其中，优选醋酸乙烯酯。
聚乙烯醇类树脂可以具有任意适合的平均聚合度。优选平均聚合度为1,200至3,600，更优选1,600至3,200，最优选1,800至3,000。聚乙烯醇类树脂的平均聚合度可以根据JIS K6726-1994的方法测定。
从偏光片的耐久性考虑，聚乙烯醇类树脂的皂化度优选为90.0摩尔％至99.9摩尔％，更优选95.0摩尔％至99.9摩尔％，最优选98.0摩尔％至99.9摩尔％。
皂化度指的是实际皂化成乙烯酯单元的单元与通过皂化可以转化成乙烯酯单元的单元的比例。聚乙烯醇类树脂的皂化度可以根据JISK6726-1994测定。
本发明中使用的含有聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜可以优选含有多元醇作为增塑剂。多元醇的例子包括乙二醇、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇和三羟甲基丙烷。这样的多元醇可以单独使用或者联合使用。在本发明中，考虑到拉伸性、透明度、热稳定性等，优选使用乙二醇或丙三醇。
相对于聚乙烯醇类树脂中总固体含量为100重量份，本发明中多元醇的用量优选为1至30重量份，更优选3至25重量份，最优选5至20重量份。多元醇的用量在上述范围内能够进一步增强着色性或拉伸性。
含有聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜可以进一步含有表面活性剂。表面活性剂的使用可以进一步增强着色性、拉伸性等。
可以采用任意适合类型的表面活性剂作为表面活性剂。表面活性剂的具体例子包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。在本发明中优选使用非离子表面活性剂。非离子表面活性剂的具体例子包括月桂酸二乙醇胺、椰子油脂肪酸二乙醇胺、椰子油脂肪酸单乙醇胺、月桂酸单异丙醇胺和油酸单异丙醇胺。但是，表面活性剂不限于此。在本发明中，优选使用月桂酸二乙醇胺。
相对于100重量份聚乙烯醇类树脂，表面活性剂的用量优选大于0并且小于或等于1重量份，更优选0.01到0.5重量份，最优选0.05到0.3重量份。表面活性剂的用量在上述范围内能够进一步增强着色性或拉伸性。
任何适合的二色性物质可以用作二色性物质。其具体例子包括碘和二色性染料。在本发明的说明书中，术语“二色性”指的是光吸收在两个方向不同的光学各向异性，上述两个方向指的是光轴方向及与其垂直的方向。
二色性染料的例子包括红BR、红LR、红R、粉红LB、品红BL、枣红GS、天蓝LG、柠檬黄、蓝BR、蓝2R、深蓝RY、绿LG、紫罗兰LB、紫罗兰B、黑H、黑B、黑GSP、黄3G、黄R、橙LR、橙3R、深红GL、深红KGL、刚果红、亮紫BK、Supra蓝G、Supra蓝GL、Supra橙GL、直接天蓝、直接固橙S和固黑。
参照图3，描述偏光片的生产方法的例子。图3是显示本发明中使用的偏光片的典型生产过程的原理示意图。例如，将含有聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜301从送料辊300进料，浸入碘水溶液浴310中，随后通过不同速度比的辊311和312在膜的纵向张力下进行膨胀和着色处理。接着，将膜浸入含有硼酸和碘化钾的水溶液浴320中，并通过不同速度比的辊321和322在膜的纵向张力下进行交联处理。经过交联处理的膜通过辊331和332浸入到含有碘化钾的水溶液浴330中，并进行水洗处理。经过水洗处理的膜通过干燥设备340干燥以调节其含湿量，并在卷绕部件360中卷绕。含有聚乙烯醇类树脂作为主要组分的聚合物膜可以通过上述方法拉伸到原始长度的5至7倍，从而提供偏光片350。
偏光片可以具有任何适合的含湿量。具体地说，优选含湿量为5％至40％，更优选10％至30％，最优选20％至30％。
<C.负C板>
在本发明的说明书中，术语“负C板”指的是满足折射率分布为nx＝ny＞nz的负单轴光学元件。在理想的情况下，满足折射率分布为nx＝ny＞nz的负单轴光学元件在法线方向具有光学轴。在本发明的说明书中，nx＝ny不仅指nx和ny完全相等的情况，还包括nx和ny基本相等的情况。短语“nx和ny基本相等的情况”包括，例如，在23℃下使用590纳米波长的光测量的面内相位差值(Re[590])为10纳米或更小的情况。注意，光学元件的Rc[590]在下文中描述。这里，nx表示慢轴方向的折射率，ny表示快轴方向的折射率。此外，nz表示厚度方向的折射率。慢轴方向指的是提供最大面内折射率的方向，快轴方向指在相同平面内垂直于慢轴方向的方向。
参考图1(a)到1(c)和2(a)到2(c)，只要负C板30配置在偏光片20和液晶单元100之间，则其可以配置在任意合适的位置。如图2(a)所示，负C板30优选配置在偏光片20和正A板40之间。根据该实施方式，负C板30还用作偏光片20液晶侧的保护层，使得显示屏能够长期维持均匀性，甚至当本发明的偏光元件用于在高温和高湿环境中的液晶显示装置中也如此。
<C-1.负C板的光学特性>
在本发明的说明书中，Re[590]指的是在23℃下使用590纳米波长的光测量的面内相位差值。Re[590]能够通过方程式Re[590]＝(nx-ny)×d)来确定。
用于本发明的负C板的Re[590]为10纳米或更小，优选5纳米或更小，最优选3纳米或更小。注意，负C板的ReNC[590]理论下限为0纳米。
在本发明的说明书中，Rth[590]指的是在23℃下使用波长为590纳米的光测定的厚度方向的相位差值。Rth[590]可以通过方程式Rth[590]＝(nx-nz)×d来确定。
本发明中使用的负C板的RthNC[590]为20纳米或更大，优选30至200纳米，更优选30纳米到160纳米。具体地说，根据图2(a)所示实施方式的本发明的偏光元件的负C板的RthNC[590]优选为30纳米到160纳米，更优选30纳米到140纳米，特别优选30纳米到120纳米。根据图2(b)或2(c)所示实施方式的本发明的偏光元件的负C板的RthNC[590]优选为50纳米到200纳米，更优选50纳米到160纳米，最优选50纳米到120纳米。RthNC[590]在上述范围内能够提供显示各光学元件的功能的协同效应，并且使得液晶显示装置的斜向对比度增加和斜向色移减少。
此外，负C板的RthNC[590]优选调节为使得负C板的RthNC[590]和正C板的RthPC[590]之和(Rthadd)为-150纳米到10纳米，更优选-150纳米到-30纳米，特别优选-130纳米到-40纳米。具体地说，根据图2(a)所示实施方式的本发明的偏光元件的Rthadd优选为-90纳米到-30纳米，特别优选-80纳米到-40纳米。根据图2(b)或2(c)所示实施方式的本发明的偏光元件的Rthadd优选为-150纳米到-50纳米，更优选-130纳米到-70纳米。注意，正C板的RthPC[590]在下文E-1部分描述。
Re[590]和Rth[590]可以使用“KOBRA-21ADH”(商品名，OjiScientific Instruments制造)测定。折射率nx、ny和nz能够通过以下方式测定：使用在23℃下在590纳米波长测定的面内相位差值(Re)、通过将慢轴倾斜40°作为倾角测定的相位差值(R40)、相位差膜的厚度(d)和相位差膜的平均折射率(n0)；然后使用下列方程式(i)至(iii)用于进行计算数值计算。然后，从下列方程式(iv)能够计算出Rth。这里，Φ和ny′分别用下列方程式(v)和(vi)表示。
Re＝(nx-ny)×d                                …(i)
R40＝(nx-ny′)×d/cos(Φ)                     …(ii)
(nx+ny+nz)/3＝n0                              …(iii)
Rth＝(nx-nz)×d                               …(iv)
Φ＝sin-1[sin(40°)/n0]                       …(v)
ny′＝ny×nz[ny2×sin2(Φ)+nz2×cos2(Φ)]1/2  …(vi)
<C-2.配置负C板的方法>
参照图2(a)到2(c)，根据目的，任何适合的方法可以用作配置负C板30的方法。例如，根据图2(a)所示的实施方式，优选负C板30在每一侧上配备有粘合层(未示出)，并粘附到偏光片20和负A板40上。这样，光学元件之间的间隙用粘合层填充，从而能够防止各光学元件的光轴之间关系的移动，以及防止由各个光学元件装入液晶显示装置，彼此磨损而造成光学元件的损伤。而且，可以减少光学元件的层之间的界面上产生的反射或折射的不良影响，从而增加液晶显示装置的正向或斜向对比度。
根据预期的用途、粘合强度等，可以适当地确定粘合层的厚度。粘合层的厚度优选为0.1微米至50微米，更优选0.5微米至40微米，最优选1微米至30微米。粘合层的厚度处于上述范围内可以防止所粘合的光学元件或偏光片浮起或剥离，并且提供的粘合强度和粘合时间在实际应用中不会造成不良影响。
可以从上述B-2部分所描述的材料中选择任意适合的材料作为用于形成粘合层的材料，例如。从优异的光学透明度、适合的湿润性和粘合性、以及优异的耐气候性和耐热性的角度，优选各自用于形成层积光学元件的适合的粘合层的材料为含有丙烯酸聚合物作为基础聚合物的压敏粘合剂(也称为丙烯酸压敏粘合剂)和异氰酸酯类粘合剂。丙烯酸压敏粘合剂的具体例子为无支撑双面带(商品名，“SK-2057”，购买自Soken Chemical&Engineering Co.，Ltd.)。异氰酸酯类粘合剂的具体例子为“Takenate 631”(商品名，购买自Mitsui Takeda Chemicals，Inc.)。
在nx和ny完全相等的情况中，负C板30没有面内相位差并且不能检测到其慢轴。因此，负C板30的配置可以与偏光片20的吸收轴和负A板40的慢轴无关。在nx和ny基本上相等但是稍微不同的情况中，可以检测到其慢轴。在这种情况中，负C板30优选配置为使其慢轴基本平行或基本垂直于偏光片20的吸收轴。在本发明的说明书中，短语“基本平行”包括两个方向之间形成的角度(在该情况下，指由负C板30的慢轴和偏光片20的吸收轴之间形成的角)为0°±2.0°的情况，优选0°±1.0°，更优选0°±0.5°。短语“基本垂直”包括两个方向之间形成的角度(在该情况下，指由负C板30的慢轴和偏光片20的吸收轴之间形成的角)为90°±2.0°的情况，优选90°±1.0°，更优选90°±0.5°。角度极大地偏离上述范围会导致液晶显示装置的正向和斜向对比度减少。
<C-3.负C板的结构>
负C板的结构(层积结构)没有特别限制，只要满足上述C-1部分所述的光学特性。具体地说，负C板可以是单层相位差膜或两层或多层相位差膜的层积体。为减少由于偏光片的收缩应力或背光的热所造成的相位差值的偏移或不均匀并且减少液晶面板的厚度，负C板优选为单层相位差膜。作为层积体的负C板可以包括粘合层(例如胶合层或加固涂层)。在作为层积体的负C板包括两层或多层相位差膜的情况下，相位差膜可以彼此相同或不同。相位差膜将在以下C-4部分详细说明。
用于负C板的相位差膜的Rth[590]根据所使用的相位差膜的数目可以适当地选择。例如，在负C板由单层相位差膜形成的情况下，相位差膜的Rth[590]优选等于负C板的Rth[590]。因此，用于将负C板层积在偏光片上的粘合层的相位差值优选尽可能地小。此外，例如，在负C板是包括两层或更多层相位差膜的层积体的情况下，相位差膜的总Rth[590]优选设计为等于负C板的RthNC[590]。具体地说，在通过将两层相位差膜层积以制造RthNC[590]为60纳米的负C板的情况中，相位差膜各自具有的Rth[590]可以为30纳米。或者，一层相位差膜的Rth[590]为10纳米，而另一层相位差膜的Rth[590]为50纳米。在这两层相位差膜的层积中，这两层相位差膜优选使得各自慢轴彼此垂直，从而减少Re[590]。注意，为了简单起见，本说明书描述了由两个或更少相位差膜形成的负C板的情况，但是本发明显然可用于包括三个或更多相位差膜的层积体。
负C板的总厚度优选为1微米至200微米，更优选2微米至150微米，最优选3微米至100微米。厚度在上述范围内可以提供具有优异光学均匀性的光学元件。
<C-4.用于负C板的相位差膜>
用于负C板的相位差膜没有特别限制。但是优选所使用的相位差膜具有优异的透明度、机械强度、热稳定性、防水特性等，并且几乎不会由于扭曲而引起光学不均匀。
相位差膜的光弹性系数的绝对值(C[590](m2/N))优选为1×10-12至200×10-12，更优选1×10-12至50×10-12，最优选1×10-12至30×10-12。光弹性系数的绝对值较小可以减少由于使用该相位差膜的液晶显示装置的偏光片的收缩应力或背光的热所导致的相位差值的偏移或不均匀，从而提供具有优异显示均匀性的液晶显示装置。
相位差膜的透射率优选为80％或更大，更优选85％或更大，最优选90％或更大，上述透射率是在23℃下使用波长为590纳米的光测量的。负C板优选具有类似的透射率。注意，透射率的理论上限为100％。
用于本发明的负C板优选包括含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜。更优选热塑性树脂为非结晶聚合物。非结晶聚合物的优点在于具有优异的透明度。含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜可以被拉伸或可以不被拉伸。
含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜的厚度可以根据所设计的相位差值、所使用的热塑性树脂的类型等适当选择。其厚度优选为20微米到120微米，更优选30微米到100微米。厚度处于上述范围内可以提供具有优异的机械强度和光学均匀性并且满足上述C-1部分所述光学特性的相位差膜。
热塑性树脂的例子包括：通用塑料，例如聚烯烃树脂、环烯烃类树脂、聚氯乙烯类树脂、纤维素类树脂、苯乙烯类树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚偏二氯乙烯类树脂；通用工程塑料，例如聚酰胺类树脂、聚缩醛类树脂、聚碳酸酯类树脂、改性聚苯醚类树脂、聚对苯二甲酸丁二酯类树脂和聚对苯二甲酸乙二醇酯类树脂；和超级工程塑料，例如聚苯硫醚类树脂、聚砜类树脂、聚醚砜类树脂、聚醚醚酮类树脂、多芳基化合物类树脂、液晶树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚酰亚胺类树脂和聚四氟乙烯类树脂。热塑性树脂可以单独使用或者结合使用。而且，热塑性树脂可以在选择性地进行适当的聚合物改性后使用。聚合物改性的例子包括共聚、交联、分子末端改性和立构规整性改性。
负C板优选包括含有至少一种选自纤维素类树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚醚醚酮类树脂和聚酰亚胺类树脂的热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜。在热塑性树脂通过例如溶剂浇铸法形成薄片的情况下，例如，分子在溶剂蒸发过程中自发配向。因此，满足折射率分布为nx＝ny＞nz的相位差膜可以在无需例如拉伸处理的特殊加工情况下获得。含有纤维素类树脂作为主要成分的聚合物膜可以通过例如JP-A-2001-188128描述的方法获得。含有聚酰胺酰亚胺类树脂、聚醚醚酮类树脂和聚酰亚胺类树脂的热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜可以通过JP-A-2003-287750中描述的方法获得。
热塑性树脂的重均分子量(Mw)优选为25,000至200,000，更优选30,000至100,000，特别优选40,000至80,000，上述重均分子量是通过分子凝胶渗透色谱法(GPC)，使用四氢呋喃溶剂而测定的。热塑性树脂的重均分子量处于上述范围内能够提供具有优异的机械强度、溶解度、成型性和铸造可加工性的聚合物膜。
任何适合的成型方法可以用作获得含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜的方法。成型方法的具体例子包括压塑法、传递模塑法、注塑法、挤出法、吹塑法、粉末模塑法、FRP模塑法和溶剂浇铸法等。其中优选溶剂浇铸法，因为能够得到光学均匀性良好的高度光滑的相位差膜。具体地说，溶剂浇铸法包括：使通过将含有作为主要组分的热塑性树脂、增塑剂、添加剂等的树脂组合物溶解在溶剂中而制备的浓溶液(浓液)消泡；在环状的不锈钢带或转鼓的表面上均匀地将消泡溶液流延成薄膜；并将溶剂蒸发而制得膜。
含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜的成型条件可以根据树脂的组成或种类、成型方法等而适当选择。在溶剂浇铸法中，所使用的溶剂的例子包括环戊酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷和四氢呋喃。干燥溶剂的方法优选包括：使用空气循环干燥炉等；并且将温度逐渐从低温升至高温而干燥。干燥溶剂的温度范围优选为50℃至250℃，更优选80℃至150℃。选择上述条件，从而提供具有小的Re[590]和优异的光滑度和光学均匀性的相位差膜。注意，Rth[590]可以根据树脂的组成或类型、干燥条件、成膜的厚度等适当地调节。
含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜可以进一步含有任何适合的添加剂。添加剂的具体例子包括增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、相容剂、交联剂和增稠剂。所使用的添加剂的种类和数量可以根据目的而适当设定。例如，相对于100重量份的热塑性树脂，添加剂的使用量优选大于0并且小于或等于10重量份，更优选大于0并且小于或等于5重量份，最优选大于0并且小于或等于3重量份。
除上述相位差膜之外，市售的聚合物膜可以直接用作用于负C板的相位差膜。而且，市售的光学膜可以在使用之前进行例如拉伸处理和/或松弛处理的加工。市售的聚合物膜的具体例子包括：“Fujitacseries”(UZ，TD等，商品名，购买自Fuji Photo Film Co.，Ltd.)；“Artonseries”(G，F等，商品名，购买自JSR株式会社)；“Zeonex 480”(商品名，购买自Zeon株式会社)；以及“Zeonor”(商品名，购买自Zeon株式会社)。
用于负C板的相位差膜可以含有液晶组合物。在使用液晶组合物的情况中，优选用于负C板的相位差膜为含有平面配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层，或者含有柱状配向的盘状液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层。在本发明的说明书中，术语“平面配向”指的是将液晶化合物(液晶分子)配向为使得液晶的螺旋轴垂直于两个基板表面的状态(例如，见图4(a))。术语“柱状配向”指的是将盘状液晶化合物配向为堆叠成圆柱的状态(例如，见图4(b))。而且，术语“固化层”指的是通过将软化或熔化的液晶组合物或溶液状态的液晶组合物冷却至固化状态而制备的层。术语“硬化层”指的是通过热、催化剂、光和/或辐射，将液晶组合物部分或全部交联成为稳定的不溶解和非熔化状态或者稳定的几乎不溶解或几乎不熔化状态而制备的层。注意，硬化层包括从液晶组合物的固化层制备的硬化层。
在本发明的说明书中，术语“液晶组合物”指具有液晶相并且显示液晶性的组合物。液晶相的例子包括向列型液晶相、近晶型液晶相、胆甾型液晶相以及柱状液晶相。为获得具有高透明度的相位差膜，本发明中使用的液晶组合物优选为显示向列型液晶相的液晶组合物。
液晶组合物没有特别限制，只要该组合物含有液晶化合物并且显示液晶性。相对于液晶组合物中的总固体含量为100重量份，液晶组合物中液晶化合物的含量优选为40重量份到100重量份，更优选50重量份到99.8重量份，最优选70重量份到99.5重量份。液晶组合物优选进一步含有手性试剂。根据目的，加入合适量的手性试剂，从而提供具有期望的折射率分布的膜。液晶组合物中可以在不会危害本发明的目的的范围内含有各种添加剂，例如均化剂、聚合引发剂、配向助剂、热稳定剂、润滑剂、增塑剂和抗静电剂。而且，液晶组合物可以在不会危害本发明的目的的范围内含有任意适合的热塑性树脂。
在本发明的说明书中，术语“液晶化合物”指的是在分子结构中具有液晶原基团(mesogen group)并且通过例如加热或冷却的温度变化或通过特定量的溶剂的作用而形成液晶相的化合物。术语“液晶原基团”指的是形成液晶相所需的结构部分，其通常包括环状单元。液晶原基团的例子包括联苯基、苯甲酸苯酯基、苯基环己烷基、氧化偶氮苯基、偶氮甲碱基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯乙炔基、苯甲酸联苯酯基、双环己烷基、环己基苯基和三联苯基。注意，这些环单元中的每一个的末端可以具有例如氰基、烷基、烷氧基或卤素的取代基。其中，对于由环单元等形成的液晶原基团，优选使用具有联苯基或苯甲酸苯酯基的液晶原基团。
液晶化合物可以包括根据温度变化而显示液晶相的热致液晶或者根据溶液中溶质的浓度(液晶化合物)而显示液晶相的溶致液晶。热致液晶包括从结晶相(或玻璃态)到液晶相的相转变可逆的双变(enantropic)液晶，以及液晶相仅仅在温度升高过程中生长的单变液晶。由于在成膜过程中的优异的生产率、可操作性、质量等，优选热致液晶用于用于负C板的相位差膜中。
液晶化合物可以是在主链和/或侧链上具有液晶原基团的聚合物质(也称作聚合物液晶)，或者在部分分子结构中具有液晶原基团的低分子量物质(也称作低分子量液晶)。液晶态的聚合物液晶冷却以固定分子的配向状态，因此其特点在于成膜的生产率高并且形成的膜具有优异的耐热性、机械强度和耐化学性。低分子量液晶具有优异的配向特性，因此其特点在于可以轻易获得高度透明的膜。
由含有平面配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜可以通过JP-A-2003-287623描述的方法获得。由含有柱状配向的盘状液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜可以通过JP-A-09-117983描述的方法获得。
用于负C板的由含有平面配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜或者由含有柱状配向的盘状液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜的厚度优选为1微米到20微米，更优选1微米到10微米。相位差膜的厚度处于上述范围内提供的薄相位差膜具有优异的光学均匀性并且满足上述C-1部分所述的光学特性。
<D.正A板>
在本发明的说明书中，术语“正A板”指的是满足折射率分布为nx＞ny＝nz的正单轴光学元件。注意，在本发明的说明书中，表达式“ny＝nz”不仅指ny和nz完全相等的情况，还包括ny和nz基本相等的情况。短语“ny和nz基本相等的情况”包括，例如，面内相位差值(Re[590])和厚度方向的相位差值(Rth[590])之间的差的绝对值(|Rth[590]-Re[590]|)为10纳米或更小的情况。
参考图1(a)到1(c)和2(a)到2(c)，正A板40配置在偏光片20和正C板50之间，使得正A板40的慢轴基本垂直于偏光片20的吸收轴。只要满足该关系，如图1(a)到1(c)和2(a)到2(c)所示，负C板30可以配置在偏光片20和正C板50之间。如图2(a)所示，正A板40优选配置在负C板30和正C板50之间。根据该实施方式，负C板30还用作偏光片20的液晶侧的保护层，使得显示屏能够长期维持均匀性，甚至当本发明的偏光元件用于在高温和高湿环境中的液晶显示装置中也如此。
<D-1.正A板的光学特性>
本发明中使用的正A板的RePA[590]优选为20纳米或更大，更优选60纳米到180纳米，进一步优选70纳米到170纳米，特别优选80纳米到160纳米，最优选90纳米到150纳米。具体地说，根据图2(a)所示实施方式的本发明的偏光元件的正A板的RePA[590]优选为70纳米到130纳米，特别优选80纳米到120纳米，最优选80纳米到110纳米。根据图2(b)或2(c)所示实施方式的本发明的偏光元件的正A板的RePA[590]优选为110纳米到170纳米，更优选为120纳米到160纳米，最优选130纳米到150纳米。RePA[590]在上述范围内能够提供显示各光学元件的功能的协同效应，并且使得液晶显示装置的斜向对比度增加和斜向色移减少。
用于本发明的正A板的RePA[590]和RthPA[590])之间的差的绝对值(|RthPA[590]-RePA[590]|)优选为10纳米或更小，更优选5纳米或更小，最优选2纳米或更小。注意，|RthPA[590]-RePA[590]|的理论下限为0纳米。
通常，相位差膜的相位差值可以根据波长变化。这种现象被称作相位差膜的波长色散性。在本发明的说明书中，波长色散性能够通过在23℃下使用波长为480纳米的光和波长为590纳米的光测定的面内相位差值之比Re[480]/Re[590]而确定。
正A板的RePA[480]/RePA[590]优选大于0.8并小于1.2，更优选大于0.8并小于1.0，特别优选大于0.8并小于0.9。在RePA[480]/RePA[590]小于1的情况中，正A板显示下述特性：其中，波长越短则相位差值越小，该现象被称作“反向波长色散性”。显示反向波长色散性的相位差膜在宽的可见光区域内具有均匀的相位差值。因此，采用该相位差膜的液晶显示装置几乎不会造成特定波长的漏光，并且可以进一步减少液晶显示装置的黑色显示中的斜向色移。
<D-2.配置正A板的方式>
参照图2(a)到2(c)，可以采用任意适合的方法作为将正A板40配置在偏光片20和正C板50之间的方法。优选正A板40在每一侧上配备有粘合层(未示出)，并粘附到偏光片20和正C板50或负C板30上。这样，光学元件之间的间隙用粘合层填充，从而能够防止各光学元件的光轴之间关系的移动，以及防止由于各光学元件装入液晶显示装置，彼此磨损而造成光学元件的损伤。而且，可以减少各光学元件的层之间的界面上产生的反射或折射的不良效应，从而增加液晶显示装置斜向对比度和减少液晶显示装置的斜向色移。
粘合层的厚度以及用于形成粘合层的材料可以从上述B-2部分所述的那些以及在上述C-2部分所述的范围和材料中适当选择。
如上所述，正A板40配置为使得其慢轴基本垂直于偏光片20的吸收轴。位置关系极大地偏离上述关系会减少采用该正A板40的液晶显示装置的正向和斜向对比度。
<D-3.正A板的结构>
正A板的结构(层积结构)没有特别限制，只要满足上述D-1部分所述的光学特性。正A板可以是单层相位差膜或者两层或多层相位差膜的层积体。为减少由于偏光片的收缩应力或背光的热所造成的相位差值的偏移或不均匀并且减少液晶面板的厚度，正A板优选为单层相位差膜。作为层积体的正A板可以包括粘合层以粘附两层或更多层的相位差膜。在作为层积体的正A板包括两层或多层相位差膜的情况下，相位差膜可以彼此相同或不同。相位差膜将在D-4部分详细说明。
用于正A板的相位差膜的Re[590]根据所使用的相位差膜的数目可以适当地选择。例如，在正A板由单层相位差膜形成的情况下，相位差膜的Re[590]优选等于正A板的RePA[590]。因此，用于将正A板层积在偏光片和正C板上的粘合层的相位差值优选尽可能地小。此外，例如，在正A板是包括两层或更多层相位差膜的层积体的情况下，层积体优选设计为相位差膜的总Re[590]等于正A板的RePA[590]。具体地说，RePA[590]为100纳米的正A板可以通过将各自的Re[590]为50纳米的两层相位差膜以其各自的慢轴彼此平行的方式层积而获得。注意，为清楚起见，仅描述了由两层或更少层相位差膜形成的正A板的情况，但是本发明显然可用于包括三层或更多层相位差膜的层积体。
正A板的总厚度优选为1微米至200微米，更优选2微米至150微米，最优选3微米至100微米。厚度在上述范围内可以提供具有优异的光学均匀性的光学元件。
<D-4.用于正A板的相位差膜>
用于正A板的相位差膜没有特别限制。但是优选所使用的相位差膜具有优异的透明度、机械强度、热稳定性、防水特性等，并且几乎不会由于扭曲而引起光学不均匀。
相位差膜的光弹性系数的绝对值(C[590](m2/N))优选为1×10-12至200×10-12，更优选1×10-12至50×10-12，最优选1×10-12至20×10-12。光弹性系数的绝对值较小可以减少当液晶显示装置采用该相位差膜时由于偏光片的收缩应力或背光的热所导致的相位差值的偏移或不均匀，从而提供具有优异的显示均匀性的液晶显示装置。
相位差膜的透射率优选为80％或更大，更优选85％或更大，特别优选90％或更大，上述透射率是在23℃下使用波长为590纳米的光测量的。正A板优选总体上具有类似的透射率。注意，透射率的理论上限为100％。
相位差膜优选为含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜。相位差膜更优选为含有热塑性树脂的非结晶性聚合物作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜。非结晶性聚合物的优点在于优异的透明度。在本发明的说明书中，术语“拉伸膜”指的是通过下述方法获得的在特定方向具有增强的分子配向的塑料膜：在适当的温度下对未拉伸的膜施加张力；或者对预先拉伸过的膜施加额外的张力。
含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜的厚度可以根据所设计的相位差值、层积体中的层数等而适当选择。其厚度优选为5微米到120微米，更优选为10微米到100微米。其厚度处于上述范围内可以提供具有优异的机械强度和光学均匀性并且满足上述D-1部分所述光学特性的相位差膜。
例如，热塑性树脂可以适当地选自上述C-4部分所述的材料。用于正A板的相位差膜优选为含有苯乙烯类树脂的聚合物膜的拉伸膜。苯乙烯类树脂用于调节相位差膜的波长色散性或光弹性系数。在本发明的说明书中，术语“苯乙烯类树脂”指的是通过苯乙烯类单体的聚合而获得的聚合物。苯乙烯类树脂的例子包括：聚苯乙烯；丙烯腈/苯乙烯共聚物；丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物；丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物；苯乙烯/马来酰亚胺共聚物；苯乙烯/马来酐共聚物；以及苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物。
苯乙烯类树脂的重均分子量(Mw)的范围优选为1,000至400,000，更优选2,000至300,000，上述重均分子量是使用四氢呋喃溶剂通过分子凝胶渗透色谱法(GPC)测定的。重均分子量处于上述范围内能够提供优异的溶解度、成型性和可操作性的苯乙烯类树脂。
相对于相位差膜中的固体含量为100重量份，苯乙烯类树脂的含量优选为10重量份到50重量份，更优选20重量份到40重量份。苯乙烯类树脂的含量处于上述范围内可以提供具有光弹性系数小、良好的波长色散性以及优异的耐久性、机械强度和透明度的相位差膜。
用于正A板的相位差膜特别优选为含有包含苯乙烯类树脂和其它热塑性树脂的树脂组合物作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜。上述其它热塑性树脂可以适当地选自上述C-4部分所述的材料。上述其它热塑性树脂优选为环烯烃类树脂，特别优选通过降冰片烯类单体的开环聚合物的氢化而获得的环烯烃类树脂。含有包含苯乙烯类树脂和环烯烃类树脂的树脂组合物作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜具有小的光弹性系数、优异的波长色散性和优异的耐久性、机械强度和透明度。
具有降冰片烯类单体的氢化开环聚合物的环烯烃类树脂通过下述方式获得：降冰片烯类单体进行复分解反应以获得开环聚合物；然后氢化上述开环聚合物。例如，该树脂可以通过NTS公司出版的“OpticalPolymer Zairyo No Kaihatsu/Ouyougijutsu，第103页到第111页(2003)描述的方法制造。
降冰片烯类单体的例子包括：降冰片烯烷基衍生物，例如5-甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯和5-二甲基-2-降冰片烯；降冰片烯亚烷基衍生物，例如5-亚乙基-2-降冰片烯；二环戊二烯衍生物，例如2，3-二氢二环戊二烯等；以及八氢化萘衍生物，例如1，4：5，8-二亚甲基-1，4，4a，5，6，7，8a-八氢化萘和6-甲基-1，4：5，8-二亚甲基-1，4，4a，5，6，7，8a-八氢化萘。
从耐热性和耐光性的观点出发，具有降冰片烯类单体的氢化开环聚合物的环烯烃类树脂的氢化率通常为90％或更大，优选95％或更大，更优选99％或更大。
具有降冰片烯类单体的氢化开环聚合物的环烯烃类树脂的重均分子量(Mw)优选为20,000至300,000，更优选30,000至200,000，上述重均分子量是使用四氢呋喃溶剂通过分子凝胶渗透色谱法(GPC)测定的。重均分子量处于上述范围内能够提供具有优异的机械强度、溶解度、成型性和铸造可加工性的聚合物膜。
获得含有热塑性树脂作为主要组分的用于正A板的聚合物膜的方法与如上述C-4部分所述的成型方法相同。其中，优选挤出法，因为能够得到具有优异的光滑度和光学均匀性的相位差膜。具体地说，挤出法为包括下述步骤的方法：将含有热塑性树脂作为主要成分的树脂组合物、添加剂等热熔；通过使用T-模等在流延辊的表面上将树脂组合物挤出成膜；并将所得物冷却以形成膜。在混合使用两种或更多种树脂的情况下，混合树脂的方法没有特别限制。在采用挤出法的情况下，例如，为了均匀混合，树脂可以以预定的比例混合熔融。
用于形成含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜的条件可以根据树脂的组成或种类、成型方法等而适当选择。在采用挤出法的情况下，优选的方法包括：在加热到240℃至300℃下，将热熔树脂流注成薄片；并通过使用卷绕辊(冷却鼓)等将所得物逐渐从高温冷却到低温。选择上述条件，从而提供具有预期的Re[590]和Rth[590]并且具有优异的光滑度和光学均匀性的相位差膜。
含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜可以进一步含有任何适合的添加剂。添加剂的具体例子包括增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、相容剂、交联剂和增稠剂。所使用的添加剂的种类和数量可以根据目的而适当设定。例如，相对于热塑性树脂为100重量份，添加剂的使用量优选大于0并且小于或等于10重量份，更优选大于0并且小于或等于5重量份，最优选大于0并且小于或等于3重量份。
任意适合的拉伸方法可以用作拉伸含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜的方法。拉伸方法的具体例子包括：纵向单轴拉伸法；横向单轴拉伸法；纵向横向同步双轴拉伸法；以及纵向横向顺序双轴拉伸法。任何适合的拉伸机，例如，辊式拉伸机、拉幅机或双轴拉伸机可用作拉伸工具。在热拉伸中，温度可以连续改变或可以逐步变化，或者拉伸和收缩或松弛可以结合进行。拉伸步骤可以分成两步或多步进行。拉伸方向可以在膜的纵向(加工(MD)方向)或膜的宽度方向(横向(TD)方向)内。拉伸可以通过JP-A-2003-262721的图1所述拉伸方法在斜向进行(斜拉伸)。用于正A板的相位差膜的Re[590]和Rth[590]可以通过选择拉伸前膜的相位差值和厚度、拉伸比、拉伸温度等适当调节。
优选拉伸前聚合物膜的面内相位差值和厚度方向的相位差值尽可能相等。具体地说，优选拉伸前聚合物膜的Re[590]和Rth[590]之间的差的绝对值(|Rth[590]-Re[590]|)为5纳米或更小。更优选拉伸前聚合物膜具有相等的小的面内相位差值和厚度方向的相位差值。具体地说，拉伸前聚合物膜的Re[590]和Rth[590]各自为10纳米或更小，更优选5纳米或更小，最优选2纳米或更小。从经济效率和操作性的观点出发，优选在成膜过程中，对拉伸前聚合物膜的Re[590]和Rth[590]进行调节。但是，在成膜后聚合物膜的Re[590]和Rth[590]彼此不同的情况下，聚合物膜的Re[590]和Rth[590]可以通过对聚合物膜进行例如拉伸处理、收缩(或松弛)处理或加热松弛处理的加工而调节。
在拉伸含有热塑性树脂作为主要组分的聚合物膜的过程中，拉伸炉内的温度(也称为拉伸温度)优选等于或高于聚合物膜的玻璃化转变温度(Tg)，因为在上述温度范围内，相位差值易于均匀，并且膜几乎不结晶(变得有云花纹)。优选拉伸温度为Tg+1℃至Tg+30℃。典型的拉伸温度优选为110℃至200℃，更优选120℃至170℃。玻璃化转变温度(Tg)可以根据JIS K7121-1987，通过差示扫描量热法(DSC)测定。
控制拉伸炉内温度的具体方法没有特别限制，并且可以从使用以下设备的加热方法或温度控制方法中选择：热空气或冷空气在其中循环的空气循环式恒温炉；使用微波或远红外线等的加热器；用于温度调节的加热辊；热管辊；以及金属带。
在聚合物膜的拉伸过程中，拉伸比根据聚合物膜的组成、挥发性成分的类型、挥发性成分的残余量等、所设计的相位差值等适当选择。具体地说，拉伸比通常大于初始长度的1倍并且小于或等于3倍，优选为1.1倍至2倍，更优选1.2倍至1.8倍。拉伸过程中的传送速度没有特别限制，但是考虑到拉伸机的机械精度、稳定性等，优选为1米/分钟至20米/分钟。
用于正A板的相位差膜可以采用液晶组合物。在采用液晶组合物的情况下，用于正A板的相位差膜优选为含有均匀配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层。在本发明的说明书中，术语“均匀配向”指的是液晶化合物平行于膜面并在相同方向内配向的状态。注意，用于正A板的液晶组合物和液晶化合物和上述C-4部分所述相同。
由含有均匀配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜可以通过JP-A-2002-156526所述方法获得，例如。
由含有均匀配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的用于正A板的相位差膜的厚度优选为1微米到20微米，更优选1微米到10微米。其厚度处于上述范围内可以提供具有优异光学均匀性并且满足上述D-1部分所述光学特性的薄的相位差膜。
<E.正C板>
在本发明的说明书中，术语“正C板”指满足折射率分布为nz＞nx＝ny的正单轴光学元件。理想的情况下，满足折射率分布为nz＞nx＝ny的正单轴光学元件在法线方向具有光学轴。在本发明的说明书中，nx＝ny”不仅指nx和ny完全相等的情况，还包括nx和ny基本相等的情况。短语“nx和ny基本相等的情况”包括，例如，面内相位差值(Re[590])为10纳米或更小的情况。
参考图1(a)到1(c)和2(a)到2(c)，正C板50配置在正A板40和液晶单元100之间。如图2(a)所示，正C板50优选配置在正A板40和液晶单元100之间，而没有负C板30配置在它们之间。根据该实施方式，负C板30还用作偏光片20的液晶侧的保护层，使得显示屏能够长期维持均匀性，甚至当本发明的偏光元件用于在高温和高湿环境中的液晶显示装置中也如此。
<E-1.正C板的光学特性>
本发明中使用的正C板的RePC[590]优选为5纳米或更小，更优选2纳米或更小。注意，正C板的RePC[590]的理论下限为0纳米。
正C板的RthPC[590]为-60纳米或更小，优选-350纳米到-60纳米，更优选-310纳米到-60纳米。具体参照图2(a)到2(c)，根据图2(a)所示实施方式的本发明的偏光元件的正C板的RthPC[590]优选为-230纳米到-60纳米，更优选-190纳米到-60纳米，特别优选-160纳米到-60纳米。根据图2(b)或2(c)所示实施方式的本发明的偏光元件的正C板的RthPC[590]优选为-350纳米到-80纳米，更优选-310纳米到-80纳米，最优选-270纳米到-80纳米。RthPC[590]在上述范围内能够提供显示各光学元件的功能的协同效应，并且使得液晶显示装置的斜向对比度增加和斜向色移减少。
此外，正C板的RthPC[590]优选调节为使得负C板的RthNC[590]和正C板的RthPC[590]之和(Rthadd)调节到上述C-1部分所述的范围之内。
<E-2.配置正C板的方式>
参照图2(a)到2(c)，可以采用任意适合的方法作为将正C板50配置在正A板40和液晶单元100之间的方法。优选正C板50在每一侧上配备有粘合层(未示出)，并粘附到液晶单元100、正A板40或负C板30上。这样，光学元件之间的间隙用粘合层填充，从而能够防止各光学元件的光轴之间关系的移动，以及防止由于各光学元件装入液晶显示装置，彼此磨损而造成光学元件的损伤。此外，可以减少各光学元件的层之间的界面上产生的反射或折射的不良效应，从而增加液晶显示装置斜向对比度和减少液晶显示装置的斜向色移。
粘合层的厚度以及用于形成粘合层的材料可以从上述B-2部分所述的那些以及在上述C-2部分所述的范围和材料中适当选择。
在nx和ny完全相等的情况中，正C板50没有面内相位差，不能检测到其慢轴。因此，正C板50的配置可以与偏光片20的吸收轴和正A板的慢轴无关。在nx和ny基本上相等但是有稍微不同的情况下，可以检测到其慢轴。在这种情况下，正C板50优选配置成使其慢轴基本平行或垂直于偏光片20的吸收轴。角度极大地偏离上述范围会导致液晶显示装置的正向和斜向对比度减少。
<E-3.正C板的结构>
正C板的结构(层积结构)没有特别限制，只要满足上述E-1部分所述的光学特性。正C板可以是单层相位差膜或两层或多层相位差膜的层积体。为减少由于偏光片的收缩应力或背光的热所造成的相位差值的偏移或不均匀并且减少液晶面板的厚度，正C板优选为单层相位差膜。作为层积体的正C板可以包括粘合层以粘附两层或更多层的相位差膜。在作为层积体的正C板包括两层或多层相位差膜的情况下，相位差膜可以彼此相同或不同。相位差膜将在E-4部分详细说明。
用于正C板的相位差膜的Rth[590]根据所使用的相位差膜的数目可以适当地选择。例如，在正C板由单层相位差膜形成的情况下，相位差膜的Rth[590]优选等于正C板的RthPC[590]。因此，用于将正C板层积在正A板和液晶单元上的粘合层的相位差值优选尽可能地小。而且，在例如正C板是包括两层或更多层相位差膜的层积体的情况下，层积体优选设计为相位差膜的总Rth[590]等于正A板的RePC[590]。具体地说，例如，RePC[590]为-100纳米的正C板可以通过将各自的Rth[590]为-50纳米的两层相位差膜层积而获得。同时，这样的正C板可以通过层积Rth[590]为-20纳米的相位差膜和Rth[590]为-80纳米的相位差膜而获得。在这种情况下，优选相位差膜优选层积为使得其各自的慢轴彼此垂直从而减少面内相位差值。注意，为清楚起见，仅描述了由两层或更少层的相位差膜形成的正C板的情况，但是本发明显然适用于包括三层或更多层相位差膜的层积体。
正C板的总厚度优选为0.5微米至200微米，更优选1微米至150微米，最优选3微米至100微米。厚度在上述范围内可以提供具有优异的光学均匀性的光学元件。
<E.用于正C板的相位差膜>
用于正C板的相位差膜优选具有优异的透明度、机械强度、热稳定性、防水特性等。优选用于正C板的相位差膜为含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层。在本发明的说明书中，术语“垂直配向”指的是液晶组合物中的液晶化合物均匀地并且平行于膜的法线方向地配向的状态。注意，用于正C板的液晶组合物和液晶化合物可以和上述C-4部分所述相同。
更优选，用于正C板的相位差膜为含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层，并且液晶组合物中包括在部分分子结构中具有至少一个聚合性或交联性官能团的低分子量液晶。特别优选，液晶组合物包括在部分分子结构中具有至少两个聚合性或交联性官能团的低分子量液晶。这样的液晶化合物可以通过聚合(或交联)反应以聚合(或交联)聚合性(或交联性)官能团。因此，相位差膜的机械强度增加，并且可以获得具有优异的耐久性和尺寸稳定性的相位差膜。在部分分子结构中具有一个液晶原基团和两个聚合性官能团的低分子量液晶的例子包括：“Paliocolor LC242”，商品名，购买自BASF集团公司(Δn＝0.131)；以及“CB483”，商品名，购买自HuntsmanInternational LLC.(Δn＝0.080)。
可以选择任意适合的官能团作为聚合性官能团，其例子包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基和乙烯醚基。其中，从具有高度反应性和提供具有优异的透明度的相位差膜的观点出发，优选使用丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜的厚度根据所设计的相位差值变化，但是优选为0.6微米到20微米，更优选0.8微米到10微米，最优选0.8微米到2.5微米。厚度处于上述范围内可以提供在成膜过程中具有优异的生产率或操作性、在实际使用中具有充分的机械强度和优异的光学均匀性的相位差膜。
在23℃下使用589纳米波长的光测量的、由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜的非寻常光折射率(ne)和寻常光折射率(no)之间的差值(也称作双折射率(Δn)，Δn＝ne-no)优选为-0.20到-0.04，更优选-0.18到-0.05，最优选-0.14到-0.07。可以使用具有上述范围的双折射率的相位差膜，从而满足上述E-1部分所述的光学特性并调节相位差膜的厚度处于提供优异的生产率和操作性的范围内。
在23℃下使用590纳米波长的光测量的由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜的透明度优选为80％或更大，更优选为85％或更大，特别优选90％或更大。正C板优选具有相似的透明度。注意，透明度的理论上限为100％。
由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜可以进一步含有下述通式(I)所表示的聚合物液晶。该聚合物液晶用于改进液晶化合物的配向特性。
[化学式1]
Figure A20068000023400321
在通式(1)中，1表示14到20的整数。当m和n之和为100，m为50到70，n为30到50。
将由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜中的总固体含量作为100重量份，聚合物液晶的含量优选为10重量份到40重量份，更优选15重量份到30重量份。
由含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层形成的相位差膜可以通过下述的1到3步骤获得，例如。具体地说，相位差膜可以通过下述方式获得：将基板(也称作支持物)表面进行垂直配向处理的步骤(步骤1)；将液晶组合物的溶液或分散液涂覆到经过垂直配向的处理基板表面，从而使液晶组合物中的液晶化合物垂直配向的步骤(步骤2)；以及将液晶组合物干燥从而固化的步骤(步骤3)。形成相位差膜的方法优选在步骤1到3之后包括将液晶组合物用紫外线射线照射从而固化的步骤(步骤4)。注意，在相位差膜用于实际使用中时，通常将基板剥离。
图5是解释根据本发明的一个优选实施方式的生产用于正C板的相位差膜的方法的图解示意图。在该步骤中，基板402从传送部件401提供，并通过导引辊403传送到第一涂布器部分404，在这里涂覆了配向剂的溶液或分散液。将涂覆有配向剂的基板传送到第一干燥设备405，在这里将溶剂蒸发并在其上形成配向剂层(也称作配向膜)。随后，在第二涂布器部分407中，将液晶组合物的溶液或分散液涂覆到表面形成有配向膜的基板406上，并用第二干燥设备408将溶剂蒸发，从而形成含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层。随后，将其上形成有含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层的基板409传送到紫外线照射部分410，在这里固化层的表面用紫外线射线照射，从而形成含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的硬化层。注意，紫外线照射部分410通常配置有紫外线灯412和温控设备411。随后，其上形成有硬化层的基板413在卷绕部件414中卷绕并应用于生产偏光元件的步骤(将硬化层粘附到偏光片上)。
步骤1(基板表面进行垂直配向处理的步骤)中使用的基板用于将液晶组合物的溶液或分散液薄且均匀地流延。任意适合的材料可以选作用于形成基板的材料。其具体例子包括：玻璃基板，例如玻璃片或石英基板；聚合物基板，例如膜或塑料基板；由铝、铁等形成的金属基板；无机基板，例如陶瓷基板；以及半导体基板，例如硅片。基板优选为聚合物基板，因为聚合物基板可以为基板表面提供优异的光滑度或者为液晶组合物提供优异的湿度，并且允许用辊连续生产，从而显著改进生产率。注意，基板通常在相位差膜实际使用之前剥离。
用于形成聚合物基板的材料的例子包括热固性树脂、紫外线固化树脂、热塑性树脂、热塑性高弹体和生物降解塑料。其中，优选使用热塑性树脂。热塑性树脂可以为非结晶聚合物或结晶聚合物。非结晶聚合物的优点在于优异的透明度，因此可以直接用于液晶面板等而无需将相位差膜从基板剥离。同时，结晶聚合物的优点在于优异的硬度、强度和耐化学性，因此在相位差膜的生产中提供优异的生产稳定性。聚合物基板还用作用于本发明的正A板或负C板的相位差膜。参照图2(a)或2(b)，例如，含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜可以用作充当基板(支持物)的正A板40，并且可以在基板的表面形成含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层(最终，正C板50)。参照图2(b)或2(c)，例如，含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜可以用作充当基板(支持物)的负C板30，并且可以在基板的表面形成含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层(最终，正C板50)。
垂直配向处理用于液晶组合物的液晶化合物的垂直配向。任意适合的方法可以用作垂直配向处理。该方法优选的例子包括将配向剂吸附到基板表面以形成配向剂层(也称作配向膜)。因此，可以生产液晶化合物的配向缺陷(旋错)非常少的相位差膜。
在垂直配向处理中，将配向剂吸附到基板表面的方法的例子包括溶剂涂布法、等离子聚合法和溅射法。优选溶剂涂布法，因为该方法提供优异的连续生产性、操作性和经济性并且允许液晶化合物均匀配向。在本发明的说明书中，术语“溶剂涂布法”指包括将配向剂的溶液或分散液涂布到基板表面并将该溶液或分散液干燥以形成配向膜的方法。
任意适合的配向剂可以用于垂直配向处理。其具体例子包括卵磷脂、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化铵、盐酸十八胺、一元羧酸铬络合物(例如肉豆蔻酸铬络合物或全氟壬酸铬络合物)、有机硅烷(例如硅烷偶联剂或硅氧烷)、全氟二甲基环己烷、四氟乙烯和聚四氟乙烯。其中，由于其优异的加工性、产品质量和液晶化合物的配向特性，特别优选使用有机硅烷作为配向剂。作为配向剂的有机硅烷的具体例子为“Ethyl silicate”，商品名，购买自COLCOAT公司，其含有四乙氧基甲硅烷作为主要成份。
对于制备配向剂的溶液或分散液的方法，市售的配向剂的溶液或分散液可以直接使用，或者可以将溶剂加入到市售的配向剂的溶液或分散液中。或者，可以将一定固体含量的配向剂溶解在不同溶剂中，或者可以将配向剂、各种添加剂和溶剂混合溶解。
配向剂溶液中的总固体含量根据溶解度、涂覆粘度、基板上的湿度、涂覆后的厚度等而变化。但是，相对于100重量份的溶剂，总固体含量通常为0.05到20重量份，更优选0.5到10重量份，特别优选1到5重量份。总固体含量处于上述范围内可以提供具有高度表面均匀性的相位差膜。
用于配向剂的溶剂优选采用能够将配向剂均匀溶解在溶液中的液体物质。溶剂可以为非极性溶剂，例如苯或己烷；或者极性溶剂，例如水或醇。而且，溶剂可以为：无机溶剂，例如水；或者有机溶剂，例如醇、酮、醚、酯、脂肪烃和芳香烃、卤代烃、酰胺和溶纤剂。溶剂优选为至少一种选自环戊酮、环己酮、丁酮和四氢呋喃的溶剂。优选这些溶剂，因为这些溶剂不会腐蚀基板而在实际应用中带来不良效应，并且各自能够充分溶剂配向剂。
对于配向剂的溶液或分散液的涂覆方法，可以选择任意适合的采用涂布器的涂覆方法。涂布器的具体例子包括：反向辊式涂布器、正向旋转辊式涂布器、凹版式涂布器、刀片式涂布器、棒式涂布器、槽孔式涂布器、幕帘式涂布器、喷注式涂布器、气刀式涂布器、吻合式涂布器、浸渍涂布器、液滴式涂布器、刮刀式涂布器、流延涂布器、喷雾涂布器、旋转涂布器、挤出涂布器和热熔涂布器。其中，优选的涂布器的例子包括反向辊式涂布器、正向旋转辊式涂布器、凹版式涂布器、棒式涂布器、槽孔式涂布器、幕帘式涂布器、喷注式涂布器和旋转涂布器。采用上述涂布器的涂覆方法可以提供具有优异均匀性的非常薄的配向膜。
配向剂的溶液或分散液的干燥方法(也称作干燥设备)可以适当选自，例如，使用以下设备的加热方法或温度控制方法：热空气或冷空气在其中循环的空气循环式恒温炉；使用微波或远红外线等的加热器；用于温度调节的加热辊；热管辊；以及金属带。
配向剂的溶液或分散液的干燥温度优选为基板的玻璃化转变温度(Tg)或更低。具体地说，干燥温度优选为50℃到180℃，更优选80℃到150℃。干燥时间为1分钟到20分钟，例如，优选1分钟到10分钟，更优选1分钟到5分钟。
在步骤2(将液晶组合物的溶液或分散液涂覆到经过垂直配向处理的基板表面，使液晶组合物中的液晶化合物垂直配向的步骤)中，液晶组合物的溶液或分散液的涂覆方法可以从类似于上述配向剂的涂覆方法的方法中选择。
对于制备液晶组合物的溶液或分散液的方法，可以直接使用市售的液晶组合物的溶液或分散液，或者可以将溶剂加入到市售的液晶组合物的溶液或分散液中。或者，可以将一定固体含量的液晶组合物溶解在不同溶剂中，或者可以将液晶组合物、各种添加剂和溶剂混合溶解。
液晶组合物溶液中的总固体含量根据溶解度、涂覆粘度、基板上的湿度、涂覆后的厚度等而变化。但是，相对于100重量份的溶剂，总固体含量通常为10到100重量份，更优选为20到80重量份，特别优选30到60重量份。总固体含量处于上述范围内可以提供具有高度表面均匀性的相位差膜。
用于液晶组合物的溶剂优选采用能够将液晶化合物均匀溶解在溶液中并且几乎不溶解配向膜的液体物质。优选溶剂为至少一种选自环戊酮、环己酮、丁酮、甲苯和乙酸乙酯的溶剂。优选这些溶剂，因为这些溶剂均不会腐蚀基板而在实际应用中带来不良效应，并且各自能够充分溶解配向剂。
在步骤3(将液晶组合物干燥以固化的步骤)中，液晶组合物的干燥方法(也称作干燥设备)可以适当选自，例如，使用以下设备的加热方法或温度控制方法：热空气或冷空气在其中循环的空气循环式恒温炉；使用微波或远红外线等的加热器；用于温度调节的加热辊；热管辊；以及金属带。
液晶组合物的干燥温度优选处于液晶组合物显示液晶相的温度范围内并且等于或低于基板的玻璃化转变温度(Tg)。具体地说，干燥温度优选为50℃到130℃，更优选70℃到120℃。干燥时间通常为1分钟到20分钟，优选1分钟到10分钟，更优选1分钟到5分钟。处于上述条件下，可以生产具有高度均匀性的相位差膜。
形成用于正C板的相位差膜的方法优选在步骤1到3之后包括将液晶组合物用紫外线照射从而硬化的步骤(步骤4)。在这种情况下，液晶组合物优选包括在部分分子结构中具有至少一个聚合性或交联性官能团的低分子量液晶(液晶化合物)。聚合或交联该液晶化合物，从而增加相位差膜的机械强度并提供具有优异的耐久性和尺寸稳定性的相位差膜。
液晶组合物的硬化方法可以适当选自各自使用采用以下装置作为光源的照射装置，例如超高压水银灯、电介质激发物放电灯、闪光紫外线灯、高压水银灯、低压水银灯、远紫外线灯、氙灯、氙闪光灯或金属卤化物灯。
用于紫外线照射的光源的波长根据液晶化合物的聚合性或交联性官能团显示光学吸收的波长区域确定。光源的波长区域通常为210纳米到380纳米，更优选250纳米到380纳米。100纳米到200纳米的真空紫外线区域优选用滤光器等从光源的波长区域分开，从而抑制液晶化合物的光分解反应。光源的波长区域处于上述范围内可以通过聚合反应或交联反应而使得液晶化合物充分硬化并且提供具有优异的机械强度的相位差膜。
在365纳米的波长下测量的紫外线照射量优选为30mJ/cm2到1,000mJ/cm2，更优选50mJ/cm2到800mJ/cm2，特别优选100mJ/cm2到500mJ/cm2。照射量处于上述范围内可以通过聚合反应或交联反应而使得液晶化合物充分聚合或交联，并且提供具有优异的机械强度的相位差膜。
在紫外线照射过程中，照射装置内的温度(也称作照射温度)优选维持在液晶组合物的液晶相-各向同性相转变温度(Ti)或更低。照射温度更优选维持在Ti-5℃或更低，特别优选Ti-10℃或更低。具体地说，照射温度优选为15℃到90℃，更优选15℃到60℃。照射温度处于上述范围内提供具有高度均匀性的相位差膜。
照射温度维持恒定的方法(也称作温控方法)可以适当选自，例如，使用以下设备的加热方法或温度控制方法：热空气或冷空气在其中循环的空气循环式恒温炉；使用微波或远红外线等的加热器；用于温度调节的加热辊；热管辊；以及金属带。
<F.液晶面板的概述>
本发明的偏光元件配置在液晶单元的至少一侧并且用作液晶面板。该偏光元件优选配置在液晶单元的观看侧以增加液晶显示装置的斜向对比度。液晶单元的类型没有特别限制，可以使用透射型、反射型或半透射型液晶单元。
图6是根据本发明的优选实施方式的液晶面板的截面示意图。图7是该液晶面板的透视示意图。注意，为清楚起见，图6和7中各构件的长、宽和厚的比例与实际构件不同。液晶面板150配置有：液晶单元100；配置在液晶单元100观看侧的偏光元件10；配置在液晶单元100背光侧的第二偏光片60；以及配置在液晶单元100和第二偏光片60之间的其它相位差膜70。如图1(a)到1(c)所示，偏光元件10包括第一偏光片20作为其最外层。第一偏光片20和第二偏光片60配置为使得其各自的吸收轴彼此垂直。在实际使用中，可以在第一偏光片20和第二偏光片60的外侧配置任意适合的保护层(未示出)。注意，本发明的液晶面板不限于图中的例子，并且可以在结构构件之间配置任意的结构构件，例如膜或粘合层(优选具有各向同性光学特性)。图6只显示了采用偏光元件10的情况，但是偏光元件11和12可以按照与图中所示例子相同的方式用于液晶单元。显然可以使用根据本发明的其它实施方式的偏光元件(在图1(a)到1(c)中未示出的偏光元件)。
<G.液晶单元>
参照图6，液晶单元100配置有一对玻璃基板(101和102)、以及配置在基板之间作为显示介质的液晶层103。一个玻璃基板(主动矩阵基板)配置有用于控制液晶的电光特性的开关元件(典型地为TFT)、以及用于为开关元件提供门信号的扫描线(未显示)和用于为其提供源信号的信号线(未显示)。另一个玻璃基板(滤色片基板)配置有作为滤色片的着色层、光屏蔽层(也称作黑色矩阵)和ITO层(均未示出)。两个玻璃基板之间的距离(单元间隙)通过隔离物(未显示)来控制。例如将由聚酰亚胺形成的配向膜(未显示)配置在与液晶层相接触的每个玻璃基板的一侧上。
液晶单元的驱动模式的例子包括扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、电控双折射(ECB)模式、垂直配向(VA)模式、面内切换(IPS)模式、光学补偿双折射(OCB)模式、混合配向向列(HAN)模式、表面稳定铁电液晶(SSFLC)模式和抗铁电液晶(AFLC)模式。本发明的偏光元件优选用于IPS模式、VA模式或OCB模式的液晶单元。本发明的偏光元件最优选用于IPS模式的液晶单元中。
扭曲向列(TN)模式的液晶单元指的是在两个基板之间包括正介电各向异性向列型液晶、并且液晶分子的配向方向通过玻璃基板的表面配向处理而扭曲90°的液晶单元。TN模式的液晶单元的具体例子包括：Baifukan公司出版的“Ekisho Jiten”(1989)的第158页描述的液晶单元；以及JP-A-63-279229描述的液晶单元。
垂直配向(VA)模式的液晶单元指的是在不施加电场的情况下利用电控双折射(ECB)效应、并且在透明电极之间包括垂直配向的负介电各向异性向列型液晶的液晶单元。VA模式的液晶单元的具体例子包括JP-A-62-210423和JP-A-04-153621中描述的液晶单元。如JP-A-11-258605所述，VA模式的液晶单元可以是多区域MVA模式的液晶单元，其在像素中配置有缝隙从而扩展视角或采用各自的表面具有突起的基板。而且，如JP-A-10-123576所述，VA模式的液晶单元可以是VATN模式的液晶单元，其中在液晶中加入手性试剂，并且向列型液晶在不施加电压的情况下基本垂直配向并在施加电压的情况下扭曲以形成多区域配向。
在IPS模式中，在没有电场的情况下在所谓的“三明治”式单元中均匀配向的向列型液晶通过利用电控双折射(ECB)效应，在平行于基板的电场(也称为水平电场)中响应。具体地说，如“Monthly DisplayJuly”(第83至88页，Techno Times公司出版，1997)或者“Ekishovol.2，No.4”(第303至316页，Japanese Liquid Crystal Society出版，1998)所述，在不存在电场的情况下通过下述方式提供完全的黑色显示：在不施加电场的情况下，调节液晶分子的纵轴，使其处于光进入的偏光板的吸收轴方向；并在液晶单元上下配置偏光板使彼此垂直。在施加电场的情况下，液晶分子旋转同时保持与基板平行，从而根据旋转角得到透射率。
OCB模式的液晶单元指的是在不施加电压的情况下，利用电控双折射效应并诱导正介电各向同性向列型液晶根据在透明电极中心部分的扭曲配向而弯曲配向的液晶单元。OCB模式的液晶单元也称作“JI单元”。OCB模式的液晶单元的具体例子包括：Kyoritsu Shuppan公司(2000)出版的“Jisedai Ekisho Display”的第11到27页描述的液晶单元；以及JP-A-07-084254描述的液晶单元。
<H.其它相位差膜>
在本发明中，任意适合的其它相位差膜可以根据液晶单元的驱动模式而采用。注意，其它相位差膜可以根据液晶单元的驱动模式而省略或用各向同性膜代替。参照图6和7，其它相位差膜70配置在液晶单元100和第二偏光片60之间。根据该实施方式，其它相位差膜70还用作第二偏光片60的液晶单元侧的保护层，从而有助于减少液晶面板的厚度。注意，配置其它相位差膜70的位置不限于图中所示的例子，其它相位差膜70可以配置在液晶单元100和正C板50之间，例如。或者，其它相位差膜70可以配置在液晶单元100的每一侧。在图中所示的例子中，在液晶单元100和第二偏光片60之间只配置了一层其它相位差膜70，但是也可以在这之间配置两层其它相位差膜70。而且，可以在液晶单元的每一侧都配置一层或多层其它相位差膜70。在使用两层或更多层其它相位差膜的情况下，相位差膜可以彼此相同或不同。
优选其它相位差膜70用于光学补偿或消除液晶单元100的相位差值。图8是解释通过使用其它相位差膜而消除液晶单元的相位差值的方法的典型概念图。在本发明的说明书中，短语“消除液晶单元的相位差值”指对相位差值进行光学补偿以使得液晶单元和其它相位差膜的层积体基本具有nx＝ny＝nz的各向同性折射率分布。如图8所示，为了消除折射率分布为nz＞nx＝ny的液晶单元(典型地，驱动模式为例如TN模式、OCB模式或HAN模式的液晶单元)的相位差值，优选将折射率分布为nx＝nY＞nz的其它相位差膜配置为使得液晶单元和该其它相位差膜的慢轴彼此垂直。注意，为简单起见，只在图中的例子中显示了折射率分布为nz＞nx＝ny的液晶单元，但是通过使用具有适当的折射率分布的其它相位差膜，本发明显然可以应用于折射率分布为nz＞nx＞ny的液晶单元或折射率分布为nx＞ny＝nz的液晶单元。
任意适当的材料可以选作用于形成其它相位差膜的材料。优选使用具有优异的透明度、机械强度、热稳定性、防水特性等的材料。其具体例子包括：含有热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜的拉伸膜；含有具有适当的配向并且进行了固化或硬化的液晶化合物的光学膜。注意，根据液晶单元的折射率分布而设定适当的相位差值作为其它相位差膜的相位差值(最终为相位差值)。
<I.本发明的液晶显示装置的概述>
图9是根据本发明的一个优选实施方式的液晶显示装置的截面示意图。液晶显示装置200配置有：液晶面板150；配置在液晶面板两侧的保护层110和111；配置在保护层110和111外侧的表面处理层120和121；配置在表面处理层121的外侧(背光侧)上的亮度增强膜130、棱镜片140、光导板160和背光170。使用经过硬膜处理、抗反射处理、防粘处理、扩散处理(也称作防眩处理)等的膜作为表面处理层120和121。具有偏光选择层“D-BEF series”(商品名，例如，购买自Sumitomo3M Limited)等的偏光分离膜用作亮度增强膜130。使用上述光学构件，从而得到具有较好的显示特性的显示装置。根据另一个实施方式，只要得到本发明的效果，根据驱动模式或者所使用的液晶单元的用途，图9中显示的光学构件可以至少部分省略或者由其它构件代替。
配置有本发明的液晶面板的液晶显示装置在45°方位角和60°极角的对比度(YW/YB)优选为10或更大，更优选12或更大，特别优选20或更大，最优选50或更大。
除了上述对比度之外，配置有本发明的液晶面板的液晶显示装置在45°方位角和60°极角的色移(Δxy值)优选为1或更小，更优选0.7或更小，特别优选0.6或更小，最优选0.5或更小。
<J.本发明的液晶面板和液晶显示装置的用途>
本发明的液晶面板和液晶显示装置的用途并没有特别的限制，但是本发明的液晶面板和液晶显示装置可用于各利用途，例如：办公自动化(OA)设备，如个人计算机监视器、膝上型个人计算机和复印机；便携式设备，例如便携式电话、手表、数码相机、个人数字助理(PDA)和便携式游戏机；家用电器，例如摄像机、液晶电视和微波炉；车载装置，例如倒车监视器、汽车导航系统监视器和车载音响；显示装置，例如商业信息监视器；安全装置，例如监视器；护理和医疗设备，例如护理监视器和医疗监视器。
特别地，本发明的液晶面板和液晶显示装置优选用于大型液晶电视。采用本发明的液晶面板和液晶显示装置的液晶电视的屏幕尺寸优选为17英寸宽(373毫米×224毫米)或更大，更优选23英寸宽(499毫米×300毫米)或更大，特别优选26英寸宽(566毫米×339毫米)或更大，最优选32英寸宽(687毫米×412毫米)或更大。
实施例
本发明将用下面的实施例和对比实施例来更详细地描述。但本发明不限于这些实施例。实施例中使用的分析方法描述如下。
(1)测定单轴透射率和偏振度的方法：
单轴透射率和偏振度是在23℃下，用分光光度计“DOT-3”(商品名，Murakami Color Research Laboratory制造)测量的。
(2)测量分子量的方法：
分子量是用聚苯乙烯作为标准样品，通过凝胶渗透色谱法(GPC)进行计算的。具体地说，分子量是在下列测量条件下通过使用下列装置和仪器进行测量。
·分析仪：“HLC-8120GPC”，Tosoh株式会社制造
·柱：TSKgel Super HM-H/H4000/H3000/H2000
·柱的尺寸：6.0mmI.D.×150毫米
·洗脱液：四氢呋喃
·流速：0.6毫升/分钟
·检测器：RI
·柱温：40℃
·注射量：20微升
(3)测量厚度的方法：
小于10微米的厚度用薄膜厚度分光光度计“Multichannelphotodetecdor MCPD-2000”(商品名，Otsuka Electronics Co.，Ltd.制造)测量。10微米或更大的厚度则用数字千分尺“KC-351C-型”(商品名，Anritsu株式会社制造)测量。
(4)测定相位差值(Re、Rth)的方法：
相位差值是在23℃下使用波长为590纳米的光，基于平行Nicol旋转法，用自动双折射分析仪“KOBRA-21ADH”(商品名，Oji ScientificInstrument制造)测量。波长为480纳米的光也用于波长色散性的测量。
(5)测量膜折射率的方法：
膜的平均折射率是在23℃下使用波长为589纳米的光，用Abbe折射计“DR-M4”(商品名，Atago公司制造)测量折射率而测定的。
(6)测量透射率的方法：
透射率是在23℃下使用波长为590纳米的光，用紫外线-可见光分光光度计“V-560”(商品名，JASCO株式会社制造)测量的。
(7)测量光弹性系数的方法：
尺寸为2厘米×10厘米的样品中心处的相位差值(23℃/590纳米波长)，通过使用椭圆偏光光谱仪“M-220”(商品名，JASCO株式会社制造)在应力(5到15N)下，同时固定样品的两端进行测量，光弹性系数由应力和相位差值的函数的斜率计算。
(8)紫外线照射方法
使用在365纳米的波长下光强度为120mW/cm2的金属卤素灯作为光源的紫外线照射装置。
(9-1)测定液晶显示装置的对比度的方法：
在23℃下在暗室中将背光打开一段预定时间，使用下述方法和测量装置测量。液晶显示装置上显示白色图像和黑色图像，使用“EZContrast 160D”(商品名，ELDIM SA公司制造)在显示屏的45°方位角和60°极角处测量XYZ显示系统的Y值。从白色图像的Y值(YW)和黑色图像的Y值(YB)计算斜向对比度“YW/YB”。注意，方位角45°指的是相对于面板较长边在0°逆时针方向旋转45°的方向。极角60°指的是相对于显示屏的法线方向在0°倾斜60°的方向。
(9-2)测定液晶显示装置的漏光的方法：
在23℃下在暗室中打开背光30分钟，通过使用“EZ Contrast 160D”(商品名，ELDIM SA公司制造)在45°方位角和60°极角处测量显示黑色图像的屏幕的CIE1931 XYZ显示系统所定义的三色Y值。
(10-1)测定液晶显示装置的色移(Δxy值)的方法：
在23℃下在暗室中将背光打开一段预定时间，通过使用下述测量设备通过下述方法测量色移。液晶显示装置上显示黑色图像，使用“EZContrast 160D”(商品名，ELDIM SA公司制造)在45°方位角和60°极角处测量XYZ色彩系统中的x值和y值。斜向色移(Δxy值)从下述表达式：{(x-0.31)2+(y-0.31)2}1/2来计算。45°方位角指的是相对于面板的长边为0°逆时针方向旋转45°的方向。60°极角指的是相对于垂直于面板的方向为0°从60°斜向观看的方向。
(10-1)测定液晶显示装置的色移(ΔE值)的方法：
在23℃下在暗室中将背光打开一段预定时间(在本发明的说明书中为30分钟)，进行色移的测量。在液晶显示装置中显示黑色图像，并且通过使用“EZ Contrast 160D”(商品名，ELDIM SA公司制造)在45°方位角和60°极角处测量CIE1976 L*a*b*彩色空间所定义的亮度L*、以及彩色坐标a*和b*。斜向色移(ΔE值)从下述表达式：{(L*)2+(a*)2+(b*)2}1/2来计算。
<用于负C板的相位差膜的制造>
[参考实施例1]
使用含有三乙酰基纤维素作为主要成分的聚合物膜[“Fujitac”，商品名，购买自Fuji Photo Film，Co.，Ltd.(厚度为80微米，平均折射率＝1.48)]作为相位差膜A-1。表1显示了相位差膜A-1的特性以及下述参考实施例2到4的膜的特性。
                              表1
参考实施例1 参考实施例2 参考实施例3 参考实施例4
相位差膜 A-1 A-2 A-3 A-4
厚度(微米) 80 1.5 3.8 40
透射率(％) 90 91 91 91
Re[590](纳米) 1 1 2 1
Rth[590](纳米) 52 103 151 40
[参考实施例2]
将90重量份在部分分子结构中具有两个聚合性官能团的杆状液晶化合物[“Paliocolor LC242”，商品名，BASF集团公司制造(ne＝1.654，no＝1.523)]、10重量份聚合性手性试剂[“Paliocolor LC756”，商品名，BASF集团公司制造]和5重量份光聚合引发剂[“Irgacure 907”，商品名，Ciba Specialty Chemicals制造]溶解在300重量份环己酮中，从而制备总固体含量为26重量％的液晶组合物溶液。将该液晶组合物溶液均匀地涂覆到市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜[“Lumirror S27-E”，商品名，Toray Industries，Inc.(厚度为75微米)]的表面上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以70℃±1℃干燥5分钟，从而获得含有平面配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层。随后，将该固化层用600mJ/cm2的紫外线照射(在空气氛下)，从而通过聚合反应而硬化该液晶组合物。将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜剥离，从而获得含有平面配向的液晶化合物的液晶组合物的硬化层，其厚度为1.5微米。由此获得的膜称作相位差膜A-2。表1显示该相位差膜A-2的特性。
[参考实施例3]
将17.7重量份聚酰亚胺(重均分子量为124,000，平均折射率为1.55，imidation率为99％)溶解在100重量份甲基异丁基酮中，从而制备总固体含量为15重量％的液晶组合物的溶液，上述聚酰亚胺是通过2，2’-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐(20毫摩尔)与2，2-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯(20毫摩尔)通过标准方法反应而获得的。将该聚酰亚胺溶液均匀地涂覆到市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜[“Lumirror S27-E”，商品名，Toray Industries，Inc.(厚度为75微米)]的表面上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以135℃±1℃干燥5分钟，然后在空气循环恒温炉中以150℃±1℃干燥10分钟，从而将溶剂蒸发。将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜剥离，从而获得含有聚酰亚胺作为主要成份的聚合物膜(可挥发成分残量为2％)，其厚度为3.8微米。由此获得的聚合物膜称作相位差膜A-3，表1显示了相位差膜A-3的特性。
[参考实施例4]
将含有三乙酰基纤维素作为主要成分的聚合物膜[“Fujitac UZ”，商品名，Fuji Photo Film，Co.，Ltd.制造(厚度为40微米，平均折射率＝1.48)]称作相位差膜A-4。表1显示了相位差膜A-4的特性。
<用于正A板的相位差膜的制造>
[参考实施例5]
将70重量份通过降冰片烯类单体的开环聚合物的氢化获得的环烯烃类树脂[“ARTON”，商品名，JSR株式会社制造(玻璃化转变温度为171℃，重均分子量为130,000)]和30重量份苯乙烯/马来酐共聚物[Sigma-Aldrich Japan K.K.公司制造(玻璃化转变温度为120℃，重均分子量为224,000)]溶解在300重量份甲苯中，从而制备总固体含量为25重量％的树脂组合物的溶液。将该溶液均匀地涂覆到市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜[“Lumirror S27-E”，商品名，Toray Industries，Inc制造(厚度为75微米)]的表面上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以135℃±1℃干燥5分钟，然后在空气循环式恒温炉中以150℃±1℃干燥10分钟，从而将溶剂蒸发。将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜剥离，从而获得含有具有苯乙烯/马来酐共聚物和通过降冰片烯类单体的开环聚合物的氢化而获得的环烯烃类树脂的树脂组合物作为主要成份的聚合物膜(Re[590]为3纳米，Rth[590]为4纳米，平均折射率为1.52)，其厚度为83微米。使用双轴拉伸机，将该聚合物膜在空气循环式恒温炉中以120℃±1℃在一个方向(垂直单轴拉伸)拉伸1.2倍，同时固定聚合物膜的纵轴。由此获得的拉伸膜称作相位差膜B-1。表2显示了相位差膜B-1的特性以及下述参考实施例6到10的膜的特性。
                                         表2
    参考实施例5     参考实施例6     参考实施例7     参考实施例8     参考实施例9     参考实施例10
相位差膜     B-1     B-2     B-3     B-4     B-5     B-6
厚度(微米)     68     64     54     55     55     55
透射率(％)     90     90     90     90     90     90
Re[480](纳米)     78     95     134     95     106     119
Re[590](纳米)     82     100     141     94     105     118
Rth[590](纳米)     82     101     141     94     105     118
Re[480]/Re[590]     0.95     0.95     0.95     1.01     1.01     1.01
C[590]×10-12(m2/N)     9.9     9.9     9.9     3.1     3.1     3.1
[参考实施例6]
按照参考实施例5的相同方法生产相位差膜B-2，除了拉伸比变为1.35倍。表2显示了相位差膜B-2的特性。
[参考实施例7]
按照参考实施例5的相同方法生产相位差膜B-3，除了：拉伸温度变为1 50℃；并且拉伸比变为1.5倍。表2显示了相位差膜B-3的特性。
[参考实施例9]
使用辊式拉伸机，将通过降冰片烯类单体的开环聚合物的氢化而获得的树脂的膜[“Zeonor ZF14”，商品名，Optes公司制造(厚度为60微米，Tg＝136℃)]在空气循环式恒温炉中以140℃在纵向拉伸1.19倍，从而生产相位差膜B-4。表2显示了相位差膜B-4的特性。
[参考实施例9]
按照参考实施例8的相同方法生产相位差膜B-5，除了拉伸比变为1.24倍。表2显示了相位差膜B-5的特性。
[参考实施例10]
按照参考实施例8的相同方法生产相位差膜B-6，除了拉伸比变为1.27倍。表2显示了相位差膜B-6的特性。
<用于正C板的相位差膜的制造>
[参考实施例11]
通过使用凹版式涂布器，将硅酸乙酯溶液[购买自Colcoat公司(硅酸乙酯和异丙醇混合溶液，2重量％)]涂覆到市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜[“S27-E”，商品名，Toray Industries，Inc.制造(厚度为75微米)]的表面上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以130℃±1℃干燥1分钟，从而在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜表面上形成厚度为0.1微米的玻璃状聚合物膜。
随后，将5重量份下式(II)所表示的聚合物液晶(重均分子量为5,000)、20重量份在部分分子结构中具有两个聚合性官能团的杆状液晶化合物[“Paliocolor LC242”，商品名，BASF集团公司(ne＝1.654，no＝1.523)制造]、以及1.25重量份光聚合引发剂[“Irgacure 907”，商品名，Ciba Specialty Chemicals制造]溶解在75重量份的环己酮中，从而制备液晶组合物的溶液。使用棒涂布器，将该溶液均匀地涂覆到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的玻璃状聚合物膜上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以80℃±1℃干燥2分钟，并逐渐冷却到室温(23℃)，从而在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面上形成垂直配向的液晶组合物的固化层。随后，在空气氛下将该固化层用400mJ/cm2的紫外线照射，从而通过聚合反应而硬化该液晶组合物。将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜剥离，从而获得垂直配向的液晶组合物的硬化层，其厚度为0.5微米。该硬化层称作相位差膜C-1。表3显示相位差膜C-1的特性以及下文所述参考实施例12到17的膜的特性。
[化学式2]
表3
 参考实施例11   参考实施例12   参考实施例13   参考实施例14   参考实施例15   参考实施例16   参考实施例17
相位差膜  C-1   C-2   C-3   C-4   C-5   C-6   C-7
厚度(微米)  0.5   1.0   1.9   25   0.8   1.0   1.2
透射率(％)  91   91   91   91   91   91   91
Re[590](纳米)  1   1   1   1   1   1   1
Rth[590](纳米)  -50   -101   -185   -250   -80   -100   -120
[参考实施例12]
按照参考实施例11的相同方法生产相位差膜C-2，除了改变液晶组合物溶液的涂覆厚度。表3显示了相位差膜C-2的特性。
[参考实施例13]
按照参考实施例11的相同方法生产相位差膜C-3，除了改变液晶组合物溶液的涂覆厚度。表3显示了相位差膜C-3的特性。
[参考实施例14]
按照参考实施例11的相同方法生产相位差膜C-4，除了改变液晶组合物溶液的涂覆厚度。表3显示了相位差膜C-4的特性。
[参考实施例15]
按照参考实施例11的相同方法制备液晶组合物溶液。使用模具涂布器(die coater)，将该溶液均匀地涂覆到市售的含有降冰片烯类树脂[“Zeonor ZF14”，商品名，Optes公司制造(厚度为100微米)]作为主要成分的聚合物膜上，并将其整体在空气循环式恒温炉中以80℃±1℃干燥2分钟，并逐渐冷却到室温(23℃)，从而在聚合物膜的表面上形成垂直配向的液晶组合物的固化层。随后，在空气氛下将该固化层用400mJ/cm2的紫外线照射，从而通过聚合反应而硬化该液晶组合物。将聚合物膜剥离，从而获得含有垂直配向的杆状液晶化合物的液晶组合物的硬化层。该硬化层称作相位差膜C-5。表3显示了相位差膜C-5的特性。
[参考实施例16]
按照参考实施例15的相同方法生产相位差膜C-6，除了改变液晶组合物溶液的涂覆厚度。表3显示了相位差膜C-6的特性。
[参考实施例17]
按照参考实施例15的相同方法生产相位差膜C-7，除了改变液晶组合物溶液的涂覆厚度。表3显示了相位差膜C-7的特性。
<各向同性膜的生产>
[参考实施例18]
使用挤出机，将65重量份异丁烯和N-甲基马来酰亚胺的交替共聚物(N-甲基马来酰亚胺的含量为50摩尔％，玻璃化转变温度为157℃)、35重量份的丙烯腈/苯乙烯共聚物(丙烯腈含量为27摩尔％)和1重量份2-[4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基]-5-[己氧基]-苯酚(紫外线吸收剂)成形为球粒。然后，将所得物在100℃下干燥5小时，并在270℃下使用40nmΦ的单螺杆挤出机和400毫米宽的T-模挤出，并使用冷却鼓将片状的熔融树脂冷却，从而制成宽约600毫米并且厚为40微米的聚合物膜X。聚合物膜X的Re[590]为1纳米，Rth[590]为2纳米，透明度为90％，并且光弹性系数的绝对值为5.1×10-12(m2/N)。
[参考实施例19]
直接使用含有纤维素类树脂作为主要成份的市售的聚合物膜[“Fujitac ZRF80S”，商品名，Fuji Photo Film，Co.，Ltd.制造]。该聚合物膜称作光学膜Y。光学膜Y的Re[590]＝0纳米，Rth[590]＝2纳米，并且基本具有光学各向同性特性。
<偏光片的生产>
[参考实施例20]
使用辊式拉伸机，将含有聚乙烯醇作为主要组分的聚合物膜[“9P75R”，商品名，Kuraray公司制造，厚度为75微米，平均聚合度为2,400，皂化度为99.9摩尔％]单轴拉伸2.5倍，同时聚合物膜在保持在30℃±3℃下并含有碘和碘化钾的着色浴中着色。接着，将聚合物膜在保持在60℃±3℃并含有硼酸和碘化钾的水溶液浴中单轴拉伸到聚乙烯醇膜的原始长度的6倍，同时进行交联反应。所得的膜在50℃±1℃下的空气循环式恒温加热炉中干燥30分钟，从而得到各自的含湿量为23％、厚度为28微米、偏振度为99.9％并且单轴透射率为43.5％的偏光片P1和P2。
<其它偏光元件的生产>
[参考实施例21]
将参考实施例18所获得的聚合物膜X通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，购买自Mitsui Takeda Chemicals，Inc.]形成的厚度为5微米的粘合层层积到参考实施例20所获得的偏光片P2的每一侧，从而生产偏光元件(X)。
[参考实施例22]
将参考实施例19所获得的光学膜Y通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，购买自Mitsui Takeda Chemicals，Inc.]形成的厚度为5微米的粘合层而层积到参考实施例20所获得的偏光片P2的每一侧，从而生产偏光元件(Y)。
<IPS模式液晶单元的生产>
[参考实施例23]
将液晶面板从包括IPS模式的液晶单元的液晶显示装置[“KLV-17HR2”，Sony株式会社制造]中取出。去掉配置在液晶单元上方和下方的光学膜，并清洗液晶单元的玻璃表面(前后表面)。由此获得的液晶单元称作液晶单元A。
[参考实施例24]
将液晶面板从包括IPS模式液晶单元的液晶显示装置[32V型液晶电视“FACE”，商品名，TOSHIBA株式会社制造，型号：32LC100，屏幕大小：697毫米×392毫米]取出。去掉配置在液晶单元上方和下方的光学膜，并清洗液晶单元的玻璃表面(前后表面)。由此获得的液晶单元称作液晶单元B。
[实施例1]
通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，Mitsui TakedaChemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将参考实施例18所获的聚合物膜X层积在参考实施例20所获的偏光片P1的一侧表面上。通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，Mitsui TakedaChemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将相位差膜A-1(负C板)层积在偏光片P1的另一侧上，使得相位差膜A-1的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)。通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜B-2(正A板)层积在相位差膜A-1的表面上，使得相位差膜B-2的慢轴基本垂直于偏光片P1的吸收轴(90°±0.5°)。随后，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜C-2(正C板)层积在相位差膜B-2的表面上，使得相位差膜C-2的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)，从而制造偏光元件(i)。
随后，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将偏光元件(i)层积在参考实施例23所获的IPS模式的液晶单元A的观看侧表面上，使得偏光片P1的吸收轴基本平行于液晶单元和面对该液晶单元的相位差膜的长边(0°±0.5°)。此时，偏光片P1的吸收轴基本垂直于液晶单元的初始配向方向。通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将参考实施例21所获的偏光元件(X)层积在IPS模式的液晶单元的背光侧，使得偏光片P2的吸收轴基本平行于液晶单元的短边(0°±0.5°)。此时，偏光片P1和P2的吸收轴彼此垂直。
由此制造的液晶面板(i)具有如图2(a)所示的结构。将该液晶面板(i)连接到背光单元，从而制造液晶显示装置(i)。当背光打开30分钟之后，测量斜向对比度和斜向色移。表4显示所获特性以及实施例2到4和比较实施例1和2的数据。
                                         表4
         负C板          正A板          正C板            液晶面板
    相位差膜   Rth[590](纳米)     相位差膜  Re[590](纳米)     相位差膜   Rth[590](纳米) 结构     斜向对比度   斜向色移(Δxy)
实施例1     A-1   52     B-2  100     C-2   -101 图2(a)     71.5   0.33
实施例2     A-2   103     B-1  82     C-2   -101 图2(a)     10.1   0.47
实施例3     A-2   103     B-3  141     C-3   -185 图2(b)     25.1   0.57
实施例4     A-3   151     B-3  141     C-4   -250 图2(b)     14.8   0.61
比较实施例1 A-1 52 B-2 100 C-1 -50 图2(a) 2.9 0.50
比较实施例2 A- 52 B-3 141 C-1 -50 图2(b) 5.5 0.54
[实施例2]
按照实施例1的相同方式制造液晶面板(ii)和液晶显示装置(ii)，除了：将相位差膜A-2用作负C板；以及将相位差膜B-1用作正A板。表4显示液晶显示装置(ii)的特性。
[实施例3]
通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，Mitsui TakedaChemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将参考实施例18所获的聚合物膜X层积在参考实施例20所获的偏光片P1的一侧表面上。随后，通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，MitsuiTakeda Chemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将相位差膜B-3(正A板)层积在偏光片P1的另一侧表面上，使得相位差膜B-3的慢轴基本垂直于偏光片P1的吸收轴(90°±0.5°)。通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜C-3(正C板)层积在相位差膜B-3的表面上，使得相位差膜C-3的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)。而且，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜A-1(负C板)层积在相位差膜C-3的表面上，使得相位差膜A-1的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)，从而制造偏光元件(iii)。
随后，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层将偏光元件(iii)层积在参考实施例23所获的IPS模式的液晶单元的观看侧表面上，使得偏光片P1的吸收轴基本平行于液晶单元和面对该液晶单元的相位差膜的长边(0°±0.5°)。同样，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将偏光元件(X)层积在IPS模式的液晶单元的背光侧，使得偏光片P2的吸收轴基本平行于液晶单元的短边(0°±0.5°)。此时，偏光片P1和P2的吸收轴彼此垂直。
由此获得的液晶面板(iii)具有图2(b)所示的结构。将液晶面板(iii)连接到背光单元，从而制备液晶显示装置(iii)。表4显示了液晶显示装置(iii)的特性。
[实施例4]
按照实施例3的相同方式制造液晶面板(iv)和液晶显示装置(iv)，除了：将相位差膜A-3用作负C板；以及将相位差膜C-4用作正C板。表4显示液晶显示装置(iv)的特性。
[比较实施例1]
按照实施例1的相同方式制造液晶面板(p)和液晶显示装置(p)，除了将相位差膜C-1用作正C板。表4显示了液晶显示装置(p)的特性。
[比较实施例2]
按照实施例3的相同方式制造液晶面板(q)和液晶显示装置(q)，除了将相位差膜C-1用作正C板。表4显示了液晶显示装置(q)的特性。
[实施例5]
通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，Mitsui TakedaChemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将参考实施例19所获的聚合物膜Y层积在参考实施例20所获的偏光片P1的一侧表面上。随后，通过由异氰酸酯类粘合剂[“Takenate 631”，商品名，MitsuiTakeda Chemicals，Inc.制造]形成的厚度为5微米的粘合层，将相位差膜A-4(负C板)层积在偏光片P1的另一侧表面上，使得相位差膜A-4的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)。同样，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜B-4(正A板)层积在相位差膜A-4的表面上，使得相位差膜B-4的慢轴基本垂直于偏光片P1的吸收轴(90°±0.5°)。而且，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将相位差膜C-5(正C板)层积在相位差膜B-4的表面上，使得相位差膜C-5的慢轴基本平行于偏光片P1的吸收轴(0°±0.5°)，从而制造偏光元件(v)。
随后，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将偏光元件(v)层积在参考实施例24所获的IPS模式的液晶单元B的观看侧表面上，使得偏光片P1的吸收轴基本平行于液晶单元和每一个面对该液晶单元的相位差膜的长边(0°±0.5°)。此时，偏光片P1的吸收轴基本垂直于液晶单元的初始配向方向。同样，通过由丙烯酸压敏粘合剂形成的厚度为20微米的粘合层，将参考实施例22所获的偏光元件(Y)层积在IPS模式的液晶单元的背光侧，使得偏光片P2的吸收轴基本平行于液晶单元的短边(0°±0.5°)。此时，偏光片P1和P2的吸收轴彼此垂直。
由此制造的液晶面板(v)具有如图2(a)所示的结构。将该液晶面板(v)连接到背光单元，从而制造液晶显示装置(v)。当背光打开30分钟之后，测量斜向对比度和斜向色移。表5显示所获特性以及
实施例6到11的数据。
                                         表5
         负C板        正A板        正C板                          液晶面板
相位差膜   Rth[590](纳米)   相位差膜    Re[590](纳米)   相位差膜   Rth[590](纳米) 结构   斜向漏光(Y)      斜向色移(ΔE)
平均 最大 平均  最小
实施例5 A-4 40 B-4 94 C-5 -80 图2(a) 0.53 0.95 7.05 4.14
实施例6 A-4 40 B-5 105 C-5 -80 图2(a) 0.53 0.77 7.79 4.33
实施例7 A-4 40 B-4 94 C-6 -100 图2(a) 0.59 1.05 6.87 4.14
实施例8  A-4   40   B-5    105   C-6   -100 图2(a) 0.53  0.85  8.43  4.22
实施例9 A-4 40 B-6 118 C-6 -100 图2(a) 0.59 0.97 12.5 5.14
实施例10 A-4 40 B-4 94 C-7 -120 图2(a) 0.83 1.64 9.50 4.42
实施例11 A-4 40 B-5 105 C-7 -120 图2(a) 0.79 1.56 12.3 4.66
[实施例6]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(vi)和液晶显示装置(vi)，除了将相位差膜B-5用作正A板。表5显示了液晶显示装置(vi)的特性。而且，图10显示了该液晶显示装置的亮度等高线图。
[实施例7]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(vii)和液晶显示装置(vii)，除了将相位差膜C-6用作正C板。表5显示了液晶显示装置(vii)的特性。
[实施例8]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(viii)和液晶显示装置(viii)，除了将相位差膜B-5用作正A板，以及将相位差膜C-6用作正C板。表5显示了液晶显示装置(viii)的特性。图11显示了该液晶显示装置的亮度等高线图。
[实施例9]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(ix)和液晶显示装置(ix)，除了将相位差膜B-6用作正A板，以及将相位差膜C-6用作正C板。表5显示了液晶显示装置(ix)的特性。
[实施例10]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(x)和液晶显示装置(x)，除了将相位差膜C-7用作正C板。表5显示了液晶显示装置(x)的特性。
[实施例11]
按照实施例5的相同方式制造液晶面板(xi)和液晶显示装置(xi)，除了将相位差膜B-5用作正A板以及将相位差膜C-7用作正C板。表5显示了液晶显示装置(xi)的特性。
[评价]
如实施例1到4的每一个所示，配置有本发明的偏光元件的液晶面板(最终为液晶显示装置)具有优异的显示特性，例如高的斜向对比度和小的斜向色移(Δxy)。另一方面，如比较实施例1和2的每一个所示，配置有其中的用于正C板的相位差膜的Rth[590]大于-60纳米的偏光元件的液晶显示装置的斜向对比度低，不能满足实际所需的水平。如表5(实施例5到11)所示，配置有本发明的偏光元件的液晶面板(最终为液晶显示装置)具有良好的平均斜向漏光和最大斜向漏光，并且具有良好的斜向色移(ΔE)。此外，图10和11各自显示，配置有本发明的偏光元件的液晶面板(最终为液晶显示装置)的斜向漏光少。
工业实用性
如上所述，本发明的偏光元件配置在液晶单元的至少一侧上，从而增加斜向对比度和减少斜向色移。因此，偏光元件对于改进液晶显示装置的显示特性非常有用。本发明的偏光元件适用于液晶显示装置和液晶电视。

Claims (13)

1.一种偏光元件，其包括偏光片以及均配置在所述偏光片一侧的负C板、正A板和正C板，其中：
所述正A板配置在所述偏光片和所述正C板之间，使得所述正A板的慢轴基本垂直于所述偏光片的吸收轴；并且
所述正C板的RthPC[590]为-60纳米或更小。
2.根据权利要求1所述的偏光元件，其中所述负C板的RthNC[590]为30纳米到200纳米。
3.根据权利要求1或2所述的偏光元件，其中所述负C板的RthNC[590]和所述正C板的RthPC[590]之和为-150纳米到-30纳米。
4.根据权利要求1到3的任意一项所述的偏光元件，其中所述负C板包括含有至少一种选自纤维素类树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚醚醚酮类树脂和聚酰亚胺树脂的热塑性树脂作为主要成分的聚合物膜。
5.根据权利要求1到4的任意一项所述的偏光元件，其中所述正A板的RePA[590]为60纳米到180纳米。
6.根据权利要求1到5的任意一项所述的偏光元件，其中所述正A板包括含有苯乙烯类树脂的聚合物膜的拉伸膜。
7.根据权利要求1到6的任意一项所述的偏光元件，其中所述正C板包括含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层。
8.根据权利要求7所述的偏光元件，其中所述液晶组合物包括在部分分子结构中具有至少一个聚合性官能团的液晶化合物。
9.根据权利要求7或8所述的偏光元件，其中所述含有垂直配向的液晶化合物的液晶组合物的固化层或硬化层的厚度为0.6微米到20微米。
10.一种液晶面板，其包括根据权利要求1到9的任意一项所述的偏光元件和液晶单元。
11.根据权利要求10所述的液晶面板，其中所述液晶单元包括含有在没有电场的情况下均匀配向的向列型液晶的液晶层。
12.一种液晶电视，其包括根据权利要求10或11所述的液晶面板。
13.一种液晶显示装置，其包括根据权利要求10或11所述的液晶面板。
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