JP3734211B2 - Retardation plate, circularly polarizing plate, and reflective liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも二つの光学異方性層を有する位相差板およびそれを用いた円偏光板に関する。特に本発明は、反射型液晶表示装置、GH−LCD、PS変換素子、光ディスクの書き込み用のピックアップ、あるいは反射防止膜に利用されるλ/4板として有効な位相差板に関する。
【0002】
【従来の技術】
λ/4板は、非常に多くの用途を有しており、既に反射型LCD、光ディスク用ピックアップやPS変換素子に使用されている。しかし、λ/4板と称していても、ある特定波長でλ/4を達成しているものが大部分である。
特開平10−68816号および同10−90521号公報に、光学異方性を有する二枚のポリマーフイルムを積層することにより得られる位相差板が開示されている。特開平10−68816号公報記載の位相差板は、複屈折光の位相差が1/4波長である1/4波長板と、複屈折光の位相差が1/2波長である1/2波長板とを、それらの光軸が交差した状態で貼り合わせている。特開平10−90521号公報記載の位相差板は、レターデーション値が160〜320nmである位相差板を少なくとも2枚、その遅相軸が互いに平行でも直交でもない角度になるように積層している。いずれの公報に記載の位相差板も、二枚のポリマーフイルムを使用して、広い波長領域でλ/4を達成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
特開平10−68816号および同10−90521号公報記載の位相差板の製造では、二枚のポリマーフイルムの光学的向き(光軸や遅相軸)を調節することが難しい。ポリマーフイルムの光学的向きは、一般にシート状あるいはロール状フイルムの縦方向または横方向に相当するものであり、シートあるいはロールの斜め方向に光軸や遅相軸を有するポリマーフイルムは、製造が非常に困難である。そして、特開平10−68816号および同10−90521号公報記載の発明では、二つのポリマーフイルムの光学的向きを平行でも直交でもない角度に設定する。従って、特開平10−68816号および同10−90521号公報記載の位相差板を製造するためには、二種類のポリマーフイルムを所定の角度にカットして、得られるチップを貼り合わせる必要がある。
チップの貼り合わせで位相差板を製造しようとすると、粘着剤の塗布工程や、チップカットあるいはチップの貼り合わせ工程が必要となり、処理が煩雑であって、軸ズレによる品質低下が起きやすく、歩留まりが低下し、コストが増大し、汚染による劣化も起きやすい。
また、ポリマーフイルムでは、レターデーションの発現が、延伸倍率、温度、延伸速度、ポリマーの分子量のような様々な条件に影響を受ける。そのため、ポリマーフイルムのレターデーション値を精密に制御することも難しい。
本発明の目的は、簡単に製造できる広帯域λ/4板を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記(1)〜(7)の位相差板、(8)〜(9)の円偏光板および(10)〜(11)の反射型液晶表示装置により達成された。
(1)波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとを積層することにより、波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内である位相差板であって、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bの一方がポリマーフイルムからなり、他方がディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする位相差板。
(2)波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとポリマーフイルムからなる支持体とを積層することにより、波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内である位相差板であって、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bが、いずれもディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする位相差板。
(3)光学異方性層のディスコティック液晶性分子が実質的に均一に配向している(1)または(2)に記載の位相差板。
(4)光学異方性層のディスコティック液晶性分子が実質的に均一に配向している状態で固定されている(3)に記載の位相差板。
(5)重合反応によりディスコティック液晶性分子が固定されている(4)に記載の位相差板。
(6)光学異方性層Aの遅相軸と光学異方性層Bの遅相軸との角度が50°乃至70°である(1)または(2)に記載の位相差板。
(7)波長550nmにおける光学異方性層Aのレターデーション値が250乃至300nmであり、波長550nmにおける光学異方性層Bのレターデーション値が125乃至150nmである(1)または(2)に記載の位相差板。
【0005】
(8)波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとを積層することにより、波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内である位相差板に、さらに偏光膜が積層されている円偏光板であって、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bの一方がポリマーフイルムからなり、他方がディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする円偏光板。
(9)波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとポリマーフイルムからなる支持体とを積層することにより、波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内である位相差板に、さらに偏光膜が積層されている円偏光板であって、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bが、いずれもディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする円偏光板。
(10)反射板、液晶セルおよび偏光膜がこの順に積層されている反射型液晶表示装置であって、さらに、波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとが反射板と偏光膜との間に配置されており、光学異方性層AとBは、積層すると波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内となる光学的性質を有し、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bの一方がポリマーフイルムからなり、他方がディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする反射型液晶表示装置。
(11)反射板、液晶セルおよび偏光膜がこの順に積層されている反射型液晶表示装置であって、さらに、波長550nmにおけるレターデーション値が210乃至300nmである光学異方性層Aと波長550nmにおけるレターデーション値が115乃至150nmである光学異方性層Bとポリマーフイルムからなる支持体とが反射板と偏光膜との間に配置されており、光学異方性層AとBは、積層すると波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内となる光学的性質を有し、光学異方性層Aおよび光学異方性層Bが、いずれもディスコティック液晶性分子を含む層からなり、ディスコティック液晶性分子がポリマーフイルム面に対して50乃至90度の範囲の平均傾斜角で配向していることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【0006】
【発明の効果】
本発明で使用する液晶性分子を含む光学異方性層は、ポリマーフイルムよりも光学的性質の調節が容易である。液晶性分子を含む光学異方性層の光学的向きは、液晶性分子のラビング方向によって容易に調節できる。よって、従来の技術のようにフイルムをカットしてチップにする必要がない。
また、液晶性分子の種類と量および液晶性分子の配向状態を調整することで、必要とされるレターデーション値を厳密に調節することもできる。ディスコティック液晶性分子のような負の一軸性が得られる液晶性分子を垂直配向させて用いると、厚み方向の屈折率を改善でき、視野角拡大や斜め方向からの色味を改善することができる。
以上のように本発明によれば、簡単に製造できる広帯域λ/4板が得られる。
【0007】
【発明の実施の形態】
[位相差板の光学的性質]
光学異方性層Aは、波長550nmにおけるレターデーション値を、1/2波長に設定する。具体的なレターデーション値は、210乃至300nmである。レターデーション値は、220乃至296nmであることが好ましく、230乃至292nmであることがより好ましく、240乃至288nmであることがさらに好ましく、250乃至284nmであることが最も好ましい。
光学異方性層Bは、波長550nmにおけるレターデーション値を、1/4波長に設定する。具体的なレターデーション値は、115乃至150nmである。レターデーション値は、118乃至148nmであることが好ましく、121乃至146nmであることがより好ましく、122乃至144nmであることがさらに好ましく、125乃至142nmであることが最も好ましい。
【0008】
円偏光板の用途では、二つの光学的異方性層および偏光膜の光学的向きを、円偏光板全体がほぼ完全な円偏光となるように設定する。このように光学的向きを設定することで、広い波長領域でλ/4を達成することができる。例えば、光学異方性層Aの遅相軸(屈折率が面内で最大となる方向)と光学異方性層Bの遅相軸との角度を60゜、光学異方性層Aの遅相軸と偏光膜の偏光軸(透過率が面内で最大となる方向)との角度を15゜、そして、光学異方性層Bの遅相軸と偏光膜の偏光軸との角度を75゜に設定することで、可視領域全体でほぼ完全な円偏光、すなわち広域帯λ/4が達成できる。また、光学異方性層Aの遅相軸と光学異方性層Bの遅相軸との角度を60゜、光学異方性層Aの遅相軸と偏光膜の偏光軸との角度を75゜、そして、光学異方性層Bの遅相軸と偏光膜の偏光軸との角度を15゜に設定してもよい。
以上の角度の許容範囲は、±10゜以内であり、±5゜以内であることがさらに好ましい。
広域帯λ/4とは、具体的には、波長450nm、550nmおよび650nmで測定したレターデーション値/波長の値が、いずれも0.2乃至0.3の範囲内であることを意味する。レターデーション値/波長の値は、0.21乃至0.29の範囲内であることが好ましく、0.22乃至0.28の範囲内であることがより好ましく、0.23乃至0.27の範囲内であることがさらに好ましく、0.24乃至0.26の範囲内であることが最も好ましい。
【0009】
[位相差板、円偏光板および反射型液晶表示装置の構成]
図1は、本発明の位相差板の代表的な態様を示す断面模式図である。
図1に示す位相差板は、ポリマーフイルムからなる光学異方性層A(A)、垂直配向膜(1)およびディスコティック液晶性分子(2)を含む光学異方性層B(B)を、この順に積層した構成を有する。光学異方性層Aの遅相軸(a)と光学異方性層Bの遅相軸(b)との同一面内での角度は、60゜である。
光学異方性層Aは、一軸延伸フイルムである。使用するポリマーの固有複屈折が正の場合には、フイルムの延伸方向は、光学異方性層Aの遅相軸(a)に相当する。使用するポリマーの固有複屈折が負の場合には、フイルムの延伸方向は、光学異方性層Aの遅相軸(a)に垂直な方向に相当する。
光学異方性層Bは、ディスコティック液晶性分子(2)を含む。ディスコティック液晶性分子(2)は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子(2)の円盤面の方向が、光学異方性層Bの遅相軸(b)に相当する。
【0010】
図2は、本発明の位相差板の別の代表的な態様を示す断面模式図である。
図2に示す位相差板は、ディスコティック液晶性分子(3)を含む光学異方性層A(A)、垂直配向膜(4)、透明支持体(5)、垂直配向膜(6)およびディスコティック液晶性分子(7)を含む光学異方性層B(B)を、この順に積層した構成を有する。光学異方性層Aの遅相軸(a)と光学異方性層Bの遅相軸(b)との同一面内での角度は、60゜である。
光学異方性層Aは、ディスコティック液晶性分子(3)を含む。ディスコティック液晶性分子(3)は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子(3)の円盤面の方向が、光学異方性層Aの遅相軸(a)に相当する。
光学異方性層Bも、ディスコティック液晶性分子(7)を含む。ディスコティック液晶性分子(7)は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子(7)の円盤面の(法線と直交する)方向が、光学異方性層Bの遅相軸(b)に相当する。
【0011】
図3は、本発明の位相差板のさらに別の代表的な構成を示す模式図である。
図3に示す位相差板は、ポリマーフイルムからなる光学異方性層B(B)、垂直配向膜(1)およびディスコティック液晶性分子(2)を含む光学異方性層A(B)を、この順に積層した構成を有する。光学異方性層Aの遅相軸(a)と光学異方性層Bの遅相軸(b)との同一面内での角度は、60゜である。
光学異方性層Bは、一軸延伸フイルムである。使用するポリマーの固有複屈折が正の場合には、フイルムの延伸方向は、光学異方性層Bの遅相軸(b)に相当する。使用するポリマーの固有複屈折が負の場合には、フイルムの延伸方向は、光学異方性層Bの遅相軸(b)に垂直な方向に相当する。
光学異方性層Aは、ディスコティック液晶性分子(2)を含む。ディスコティック液晶性分子(2)は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子(2)の円盤面の方向が、光学異方性層Aの遅相軸(a)に相当する。
【0012】
図4は、円偏光板の層構成を示す模式図である。
図4に示す円偏光板は、偏光膜(P)、光学異方性層A(A)および光学異方性層B(B)を、この順に積層した構成を有する。
図4に示す円偏光板では、光学異方性層Aの遅相軸(a)と光学異方性層Bの遅相軸(b)との同一面内での角度(θ1)は、60゜であり、光学異方性層Aの遅相軸(a)と偏光膜(P)の偏光軸(p)との角度(θ2)は、15゜であり、そして、光学異方性層Bの遅相軸(b)と偏光膜の偏光軸(p)との角度(θ3)は、75゜である。
【0013】
図5は、反射型液晶表示装置の層構成を示す模式図である。
図5に示す反射型液晶表示装置は、反射板(R)、液晶セル(LC)、光学異方性層B(B)、光学異方性層A(A)、および偏光膜(P)を、この順に積層した構成を有する。
図5に示す反射型液晶表示装置でも、光学異方性層Aの遅相軸(a)と光学異方性層Bの遅相軸(b)との同一面内での角度(θ1)は、60゜であり、光学異方性層Aの遅相軸(a)と偏光膜(P)の偏光軸(p)との角度(θ2)は、15゜であり、そして、光学異方性層Bの遅相軸(b)と偏光膜の偏光軸(p)との角度(θ3)は、75゜である。さらに、液晶セル(LC)の偏光膜側配向膜のラビング方向(r1)と偏光膜の偏光軸(p)との角度(θ4)は、45゜であり、液晶セル(LC)の反射板側配向膜側のラビング方向(r2)と偏光膜の偏光軸(p)とは平行である。
【0014】
[ポリマーフイルムからなる光学異方性層]
ポリマーフイルムは、フイルムに光学異方性を付与できるポリマーから形成する。そのようなポリマーの例には、ポリオレフィン(例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルおよびセルロースエステルが含まれる。また、これらのポリマーの共重合体あるいはポリマー混合物を用いてもよい。
フイルムの光学異方性は、延伸により得ることが好ましい。延伸は一軸延伸であることが好ましい。一軸延伸は、2つ以上のロールの周速差を利用した縦一軸延伸またはポリマーフイルムの両サイドを掴んで幅方向に延伸するテンター延伸が好ましい。
なお、二枚以上のポリマーフイルムを用いて、二枚以上のフイルム全体の光学的性質が前記の条件を満足してもよい。
使用するポリマーの固有複屈折が正の場合には、ポリマーフイルムの面内の屈折率が最大となる方向は、フイルムの延伸方向に相当する。使用するポリマーの固有複屈折が負の場合には、ポリマーフイルムの面内の屈折率が最大となる方向は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
ポリマーフイルムは、複屈折のムラを少なくするためにソルベントキャスト法により製造することが好ましい。
ポリマーフイルムの厚さは、20乃至500nmであることが好ましく、50乃至200nmであることがさらに好ましく、50乃至100nmであることが最も好ましい。
【0015】
[ディスコティック液晶性分子を含む光学異方性層]
ディスコティック液晶性分子は、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性分子が固定されていることが最も好ましい。
ディスコティック液晶性分子は、実質的に垂直(50乃至90度の範囲の平均傾斜角)に配向させる。傾斜角が徐々に変化するように配向させてもよい。
ディスコティック液晶性分子は、様々な文献(C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981) ;日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985);J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994))に記載されている。ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
ディスコティック液晶性分子を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。従って、重合性基を有するディスコティック液晶性分子は、下記式(I)で表わされる化合物であることが好ましい。
(I)
D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり;Lは二価の連結基であり;Pは重合性基であり;そして、nは4乃至12の整数である。
式(I)の円盤状コア(D)の例を以下に示す。以下の各例において、LP(またはPL)は、二価の連結基(L)と重合性基(P)との組み合わせを意味する。
【0016】
【化1】
【0017】
【化2】
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】
【0020】
【化5】
【0021】
【化6】
【0022】
【化7】
【0023】
【化8】
【0024】
【化9】
【0025】
式(I)において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−および−S−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた基であることがさらに好ましい。二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−および−O−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた基であることが最も好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、1乃至12であることが好ましい。アルケニレン基の炭素原子数は、2乃至12であることが好ましい。アリーレン基の炭素原子数は、6乃至10であることが好ましい。アルキレン基、アルケニレン基およびアリーレン基は、置換基(例、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ、アルコキシ基、アシルオキシ基)を有していてもよい。
【0026】
二価の連結基(L)の例を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(P)に結合する。ALはアルキレン基またはアルケニレン基を意味し、ARはアリーレン基を意味する。
L1:−AL−CO−O−AL−
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
【0027】
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AL−AR−O−AL−O−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L21:−S−AL−
L22:−S−AL−O−
L23:−S−AL−O−CO−
L24:−S−AL−S−AL−
L25:−S−AR−AL−
【0028】
式(I)の重合性基(P)は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基(P)の例を以下に示す。
【0029】
【化10】
【0030】
【化11】
【0031】
【化12】
【0032】
【化13】
【0033】
【化14】
【0034】
【化15】
【0035】
重合性基(P)は、不飽和重合性基(P1、P2、P3、P7、P8、P15、P16、P17)またはエポキシ基(P6、P18)であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基(P1、P7、P8、P15、P16、P17)であることが最も好ましい。
式(I)において、nは4乃至12の整数である。具体的な数字は、ディスコティックコア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとPの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
二種類以上のディスコティック液晶性分子(例えば、二価の連結基に不斉炭素原子を有する分子と有していない分子)を併用してもよい。
【0036】
光学異方性層は、ディスコティック液晶性分子あるいは下記の重合性開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、垂直配向膜の上に塗布することで形成する。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
【0037】
垂直配向させたディスコティック液晶性分子は、配向状態を維持して固定する。固定化は、ディスコティック液晶性分子に導入した重合性基(P)の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
【0038】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01乃至20重量%であることが好ましく、0.5乃至5重量%であることがさらに好ましい。
ディスコティック液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。
照射エネルギーは、20mJ/cm2 乃至50J/cm2 であることが好ましく、100乃至800mJ/cm2 であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
光学異方性層の厚さは、0.1乃至10μmであることが好ましく、0.5乃至5μmであることがさらに好ましく、1乃至5μmであることが最も好ましい。
【0039】
[垂直配向膜]
ディスコティック液晶性分子を垂直に配向させるためには、配向膜の表面エネルギーを低下させることが重要である。具体的には、ポリマーの官能基により配向膜の表面エネルギーを低下させ、これによりディスコティック液晶性分子を立てた状態にする。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子および炭素原子数が10以上の炭化水素基が有効である。フッ素原子または炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子または炭化水素基を導入することが好ましい。
含フッ素ポリマーは、フッ素原子を0.05乃至80重量%の割合で含むことが好ましく、0.1乃至70重量%の割合で含むことがより好ましく、0.5乃至65重量%の割合で含むことがさらに好ましく、1乃至60重量%の割合で含むことが最も好ましい。
炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基またはそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基(シクロアルキル基であってもよい)またはアルケニル基(シクロアルケニル基であってもよい)であることが好ましい。炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、10乃至100であることが好ましく、10乃至60であることがさらに好ましく、10乃至40であることが最も好ましい。
ポリマーの主鎖は、ポリイミド構造またはポリビニルアルコール構造を有することが好ましい。
【0040】
ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成する。二種類以上のテトラカルボン酸あるいは二種類以上のジアミンを用いて、コポリマーに相当するポリイミドを合成してもよい。フッ素原子または炭化水素基は、テトラカルボン酸起源の繰り返し単位に存在していても、ジアミン起源の繰り返し単位に存在していても、両方の繰り返し単位に存在していてもよい。
ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖または側鎖にステロイド構造を形成することが特に好ましい。側鎖に存在するステロイド構造は、炭素原子数が10以上の炭化水素基に相当し、ディスコティック液晶性分子を垂直に配向させる機能を有する。本明細書においてステロイド構造とは、シクロペンタノヒドロフェナントレン環構造またはその環の結合の一部が脂肪族環の範囲(芳香族環を形成しない範囲)で二重結合となっている環構造を意味する。
【0041】
フッ素変性ポリビニルアルコールも垂直配向膜に好ましく用いることができる。フッ素変性ポリビニルアルコールは、フッ素原子を含む繰り返し単位を5乃至80モル%の範囲で含むことが好ましく、7乃至70モル%の範囲で含むことがさらに好ましい。
好ましいフッ素変性ポリビニルアルコールを、下記式(PV)で表す。
(PV)
−(VAl)x−(FRU)y−(VAc)z−
式中、VAlは、ビニルアルコール繰り返し単位であり;FRUは、フッ素原子を含む繰り返し単位であり;VAcは酢酸ビニル繰り返し単位であり;xは、20乃至95モル%(好ましくは24乃至90モル%)であり;yは、5乃至80モル%(好ましくは7乃至70モル%)であり;そして、zは0乃至30モル%(好ましくは2乃至20モル%)である。
好ましいフッ素原子を含む繰り返し単位(FRU)を、下記式(FRU−I)および(FRU−II)で表す。
【0042】
【化16】
【0043】
式中、L1 は、−O−、−CO−、−SO2 −、−NH−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基であり;L2 は、単結合あるいは−O−、−CO−、−SO2 −、−NH−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基であり;そしてRf1 およびRf2 は、それぞれフッ素置換炭化水素基である。
アルキレン基およびアリーレン基はフッ素原子により置換されていてもよい。
上記の組み合わせにより形成される二価の連結基の例を、以下に示す。
【0044】
L1:−O−CO−
L2:−O−CO−アルキレン基−O−
L3:−O−CO−アルキレン基−CO−NH−
L4:−O−CO−アルキレン基−NH−SO2 −アリーレン基−O−
L5:−アリーレン基−NH−CO−
L6:−アリーレン基−CO−O−
L7:−アリーレン基−CO−NH−
L8:−アリーレン基−O−
L9:−O−CO−NH−アリーレン基−NH−CO−
【0045】
フッ素置換炭化水素基の炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基またはそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直線状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基(シクロアルキル基であってもよい)またはアルケニル基(シクロアルケニル基であってもよい)であることが好ましい。脂肪族基は、フッ素原子以外にも、他のハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、1乃至100であることが好ましく、2乃至60であることがさらに好ましく、3乃至40であることが最も好ましい。炭化水素基の水素原子がフッ素原子で置換されている割合は、50乃至100モル%であることが好ましく、70乃至100モル%であることがより好ましく、80乃至100モル%であることがさらに好ましく、90乃至100モル%であることが最も好ましい。
【0046】
炭素原子数が10以上の炭化水素基を有する変性ポリビニルアルコールも垂直配向膜に好ましく用いることができる。炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基またはそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基(シクロアルキル基であってもよい)またはアルケニル基(シクロアルケニル基であってもよい)であることが好ましい。炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、10乃至100であることが好ましく、10乃至60であることがさらに好ましく、10乃至40であることが最も好ましい。
炭化水素基を有する変性ポリビニルアルコールは、炭素原子数が10以上の炭化水素基を有する繰り返し単位を2乃至80モル%の範囲で含むことが好ましく、3乃至70モル%含むことがさらに好ましい。
好ましい炭素原子数が10以上の炭化水素基を有する変性ポリビニルアルコールを、下記式(PV)で表す。
(PV)
−(VAl)x−(HyC)y−(VAc)z−
式中、VAlは、ビニルアルコール繰り返し単位であり;HyCは、炭素原子数が10以上の炭化水素基を有する繰り返し単位であり;VAcは酢酸ビニル繰り返し単位であり;xは、20乃至95モル%(好ましくは25乃至90モル%)であり;yは、2乃至80モル%(好ましくは3乃至70モル%)であり;そして、zは0乃至30モル%(好ましくは2乃至20モル%)である。
好ましい炭素原子数が10以上の炭化水素基を有する繰り返し単位(HyC)を、下記式(HyC−I)および(HyC−II)で表す。
【0047】
【化17】
【0048】
式中、L1 は、−O−、−CO−、−SO2 −、−NH−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基であり;L2 は、単結合あるいは−O−、−CO−、−SO2 −、−NH−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基であり;そしてR1 およびR2 は、それぞれ炭素原子数が10以上の炭化水素基である。
上記の組み合わせにより形成される二価の連結基の例は、前記式(FRU−I)および(FRU−II)で示した例と同様である。
【0049】
垂直配向膜に用いるポリマーの重合度は、200乃至5000であることが好ましく、300乃至3000であることが好ましい。ポリマーの分子量は、9000乃至200000であることが好ましく、13000乃至130000であることがさらに好ましい。
二種類以上のポリマーを併用してもよい。
垂直配向膜の形成において、ラビング処理を実施することが好ましい。ラビング処理は、上記のポリマーを含む膜の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。
なお、垂直配向膜を用いてディスコティック液晶性分子を垂直に配向させてから、その配向状態のままディスコティック液晶性分子を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみをポリマーフイルム(または透明支持体)上に転写してもよい。垂直配向状態で固定されたディスコティック液晶性分子は、垂直配向膜がなくても配向状態を維持することができる。そのため、本発明の位相差板では、垂直配向膜は(位相差板の製造において必須ではあるが)必須の要素ではない。
【0050】
[透明支持体]
透明支持体を用いてもよい。透明支持体としては、波長分散が小さいポリマーフイルムを用いることが好ましい。透明支持体は、光学異方性が小さいことも好ましい。支持体が透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。波長分散が小さいとは、具体的には、Re400/Re700の比が1.2未満であることが好ましい。光学異方性が小さいとは、具体的には、面内レターデーション(Re)が20nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。
ポリマーの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレートが含まれる。セルロースエステルが好ましく、アセチルセルロースがさらに好ましく、トリアセチルセルロースが最も好ましい。ポリマーフイルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。
透明支持体の厚さは、20乃至500μmであることが好ましく、50乃至200μmであることがさらに好ましい。
透明支持体とその上に設けられる層(接着層、垂直配向膜あるいは光学異方性層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。
【0051】
[位相差板の用途]
本発明の位相差板は、反射型液晶表示装置において使用されるλ/4板、光ディスクの書き込み用のピックアップ、GH−LCDやPS変換素子に使用されるλ/4板、あるいは反射防止膜として利用されるλ/4板として、特に有利に用いられる。なお、λ/4板は、一般に偏光膜と組み合わせて使用される。よって、位相差板と偏光膜とを組み合わせた円偏光板として構成しておくと、容易に反射型液晶表示装置のような用途とする装置に組み込むことができる。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。
偏光膜の偏光軸(透過軸)は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。偏光膜は、一般に保護膜を有する。ただし、本発明では、ポリマーフイルムからなる光学異方性層または透明支持体を偏光膜の保護膜として機能させることができる。それらとは別に偏光膜の保護膜を用いる場合は、保護膜として光学的等方性が高いセルロースエステルフイルム、特にトリアセチルセルロースフイルムを用いることが好ましい。
【0052】
[反射型液晶表示装置]
λ/4板を用いた反射型液晶表示装置については、特開平10−186357号公報に記載がある。
反射型液晶表示装置は、反射板、液晶セルおよび偏光膜を、この順に積層した構成を有する。位相差板は、反射板と偏光膜との間(反射板と液晶セルとの間または液晶セルと偏光膜との間)に配置される。
反射板は、液晶セルと基板を共有していてもよい。すなわち、液晶セルの一方の基板の内側に反射膜を形成して、その基板を反射板として機能させることができる。反射板と液晶セルとが、基板を共有する場合、位相差板を、反射膜と液晶セルの液晶層との間に設けることができる。
位相差板を構成する光学異方性層Aと光学異方性層Bとは、光学異方性層Aを偏光膜側に、光学異方性層Bを反射板側に配置することが好ましい。光学異方性層Aと光学異方性層Bとを分離し、光学異方性層Aを液晶セルと偏光膜との間に、光学異方性層Bを液晶セルと反射板との間に配置してもよい。また、液晶セルの一方の基板と液晶層との間に光学異方性層AまたはBを配置してもよい。
液晶セルは、一般に透明電極を備えた二枚の基板の間に、棒状液晶性分子を含む液晶層を有する。液晶セルは、TN(twisted nematic )型であることが好ましい。TN型液晶セルのツイスト角度は、45゜〜90゜であることが好ましい。
液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。
【0053】
【実施例】
[実施例1]
ポリカーボネートフイルムを延伸して、波長550nmにおけるレターデーション値が274nmである光学異方性層Aを得た。
ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を、バーコーターを用いてガラス基板(光学的等方性)の上に1μmの厚さに塗布した。塗布層を、60℃の温風で2分間乾燥し、その表面をラビング処理して、下記の変性ポリイミドからなる垂直配向膜を形成した。
【0054】
【化18】
【0055】
垂直配向膜の上に、下記の組成の塗布液を塗布し、ディスコティック液晶性分子をホモジニアスに垂直配向させた。形成された層の厚さは、1.3μmであった。次に、500w/cm2 の照度の水銀ランプで紫外線を1秒間照射してディスコティック液晶性分子を重合させた。このようにして光学異方性層Bを形成した。
【0056】
【0057】
【化19】
【0058】
【化20】
【0059】
【化21】
【0060】
波長550nmにおける光学異方性層Bのレターデーション値を測定したところ、137nmであった。
【0061】
光学異方性層Aの遅相軸と光学異方性層Bの遅相軸とが同一平面内で60゜の角度で交差するように積層し、位相差板を得た。
次に、偏光膜と保護膜からなる偏光板を、偏光膜の偏光軸と光学異方性層Aの遅相軸とが同一平面内で15゜の角度で交差し、かつ偏光膜の偏光軸と光学異方性層Bの遅相軸とが同一平面内で75゜の角度で交差するように、位相差板の光学異方性層B側に積層して、円偏光板を得た。
円偏光板の偏光膜側から光を照射し、通過した光の位相差を測定した。結果を下記第1表に示す。
【0062】
【表1】
【0063】
[実施例2]
実施例1で作製した光学異方性層Aの上に直接、実施例1と同様に垂直配向膜を形成した。光学異方性層Aの遅相軸との角度が60゜の方向で、垂直配向膜にラビング処理を実施した。
垂直配向膜の上に、実施例1と同様に、波長550nmにおけるレターデーション値が137nmである光学異方性層Bを形成して、位相差板を得た。
次に、偏光膜と保護膜からなる偏光板を、偏光膜の偏光軸と光学異方性層Aの遅相軸とが同一平面内で15゜の角度で交差し、かつ偏光膜の偏光軸と光学異方性層Bの遅相軸とが同一平面内で75゜の角度で交差するように、位相差板の光学異方性層B側に積層して、円偏光板を得た。
円偏光板の偏光膜側から光を照射し、通過した光の位相差を測定した。結果を下記第2表に示す。
【0064】
【表2】
【0065】
[実施例3]
トリアセチルセルロースフイルム(光学的等方性)の両面に、実施例1と同様に垂直配向膜を形成した。二つの垂直配向膜のラビング方向は、60゜の角度となるように調節した。
一方の垂直配向膜の上に、実施例1と同様に光学異方性層B塗布液を用いて、波長550nmにおけるレターデーション値が137nmである光学異方性層Bを形成した。他方の垂直配向膜の上には、実施例1で用いた光学異方性層B塗布液の塗布量を増加させて塗布し、波長550nmにおけるレターデーション値が274nmである光学異方性層Aを形成して、位相差板を得た。
次に、偏光膜と保護膜からなる偏光板を、偏光膜の偏光軸と光学異方性層Aの遅相軸とが同一平面内で15゜の角度で交差し、かつ偏光膜の偏光軸と光学異方性層Bの遅相軸とが同一平面内で75゜の角度で交差するように、位相差板の光学異方性層B側に積層して、円偏光板を得た。
円偏光板の偏光膜側から光を照射し、通過した光の位相差を測定した。結果を下記第3表に示す。
【0066】
【表3】
【0067】
[実施例4]
厚さ100μm、幅500mm、長さ500mの光学的に等方性のロール状トリアセチルセルロースフイルムを透明支持体として用いた。
ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を、透明支持体の片面上に連続塗布し、厚さ0.5μmの垂直配向膜を形成した。次に、透明支持体の長手方向に対して15゜の方向に、連続的に垂直配向膜のラビング処理を実施した。
垂直配向膜の上に、実施例1で用いた組成の塗布液をバーコーターを用いて連続的に塗布、乾燥および加熱(配向熟成)し、さらに紫外線を照射して、厚さ3.6μmの光学異方性層Aを形成し、位相差板を作成した。
また、光学異方性層Aは、光軸に直交する方向(透明支持体の長手方向に対して75゜の方向)に遅相軸を有していた。
光学異方性層Aのレターデーション値を測定した。波長550nmにおけるレターデーション値は269nmであって、波長550nmでは実質的にπの位相差(λ/2)を示した。
【0068】
次に、厚さ80μmのポリカーボネートフイルムを一軸延伸して、光学異方性層Bを得た。
光学異方性層Bのレターデーション値を測定した。波長550nmにおけるレターデーション値は135nmであって、波長550nmでは実質的にπ/2の位相差(λ/4)を示した。
【0069】
光学異方性層Bを光学異方性層Aの上に貼り合わせて、位相差板を作成した。ポリカーボネートフイルムの面内の遅相軸(延伸方向)と透明支持体の長手方向との角度は75゜、ポリカーボネートフイルムの面内の遅相軸(延伸方向)と光学異方性層の面内の遅相軸(ラビング方向)との角度は60゜に設定した。
得られた位相差板のレターデーション値を測定したところ、広い波長領域で実質的にπ/2の位相差(λ/4)を示した。
【0070】
さらに、偏光膜を透明支持体の下に貼り合わせて、円偏光板を作成した。偏光膜の偏光軸と透明支持体の長手方向は、平行になるように調整した。
得られた円偏光板の光学的性質を王子計測機器(株)製KOBRA21ADHで調べたところ、ほぼ完全な円偏光が達成されていた。
【0071】
[比較例4]
図4に示す構成の反射型液晶表示装置を作製した。光学異方性層Aには実施例1で作製したポリカーボネートフイルムを用い、光学異方性層Bには波長550nmにおけるレターデーション値が137nmであるポリカーボネートフイルムを用いた。
反射型液晶表示装置に表示される画像を観察したところ、左右の斜め方向から見ると画像の黄色みが顕著であった。
【0072】
[実施例5]
図4に示す構成の反射型液晶表示装置を作製した。光学異方性層Aには実施例4で作製したディスコティック液晶性分子から形成した層を用い、光学異方性層Bには、実施例4で作製したポリカーボネートフイルムを用いた。
反射型液晶表示装置に表示される画像を観察したところ、左右の視野角が広く、画像の黄色みが認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相差板の代表的な構成を示す断面模式図である。
【図2】本発明の位相差板の別の代表的な態様を示す断面模式図である。
【図3】本発明の位相差板のさらに別の代表的な態様を示す断面模式図である。
【図4】円偏光板の層構成を示す模式図である。
【図5】反射型液晶表示装置の層構成を示す模式図である。
【符号の説明】
A 光学異方性層A
a 光学異方性層Aの遅相軸
B 光学異方性層B
b 光学異方性層Bの遅相軸
LC 液晶セル
r1 液晶セルの偏光膜側配向膜のラビング方向
r2 液晶セルの反射板側配向膜側のラビング方向
P 偏光膜
p 偏光膜の偏光軸
R 反射板
θ1 aとbとの同一面内での角度
θ2 aとpとの同一面内での角度
θ3 bとpとの同一面内での角度
θ4 r1とpとの同一面内での角度
1、4、6 垂直配向膜
2、3、7 ディスコティック液晶性分子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a retardation plate having at least two optically anisotropic layers and a circularly polarizing plate using the same. In particular, the present invention relates to a retardation plate effective as a λ / 4 plate used for a reflection type liquid crystal display device, GH-LCD, PS conversion element, optical disk writing pickup, or antireflection film.
[0002]
[Prior art]
The λ / 4 plate has a great many applications, and is already used for a reflective LCD, a pickup for an optical disk, and a PS conversion element. However, even if it is referred to as a λ / 4 plate, most of them achieve λ / 4 at a specific wavelength.
JP-A-10-68816 and JP-A-10-90521 disclose retardation plates obtained by laminating two polymer films having optical anisotropy. The retardation plate described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-68816 includes a quarter wavelength plate in which the phase difference of birefringent light is a quarter wavelength, and a half in which the phase difference of birefringent light is a half wavelength. The wave plates are bonded together with their optical axes intersecting. In the retardation plate described in JP-A-10-90521, at least two retardation plates having a retardation value of 160 to 320 nm are laminated so that their slow axes are not parallel or orthogonal to each other. Yes. The retardation plate described in any publication achieves λ / 4 in a wide wavelength region by using two polymer films.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the production of the retardation plate described in JP-A-10-68816 and JP-A-10-90521, it is difficult to adjust the optical orientation (optical axis and slow axis) of the two polymer films. The optical orientation of the polymer film generally corresponds to the longitudinal or lateral direction of the sheet or roll film, and a polymer film having an optical axis or a slow axis in the oblique direction of the sheet or roll is very easy to produce. It is difficult to. In the inventions described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-68816 and 10-90521, the optical directions of the two polymer films are set to angles that are neither parallel nor orthogonal. Therefore, in order to manufacture the retardation film described in JP-A-10-68816 and JP-A-10-90521, it is necessary to cut two types of polymer films at a predetermined angle and bond the resulting chips together. .
If a phase difference plate is to be manufactured by chip bonding, an adhesive application process, chip cutting or chip bonding process is required, and the processing is complicated, and quality deterioration due to axial misalignment is likely to occur. , The cost increases, and deterioration due to contamination is likely to occur.
In the polymer film, the expression of retardation is affected by various conditions such as the draw ratio, temperature, draw speed, and polymer molecular weight. Therefore, it is difficult to precisely control the retardation value of the polymer film.
An object of the present invention is to provide a broadband λ / 4 plate that can be easily manufactured.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is the following (1) to(7)Phase plate,(8)-(9)Circular polarizers and(10)-(11)The reflection type liquid crystal display device was achieved.
(1) By laminating an optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and an optically anisotropic layer B having a retardation value of 115 to 150 nm at a wavelength of 550 nm, a wavelength of 450 nm, Retardation plates having retardation values / wavelength values measured at 550 nm and 650 nm both in the range of 0.2 to 0.3, which are optical anisotropic layers A and B One is made of polymer film and the other isDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A retardation film characterized by that.
(2) an optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and an optically anisotropic layer B having a retardation value of 115 to 150 nm at a wavelength of 550 nm;A support made of a polymer film;Are retardation plates having retardation values / wavelength values measured at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, both in the range of 0.2 to 0.3, and an optically anisotropic layer A and optically anisotropic layer B are bothDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A retardation film characterized by that.
(3) optically anisotropic layerDiscoticThe phase difference plate according to (1) or (2), wherein the liquid crystalline molecules are substantially uniformly aligned.
(4) optically anisotropic layerDiscoticThe phase difference plate according to (3), wherein the liquid crystalline molecules are fixed in a substantially uniformly oriented state.
(5) By polymerization reactionDiscoticThe phase difference plate according to (4), wherein liquid crystal molecules are fixed.
(6)The retardation plate according to (1) or (2), wherein an angle between a slow axis of the optically anisotropic layer A and a slow axis of the optically anisotropic layer B is 50 ° to 70 °.
(7) The retardation value of the optically anisotropic layer A at a wavelength of 550 nm is 250 to 300 nm, and the retardation value of the optically anisotropic layer B at a wavelength of 550 nm is 125 to 150 nm. The retardation plate described.
[0005]
(8)By laminating the optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and the optically anisotropic layer B having a retardation value of 115 to 150 nm at a wavelength of 550 nm, the wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm are obtained. The retardation value / wavelength value measured in (1) is a circularly polarizing plate in which a polarizing film is further laminated on a retardation plate that is in the range of 0.2 to 0.3, and has optical anisotropy. One of the layer A and the optically anisotropic layer B is made of a polymer film, and the other isDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A circularly polarizing plate characterized by that.
(9)An optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and an optically anisotropic layer B having a retardation value of 115 to 150 nm at a wavelength of 550 nm;A support made of a polymer film;Is laminated on the retardation plate whose retardation value / wavelength value measured at wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm are all in the range of 0.2 to 0.3. The optically anisotropic layer A and the optically anisotropic layer B are bothDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A circularly polarizing plate characterized by that.
(10)A reflective liquid crystal display device in which a reflector, a liquid crystal cell, and a polarizing film are laminated in this order, and further, an optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and a retardation at a wavelength of 550 nm An optically anisotropic layer B having a value of 115 to 150 nm is disposed between the reflector and the polarizing film, and the optically anisotropic layers A and B are measured at wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm when laminated. Each of the retardation values / wavelength values has an optical property within a range of 0.2 to 0.3, and one of the optically anisotropic layer A and the optically anisotropic layer B is made of a polymer film. The other isDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A reflection-type liquid crystal display device.
(11)A reflective liquid crystal display device in which a reflector, a liquid crystal cell, and a polarizing film are laminated in this order, and further, an optically anisotropic layer A having a retardation value of 210 to 300 nm at a wavelength of 550 nm and a retardation at a wavelength of 550 nm An optically anisotropic layer B having a value of 115 to 150 nm;A support made of a polymer film;Is disposed between the reflector and the polarizing film. When the optically anisotropic layers A and B are laminated, the retardation value / wavelength value measured at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm are both 0.2. To optical properties within the range of 0.3, and the optically anisotropic layer A and the optically anisotropic layer B are bothDiscoticFrom a layer containing liquid crystalline moleculesThus, the discotic liquid crystal molecules are aligned with an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees with respect to the polymer film surface.A reflection-type liquid crystal display device.
[0006]
【The invention's effect】
The optically anisotropic layer containing liquid crystalline molecules used in the present invention is easier to adjust the optical properties than the polymer film. The optical orientation of the optically anisotropic layer containing liquid crystalline molecules can be easily adjusted by the rubbing direction of the liquid crystalline molecules. Therefore, it is not necessary to cut the film into chips as in the prior art.
In addition, the required retardation value can be strictly adjusted by adjusting the type and amount of the liquid crystal molecules and the alignment state of the liquid crystal molecules. Using a liquid crystal molecule with negative uniaxiality such as a discotic liquid crystal molecule that is vertically aligned can improve the refractive index in the thickness direction, and can improve the viewing angle and the color from an oblique direction. it can.
As described above, according to the present invention, a broadband λ / 4 plate that can be easily manufactured is obtained.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Optical properties of retardation plate]
In the optically anisotropic layer A, the retardation value at a wavelength of 550 nm is set to ½ wavelength. A specific retardation value is 210 to 300 nm. The retardation value is preferably 220 to 296 nm, more preferably 230 to 292 nm, still more preferably 240 to 288 nm, and most preferably 250 to 284 nm.
The optically anisotropic layer B sets the retardation value at a wavelength of 550 nm to ¼ wavelength. A specific retardation value is 115 to 150 nm. The retardation value is preferably 118 to 148 nm, more preferably 121 to 146 nm, still more preferably 122 to 144 nm, and most preferably 125 to 142 nm.
[0008]
In the use of the circularly polarizing plate, the optical orientations of the two optically anisotropic layers and the polarizing film are set so that the entire circularly polarizing plate is almost completely circularly polarized. By setting the optical orientation in this way, λ / 4 can be achieved in a wide wavelength region. For example, the angle between the slow axis of the optically anisotropic layer A (the direction in which the refractive index becomes maximum in the plane) and the slow axis of the optically anisotropic layer B is 60 °, and the slow axis of the optically anisotropic layer A is The angle between the phase axis and the polarizing axis of the polarizing film (the direction in which the transmittance is maximum in the plane) is 15 °, and the angle between the slow axis of the optically anisotropic layer B and the polarizing axis of the polarizing film is 75. By setting the angle to 0 °, almost perfect circular polarization in the entire visible region, that is, a wide band λ / 4 can be achieved. The angle between the slow axis of the optically anisotropic layer A and the slow axis of the optically anisotropic layer B is 60 °, and the angle between the slow axis of the optically anisotropic layer A and the polarization axis of the polarizing film is The angle between the slow axis of the optically anisotropic layer B and the polarization axis of the polarizing film may be set to 15 °.
The allowable range of the above angle is within ± 10 °, and more preferably within ± 5 °.
Specifically, the broad band λ / 4 means that the retardation value / wavelength value measured at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm are both in the range of 0.2 to 0.3. The retardation value / wavelength value is preferably in the range of 0.21 to 0.29, more preferably in the range of 0.22 to 0.28, and 0.23 to 0.27. More preferably, it is within the range, and most preferably within the range of 0.24 to 0.26.
[0009]
[Configuration of retardation plate, circularly polarizing plate, and reflective liquid crystal display device]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a typical embodiment of the retardation plate of the present invention.
The retardation plate shown in FIG. 1 includes an optically anisotropic layer B (B) including an optically anisotropic layer A (A) made of a polymer film, a vertical alignment film (1), and a discotic liquid crystalline molecule (2). , In this order. The angle in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °.
The optically anisotropic layer A is a uniaxially stretched film. When the intrinsic birefringence of the polymer used is positive, the stretching direction of the film corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A. When the intrinsic birefringence of the polymer used is negative, the stretching direction of the film corresponds to the direction perpendicular to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
The optically anisotropic layer B contains discotic liquid crystalline molecules (2). The discotic liquid crystal molecules (2) are vertically aligned. The direction of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (2) corresponds to the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B.
[0010]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another typical embodiment of the retardation plate of the present invention.
The retardation plate shown in FIG. 2 includes an optically anisotropic layer A (A) containing discotic liquid crystalline molecules (3), a vertical alignment film (4), a transparent support (5), a vertical alignment film (6), and The optically anisotropic layer B (B) containing discotic liquid crystalline molecules (7) is laminated in this order. The angle in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °.
The optically anisotropic layer A contains discotic liquid crystal molecules (3). The discotic liquid crystalline molecules (3) are vertically aligned. The direction of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (3) corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
The optically anisotropic layer B also contains discotic liquid crystalline molecules (7). The discotic liquid crystalline molecules (7) are vertically aligned. The direction (perpendicular to the normal line) of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (7) corresponds to the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B.
[0011]
FIG. 3 is a schematic view showing still another typical configuration of the retardation plate of the present invention.
The retardation plate shown in FIG. 3 includes an optically anisotropic layer B (B) made of a polymer film, a vertical alignment film (1), and an optically anisotropic layer A (B) including a discotic liquid crystalline molecule (2). , In this order. The angle in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °.
The optically anisotropic layer B is a uniaxially stretched film. When the intrinsic birefringence of the polymer used is positive, the stretching direction of the film corresponds to the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B. When the intrinsic birefringence of the polymer used is negative, the stretching direction of the film corresponds to a direction perpendicular to the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B.
The optically anisotropic layer A contains discotic liquid crystal molecules (2). The discotic liquid crystal molecules (2) are vertically aligned. The direction of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (2) corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
[0012]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a layer structure of a circularly polarizing plate.
The circularly polarizing plate shown in FIG. 4 has a configuration in which a polarizing film (P), an optically anisotropic layer A (A), and an optically anisotropic layer B (B) are laminated in this order.
In the circularly polarizing plate shown in FIG. 4, the angle (θ1) in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 And the angle (θ2) between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the polarization axis (p) of the polarizing film (P) is 15 °, and the optically anisotropic layer B The angle (θ3) between the slow axis (b) and the polarization axis (p) of the polarizing film is 75 °.
[0013]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a layer structure of the reflective liquid crystal display device.
The reflective liquid crystal display device shown in FIG. 5 includes a reflector (R), a liquid crystal cell (LC), an optically anisotropic layer B (B), an optically anisotropic layer A (A), and a polarizing film (P). , In this order.
Also in the reflective liquid crystal display device shown in FIG. 5, the angle (θ1) in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °, the angle (θ2) between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the polarization axis (p) of the polarizing film (P) is 15 °, and the optical anisotropy The angle (θ3) between the slow axis (b) of the layer B and the polarization axis (p) of the polarizing film is 75 °. Furthermore, the angle (θ4) between the rubbing direction (r1) of the polarizing film side alignment film of the liquid crystal cell (LC) and the polarization axis (p) of the polarizing film is 45 °, and the reflection plate side of the liquid crystal cell (LC) The rubbing direction (r2) on the alignment film side and the polarization axis (p) of the polarizing film are parallel.
[0014]
[Optically anisotropic layer made of polymer film]
The polymer film is formed from a polymer that can impart optical anisotropy to the film. Examples of such polymers include polyolefins (eg, polyethylene, polypropylene, norbornene-based polymers), polycarbonate, polyarylate, polysulfone, polyvinyl alcohol, polymethacrylic acid ester, polyacrylic acid ester and cellulose ester. Moreover, a copolymer or a polymer mixture of these polymers may be used.
The optical anisotropy of the film is preferably obtained by stretching. The stretching is preferably uniaxial stretching. Uniaxial stretching is preferably longitudinal uniaxial stretching using a difference in peripheral speed between two or more rolls or tenter stretching in which both sides of a polymer film are gripped and stretched in the width direction.
In addition, using two or more polymer films, the optical properties of the entire two or more films may satisfy the above conditions.
When the intrinsic birefringence of the polymer used is positive, the direction in which the in-plane refractive index of the polymer film is maximum corresponds to the stretching direction of the film. When the intrinsic birefringence of the polymer to be used is negative, the direction in which the in-plane refractive index of the polymer film is maximum corresponds to the direction perpendicular to the stretching direction of the film.
The polymer film is preferably produced by a solvent cast method in order to reduce unevenness in birefringence.
The thickness of the polymer film is preferably 20 to 500 nm, more preferably 50 to 200 nm, and most preferably 50 to 100 nm.
[0015]
[DiscoticOptically anisotropic layer containing liquid crystalline molecules]
DiscoticThe liquid crystalline molecules are preferably substantially uniformly aligned, more preferably fixed in a substantially uniformly aligned state, and the liquid crystalline molecules are fixed by a polymerization reaction. Is most preferred.
DeIsotic liquid crystalline componentThe child is, Oriented substantially vertical (average tilt angle in the range of 50 to 90 degrees)The LeanAs the bevel changes graduallyOrientedIt may be allowed.
DeThe discotic liquid crystalline molecules are described in various literatures (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., Vol. 71, page 111 (1981); edited by the Chemical Society of Japan, Quarterly Review, No. 22, Liquid Crystals). Chemistry,
In order to fix the discotic liquid crystalline molecules by polymerization, it is necessary to bond a polymerizable group as a substituent to the discotic core of the discotic liquid crystalline molecules. However, when the polymerizable group is directly connected to the disc-shaped core, it becomes difficult to maintain the orientation state in the polymerization reaction. Therefore, a linking group is introduced between the discotic core and the polymerizable group. Accordingly, the discotic liquid crystalline molecule having a polymerizable group is preferably a compound represented by the following formula (I).
(I)
D (-LP)n
Where D is a discotic core; L is a divalent linking group; P is a polymerizable group; and n is an integer from 4 to 12.
Examples of the disk-shaped core (D) of the formula (I) are shown below. In each of the following examples, LP (or PL) means a combination of a divalent linking group (L) and a polymerizable group (P).
[0016]
[Chemical 1]
[0017]
[Chemical formula 2]
[0018]
[Chemical Formula 3]
[0019]
[Formula 4]
[0020]
[Chemical formula 5]
[0021]
[Chemical 6]
[0022]
[Chemical 7]
[0023]
[Chemical 8]
[0024]
[Chemical 9]
[0025]
In the formula (I), the divalent linking group (L) is selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, —CO—, —NH—, —O—, —S—, and combinations thereof. A divalent linking group is preferred. The divalent linking group (L) is a combination of at least two divalent groups selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, —CO—, —NH—, —O—, and —S—. More preferably, it is a group. The divalent linking group (L) is most preferably a group obtained by combining at least two divalent groups selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, -CO- and -O-. The alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms. The alkenylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms. The number of carbon atoms in the arylene group is preferably 6 to 10. The alkylene group, alkenylene group and arylene group may have a substituent (eg, alkyl group, halogen atom, cyano, alkoxy group, acyloxy group).
[0026]
Examples of the divalent linking group (L) are shown below. The left side is bonded to the discotic core (D), and the right side is bonded to the polymerizable group (P). AL represents an alkylene group or an alkenylene group, and AR represents an arylene group.
L1: -AL-CO-O-AL-
L2: -AL-CO-O-AL-O-
L3: -AL-CO-O-AL-O-AL-
L4: -AL-CO-O-AL-O-CO-
L5: -CO-AR-O-AL-
L6: -CO-AR-O-AL-O-
L7: -CO-AR-O-AL-O-CO-
L8: -CO-NH-AL-
L9: -NH-AL-O-
L10: -NH-AL-O-CO-
[0027]
L11: -O-AL-
L12: -O-AL-O-
L13: -O-AL-O-CO-
L14: -O-AL-O-CO-NH-AL-
L15: -O-AL-S-AL-
L16: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L17: -O-CO-AR-O-AL-CO-
L18: -O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L19: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L20: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L21: -S-AL-
L22: -S-AL-O-
L23: -S-AL-O-CO-
L24: -S-AL-S-AL-
L25: -S-AR-AL-
[0028]
The polymerizable group (P) of the formula (I) is determined according to the type of polymerization reaction. Examples of the polymerizable group (P) are shown below.
[0029]
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[0030]
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[0031]
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[0032]
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[0033]
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[0034]
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[0035]
The polymerizable group (P) is preferably an unsaturated polymerizable group (P1, P2, P3, P7, P8, P15, P16, P17) or an epoxy group (P6, P18). More preferably, it is most preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group (P1, P7, P8, P15, P16, P17).
In the formula (I), n is an integer of 4 to 12. A specific number is determined according to the type of discotic core (D). In addition, although the combination of several L and P may differ, it is preferable that it is the same.
Two or more kinds of discotic liquid crystalline molecules (for example, a molecule having an asymmetric carbon atom in a divalent linking group and a molecule not having it) may be used in combination.
[0036]
The optically anisotropic layer is formed by applying a coating liquid containing discotic liquid crystalline molecules or the following polymerizable initiator and other additives onto the vertical alignment film.
As a solvent used for preparing the coating solution, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination.
The coating liquid can be applied by a known method (eg, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).
[0037]
The vertically aligned discotic liquid crystalline molecules are fixed while maintaining the alignment state. The immobilization is preferably performed by a polymerization reaction of the polymerizable group (P) introduced into the discotic liquid crystalline molecule. The polymerization reaction includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator. A photopolymerization reaction is preferred.
Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatic acyloin. Compound (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compound (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), a combination of triarylimidazole dimer and p-aminophenyl ketone (US Pat. No. 3,549,367) Acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (U.S. Pat. No. 4,212,970).
[0038]
The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight, based on the solid content of the coating solution.
Light irradiation for polymerization of discotic liquid crystalline molecules is preferably performed using ultraviolet rays.
Irradiation energy is 20mJ / cm2~ 50J / cm2Preferably, 100 to 800 mJ / cm2More preferably. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.
The thickness of the optically anisotropic layer is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm, and most preferably 1 to 5 μm.
[0039]
[Vertical alignment film]
In order to align the discotic liquid crystalline molecules vertically, it is important to reduce the surface energy of the alignment film. Specifically, the surface energy of the alignment film is lowered by the functional group of the polymer, thereby bringing the discotic liquid crystalline molecules into an upright state. As the functional group for reducing the surface energy of the alignment film, a hydrocarbon group having 10 or more fluorine atoms and carbon atoms is effective. In order for a fluorine atom or a hydrocarbon group to be present on the surface of the alignment film, it is preferable to introduce a fluorine atom or a hydrocarbon group into the side chain rather than the main chain of the polymer.
The fluorinated polymer preferably contains 0.05 to 80% by weight of fluorine atoms, more preferably 0.1 to 70% by weight, and more preferably 0.5 to 65% by weight. More preferably, it is contained in a proportion of 1 to 60% by weight.
The hydrocarbon group is an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear. The aliphatic group is preferably an alkyl group (which may be a cycloalkyl group) or an alkenyl group (which may be a cycloalkenyl group). The hydrocarbon group may have a substituent that does not exhibit strong hydrophilicity, such as a halogen atom. The hydrocarbon group has preferably 10 to 100 carbon atoms, more preferably 10 to 60, and most preferably 10 to 40 carbon atoms.
The main chain of the polymer preferably has a polyimide structure or a polyvinyl alcohol structure.
[0040]
Polyimide is generally synthesized by a condensation reaction of tetracarboxylic acid and diamine. A polyimide corresponding to a copolymer may be synthesized using two or more kinds of tetracarboxylic acids or two or more kinds of diamines. The fluorine atom or hydrocarbon group may be present in the repeating unit derived from tetracarboxylic acid, may be present in the repeating unit derived from diamine, or may be present in both repeating units.
When introducing a hydrocarbon group into polyimide, it is particularly preferable to form a steroid structure in the main chain or side chain of the polyimide. The steroid structure present in the side chain corresponds to a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, and has a function of vertically aligning discotic liquid crystalline molecules. In this specification, the steroid structure is a cyclopentanohydrophenanthrene ring structure or a ring structure in which a part of the bond of the ring is an aliphatic ring (a range in which an aromatic ring is not formed) is a double bond. means.
[0041]
Fluorine-modified polyvinyl alcohol can also be preferably used for the vertical alignment film. The fluorine-modified polyvinyl alcohol preferably contains a repeating unit containing a fluorine atom in the range of 5 to 80 mol%, more preferably in the range of 7 to 70 mol%.
A preferable fluorine-modified polyvinyl alcohol is represented by the following formula (PV).
(PV)
-(VA1) x- (FRU) y- (VAc) z-
Where VAl is a vinyl alcohol repeating unit; FRU is a repeating unit containing a fluorine atom; VAc is a vinyl acetate repeating unit; x is 20 to 95 mol% (preferably 24 to 90 mol%) Y is 5 to 80 mol% (preferably 7 to 70 mol%); and z is 0 to 30 mol% (preferably 2 to 20 mol%).
Preferred repeating units (FRU) containing a fluorine atom are represented by the following formulas (FRU-I) and (FRU-II).
[0042]
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[0043]
Where L1Are —O—, —CO—, and —SO.2A divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group, and combinations thereof;2Is a single bond or -O-, -CO-, -SO2A divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group, and combinations thereof; and Rf1And Rf2Are each a fluorine-substituted hydrocarbon group.
The alkylene group and the arylene group may be substituted with a fluorine atom.
Examples of the divalent linking group formed by the above combination are shown below.
[0044]
L1: -O-CO-
L2: -O-CO-alkylene group -O-
L3: -O-CO-alkylene group -CO-NH-
L4: -O-CO-alkylene group -NH-SO2-Arylene group-O-
L5: -Arylene group -NH-CO-
L6: -Arylene group -CO-O-
L7: -Arylene group -CO-NH-
L8: -Arylene group -O-
L9: -O-CO-NH-arylene group -NH-CO-
[0045]
The hydrocarbon group of the fluorine-substituted hydrocarbon group is an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear. The aliphatic group is preferably an alkyl group (which may be a cycloalkyl group) or an alkenyl group (which may be a cycloalkenyl group). In addition to the fluorine atom, the aliphatic group may have a substituent that does not exhibit strong hydrophilicity, such as other halogen atoms. The hydrocarbon group has preferably 1 to 100 carbon atoms, more preferably 2 to 60 carbon atoms, and most preferably 3 to 40 carbon atoms. The ratio in which the hydrogen atom of the hydrocarbon group is substituted with a fluorine atom is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, and further preferably 80 to 100 mol%. 90 to 100 mol% is most preferable.
[0046]
Modified polyvinyl alcohol having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms can also be preferably used for the vertical alignment film. The hydrocarbon group is an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear. The aliphatic group is preferably an alkyl group (which may be a cycloalkyl group) or an alkenyl group (which may be a cycloalkenyl group). The hydrocarbon group may have a substituent that does not exhibit strong hydrophilicity, such as a halogen atom. The hydrocarbon group has preferably 10 to 100 carbon atoms, more preferably 10 to 60, and most preferably 10 to 40 carbon atoms.
The modified polyvinyl alcohol having a hydrocarbon group preferably contains a repeating unit having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms in the range of 2 to 80 mol%, and more preferably 3 to 70 mol%.
A modified polyvinyl alcohol having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms is represented by the following formula (PV).
(PV)
-(VAl) x- (HyC) y- (VAc) z-
In the formula, VAl is a vinyl alcohol repeating unit; HyC is a repeating unit having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms; VAc is a vinyl acetate repeating unit; x is 20 to 95 mol%. (Preferably 25 to 90 mol%); y is 2 to 80 mol% (preferably 3 to 70 mol%); and z is 0 to 30 mol% (preferably 2 to 20 mol%) It is.
The repeating unit (HyC) having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms is represented by the following formulas (HyC-I) and (HyC-II).
[0047]
Embedded image
[0048]
Where L1Are —O—, —CO—, and —SO.2A divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group, and combinations thereof;2Is a single bond or -O-, -CO-, -SO2A divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group and combinations thereof; and R1And R2Are hydrocarbon groups each having 10 or more carbon atoms.
The example of the bivalent coupling group formed by said combination is the same as the example shown by said Formula (FRU-I) and (FRU-II).
[0049]
The degree of polymerization of the polymer used for the vertical alignment film is preferably 200 to 5000, and more preferably 300 to 3000. The molecular weight of the polymer is preferably 9000 to 200000, more preferably 13000 to 130,000.
Two or more kinds of polymers may be used in combination.
In the formation of the vertical alignment film, it is preferable to perform a rubbing treatment. The rubbing treatment is performed by rubbing the surface of the film containing the polymer several times in a certain direction with paper or cloth.
In addition, after aligning the discotic liquid crystalline molecules vertically using the vertical alignment film, the optically anisotropic layer is formed by fixing the discotic liquid crystalline molecules while maintaining the alignment state. May be transferred onto a polymer film (or transparent support). The discotic liquid crystal molecules fixed in the vertical alignment state can maintain the alignment state even without the vertical alignment film. Therefore, in the retardation plate of the present invention, the vertical alignment film is not an essential element (although it is essential in the production of the retardation plate).
[0050]
[Transparent support]
A transparent support may be used. As the transparent support, it is preferable to use a polymer film having a small wavelength dispersion. The transparent support preferably has a small optical anisotropy. That the support is transparent means that the light transmittance is 80% or more. Specifically, the small chromatic dispersion means that the ratio of Re400 / Re700 is preferably less than 1.2. Specifically, the small optical anisotropy means that in-plane retardation (Re) is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less.
Examples of the polymer include cellulose ester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate. Cellulose esters are preferred, acetyl cellulose is more preferred, and triacetyl cellulose is most preferred. The polymer film is preferably formed by a solvent cast method.
The thickness of the transparent support is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 200 μm.
In order to improve adhesion between the transparent support and the layer (adhesive layer, vertical alignment film or optically anisotropic layer) provided on the transparent support, surface treatment (eg, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet ray) is applied to the transparent support. (UV) treatment, flame treatment) may be performed. An adhesive layer (undercoat layer) may be provided on the transparent support.
[0051]
[Use of retardation plate]
The retardation plate of the present invention is used as a λ / 4 plate used in a reflection type liquid crystal display device, a pickup for writing on an optical disk, a λ / 4 plate used in a GH-LCD or a PS conversion element, or an antireflection film. The λ / 4 plate used is particularly advantageously used. The λ / 4 plate is generally used in combination with a polarizing film. Therefore, if it is configured as a circularly polarizing plate in which a retardation plate and a polarizing film are combined, it can be easily incorporated into a device for use such as a reflective liquid crystal display device.
Examples of the polarizing film include an iodine polarizing film, a dye polarizing film using a dichroic dye, and a polyene polarizing film. The iodine polarizing film and the dye polarizing film are generally manufactured using a polyvinyl alcohol film.
The polarization axis (transmission axis) of the polarizing film corresponds to a direction perpendicular to the film stretching direction. The polarizing film generally has a protective film. However, in the present invention, an optically anisotropic layer or a transparent support made of a polymer film can function as a protective film for the polarizing film. In the case of using a protective film for the polarizing film separately from them, it is preferable to use a cellulose ester film having high optical isotropy, particularly a triacetyl cellulose film, as the protective film.
[0052]
[Reflective liquid crystal display]
A reflection type liquid crystal display device using a λ / 4 plate is described in JP-A-10-186357.
The reflective liquid crystal display device has a configuration in which a reflector, a liquid crystal cell, and a polarizing film are laminated in this order. The retardation plate is disposed between the reflecting plate and the polarizing film (between the reflecting plate and the liquid crystal cell or between the liquid crystal cell and the polarizing film).
The reflector may share the liquid crystal cell and the substrate. That is, a reflective film can be formed inside one substrate of the liquid crystal cell and the substrate can function as a reflector. When the reflector and the liquid crystal cell share the substrate, the retardation plate can be provided between the reflective film and the liquid crystal layer of the liquid crystal cell.
The optically anisotropic layer A and the optically anisotropic layer B constituting the retardation plate are preferably arranged such that the optically anisotropic layer A is on the polarizing film side and the optically anisotropic layer B is on the reflector side. . The optically anisotropic layer A and the optically anisotropic layer B are separated, the optically anisotropic layer A is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film, and the optically anisotropic layer B is disposed between the liquid crystal cell and the reflector. You may arrange in. Further, the optically anisotropic layer A or B may be disposed between one substrate of the liquid crystal cell and the liquid crystal layer.
A liquid crystal cell generally has a liquid crystal layer containing rod-like liquid crystalline molecules between two substrates provided with transparent electrodes. The liquid crystal cell is preferably a TN (twisted nematic) type. The twist angle of the TN type liquid crystal cell is preferably 45 ° to 90 °.
A color filter may be disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film.
[0053]
【Example】
[Example 1]
The polycarbonate film was stretched to obtain an optically anisotropic layer A having a retardation value of 274 nm at a wavelength of 550 nm.
A diluted solution of steroid-modified polyamic acid was applied to a thickness of 1 μm on a glass substrate (optically isotropic) using a bar coater. The coating layer was dried with hot air at 60 ° C. for 2 minutes, and the surface was rubbed to form a vertical alignment film made of the following modified polyimide.
[0054]
Embedded image
[0055]
On the vertical alignment film, a coating liquid having the following composition was applied, and the discotic liquid crystal molecules were homogeneously aligned vertically. The thickness of the formed layer was 1.3 μm. Next, 500 w / cm2The discotic liquid crystalline molecules were polymerized by irradiating with ultraviolet rays for 1 second with a mercury lamp having an illuminance of. In this way, an optically anisotropic layer B was formed.
[0056]
[0057]
Embedded image
[0058]
Embedded image
[0059]
Embedded image
[0060]
When the retardation value of the optically anisotropic layer B at a wavelength of 550 nm was measured, it was 137 nm.
[0061]
Lamination was carried out so that the slow axis of the optically anisotropic layer A and the slow axis of the optically anisotropic layer B intersected at an angle of 60 ° within the same plane to obtain a retardation plate.
Next, in the polarizing plate composed of the polarizing film and the protective film, the polarizing axis of the polarizing film and the slow axis of the optically anisotropic layer A intersect at an angle of 15 ° in the same plane, and the polarizing axis of the polarizing film Were laminated on the optically anisotropic layer B side of the retardation plate so that the slow axis of the optically anisotropic layer B and the slow axis of the optically anisotropic layer B intersected at an angle of 75 ° within the same plane.
Light was irradiated from the polarizing film side of the circularly polarizing plate, and the phase difference of the passed light was measured. The results are shown in Table 1 below.
[0062]
[Table 1]
[0063]
[Example 2]
A vertical alignment film was formed directly on the optically anisotropic layer A prepared in Example 1 in the same manner as in Example 1. The rubbing treatment was performed on the vertical alignment film in the direction where the angle with the slow axis of the optically anisotropic layer A was 60 °.
An optically anisotropic layer B having a retardation value of 137 nm at a wavelength of 550 nm was formed on the vertical alignment film in the same manner as in Example 1 to obtain a retardation plate.
Next, in the polarizing plate composed of the polarizing film and the protective film, the polarizing axis of the polarizing film and the slow axis of the optically anisotropic layer A intersect at an angle of 15 ° in the same plane, and the polarizing axis of the polarizing film Were laminated on the optically anisotropic layer B side of the retardation plate so that the slow axis of the optically anisotropic layer B and the slow axis of the optically anisotropic layer B intersected at an angle of 75 ° within the same plane.
Light was irradiated from the polarizing film side of the circularly polarizing plate, and the phase difference of the passed light was measured. The results are shown in Table 2 below.
[0064]
[Table 2]
[0065]
[Example 3]
A vertical alignment film was formed on both sides of the triacetyl cellulose film (optically isotropic) in the same manner as in Example 1. The rubbing directions of the two vertical alignment films were adjusted to have an angle of 60 °.
On one vertical alignment film, an optically anisotropic layer B having a retardation value of 137 nm at a wavelength of 550 nm was formed using the optically anisotropic layer B coating solution in the same manner as in Example 1. On the other vertical alignment film, an optically anisotropic layer A having a retardation value of 274 nm at a wavelength of 550 nm is applied by increasing the coating amount of the optically anisotropic layer B coating solution used in Example 1. To obtain a retardation plate.
Next, in the polarizing plate composed of the polarizing film and the protective film, the polarizing axis of the polarizing film and the slow axis of the optically anisotropic layer A intersect at an angle of 15 ° in the same plane, and the polarizing axis of the polarizing film Were laminated on the optically anisotropic layer B side of the retardation plate so that the slow axis of the optically anisotropic layer B and the slow axis of the optically anisotropic layer B intersected at an angle of 75 ° within the same plane.
Light was irradiated from the polarizing film side of the circularly polarizing plate, and the phase difference of the passed light was measured. The results are shown in Table 3 below.
[0066]
[Table 3]
[0067]
[Example 4]
An optically isotropic roll-shaped triacetylcellulose film having a thickness of 100 μm, a width of 500 mm, and a length of 500 m was used as a transparent support.
A diluted solution of steroid-modified polyamic acid was continuously applied on one side of the transparent support to form a vertical alignment film having a thickness of 0.5 μm. Next, a rubbing treatment of the vertical alignment film was continuously performed in a direction of 15 ° with respect to the longitudinal direction of the transparent support.
On the vertical alignment film, the coating solution having the composition used in Example 1 was continuously applied using a bar coater, dried and heated (alignment aging), and further irradiated with ultraviolet rays to give a thickness of 3.6 μm. An optically anisotropic layer A was formed to produce a retardation plate.
Further, the optically anisotropic layer A had a slow axis in a direction perpendicular to the optical axis (a direction of 75 ° with respect to the longitudinal direction of the transparent support).
The retardation value of the optically anisotropic layer A was measured. The retardation value at a wavelength of 550 nm was 269 nm, and substantially a phase difference of π (λ / 2) was exhibited at a wavelength of 550 nm.
[0068]
Next, a polycarbonate film having a thickness of 80 μm was uniaxially stretched to obtain an optically anisotropic layer B.
The retardation value of the optically anisotropic layer B was measured. The retardation value at a wavelength of 550 nm was 135 nm, and at a wavelength of 550 nm, a phase difference (λ / 4) of substantially π / 2 was exhibited.
[0069]
The optically anisotropic layer B was bonded onto the optically anisotropic layer A to produce a retardation plate. The angle between the slow axis (stretching direction) in the plane of the polycarbonate film and the longitudinal direction of the transparent support is 75 °, the slow axis (stretching direction) in the plane of the polycarbonate film and the plane of the optically anisotropic layer. The angle with the slow axis (rubbing direction) was set to 60 °.
When the retardation value of the obtained retardation plate was measured, it showed a phase difference (λ / 4) of substantially π / 2 in a wide wavelength region.
[0070]
Furthermore, the polarizing film was bonded under the transparent support body, and the circularly-polarizing plate was created. The polarizing axis of the polarizing film and the longitudinal direction of the transparent support were adjusted to be parallel.
When the optical properties of the obtained circularly polarizing plate were examined with KOBRA21ADH manufactured by Oji Scientific Instruments, almost perfect circularly polarized light was achieved.
[0071]
[Comparative Example 4]
A reflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 4 was produced. The polycarbonate film produced in Example 1 was used for the optically anisotropic layer A, and the polycarbonate film having a retardation value of 137 nm at a wavelength of 550 nm was used for the optically anisotropic layer B.
When an image displayed on the reflective liquid crystal display device was observed, the yellowness of the image was noticeable when viewed from the left and right oblique directions.
[0072]
[Example 5]
A reflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 4 was produced. For the optically anisotropic layer A, the layer formed from the discotic liquid crystalline molecules prepared in Example 4 was used, and for the optically anisotropic layer B, the polycarbonate film prepared in Example 4 was used.
When the image displayed on the reflective liquid crystal display device was observed, the left and right viewing angles were wide, and the image was not yellowish.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a typical configuration of a retardation plate of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another typical embodiment of the retardation plate of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing still another typical embodiment of the retardation film of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a layer configuration of a circularly polarizing plate.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a layer structure of a reflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
A Optically anisotropic layer A
a Slow axis of optically anisotropic layer A
B Optically anisotropic layer B
b Slow axis of optically anisotropic layer B
LC liquid crystal cell
The rubbing direction of the alignment film on the polarizing film side of the r1 liquid crystal cell
The rubbing direction on the reflector side alignment film side of the r2 liquid crystal cell
P Polarizing film
p Polarization axis of polarizing film
R reflector
θ1 Angle of a and b in the same plane
θ2 Angle in the same plane of a and p
θ3 b and p angle in the same plane
θ4 Angle of r1 and p in the same plane
1, 4, 6 Vertical alignment film
2, 3, 7 discotic liquid crystalline molecules
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