TW202131031A - 相位差板，以及具有該相位差板之圓偏光板、液晶顯示裝置及有機ｅｌ顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種相位差板，具備：
第1光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且具有實質上為1/2波長之平面內相位差值(Re)者；以及
第2光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且具有實質上為1/4波長的平面內相位差值(Re)者；
其中，
前述第1及第2光學各向異性層之間具備滿足下式(1)的第3光學各向異性層，
nx≒ny<nz(1)
(式中nx及ny表示正交之板平面方向的折射率，nz表示相對板平面方向垂直之方向的折射率)。

Description

相位差板，以及具有該相位差板之圓偏光板、液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置
本發明係關於對於液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置有益的相位差板、以及具有該相位差板之圓偏光板、液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置。
圓偏光板用相位差板被使用於平面顯示器的廣泛用途。
以往，關於圖像顯示面板等，有人提出了在圖像顯示面板的表面配置圓偏光板，藉由此圓偏光板來減少外來光線之反射的方法。此圓偏光板，係由直線偏光板、1/4波長相位差板(以下亦稱為λ/4板)所構成，藉由直線偏光板將朝向圖像顯示面板之顯示面的外來光線轉換成直線偏光，然後藉由1/4波長相位差板轉換成圓偏光。此處，由該圓偏光而來的外來光線，雖在圖像顯示面板的表面等反射，但在此反射之際，圓偏光的旋轉方向會反轉。結果，該反射光被轉換成與到來時相反而可由1/4波長相位差板及直線偏光板遮蔽之方向的直線偏光之後，接著被直線偏光板遮蔽，而抑制反射光露出至外部。
此圓偏光板中所使用的相位差板，以往因為相位差值的波長相依 性(波長分散)而例如具有下述問題：在用於防止有機EL顯示裝置的反射時，對於可見光區域的各波長帶未發揮作為λ/4板的功能，而在黑暗的狀態(黑屏)下產生著色。上述問題在以具有傾斜視角來觀看顯示裝置時變得特別明顯。為了防止這種問題，而要求一種可在廣泛的波長帶中可接近1/4波長發揮功能而能夠實現在大範圍的視角內防止反射的圓偏光板用相位差板。上述相位差板，係使用經過單軸或雙軸延伸的相位差板。再者，亦揭示了使用1層以上的經扭轉配向之向列型液晶層(扭曲向列型液晶層)的方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-209220號公報
[專利文獻2]日本特開2014-224837號公報
例如，將改質聚碳酸酯(PC)系膜進行雙軸延伸而成的λ/4板，已知可作為用以廣角化的相位差板。然而，該相位差板及後述將λ/4板與相同的λ/2板積層而成的相位差板中，關於與可見光波長區域對應的相位差值，雖顯示逆波長分散性，但抑制從斜向觀看時之著色的效果並不充分。
此外，有一種廣角化相位差板，其係將使環烯烴(COP)系膜進行單軸延伸而成的λ/4板與相同的λ/2板積層而成。然而，該積層相位差板，必須在以相對於偏光板之光軸成為既定光軸角度的方式裁切各相位差板之後，再使用黏 著層等逐片進行積層，在生產性上具有問題。
又，專利文獻1中記載了以下內容：藉由控制扭轉角與△nd(折射率差(△n)與膜的厚度(d)的乘積)而經過連續2層扭轉配向的向列型液晶，實現了寬頻帶λ/4板，其相較於習知的單軸延伸λ/4板與λ/2板的相位差板，可將波長更廣泛的直線偏光轉換成更完全的圓偏光。然而，關於使用了該λ/4板的圓偏光板，僅止於從正上方的方向觀察的結果，針對從斜向觀看時的顯示性(黑色的再現性及著色)尚未充分討論。
又，關於上述相位差板，為了改善從斜向觀看的上述顯示性，一般而言，係追加厚度方向的相位差值在既定範圍內的正C板層，此已為人所知。例如，專利文獻2中，試圖藉由在λ/2板與λ/4板的材料中追加正C板層來改善從斜向觀看的顯示性。
如以上所述，以往即存在一種圓偏光板，其具備僅將「使用了分別具有λ/2板與λ/4板之功能的經過雙層扭轉配向之向列型液晶層的構成」及「延伸膜」組合而成的寬頻帶λ/4波長相位差板，並且更具備正C板層，但此圓偏光板並無法滿足從斜向觀看時顯示裝置的黑色再現性(黑亮度(black brightness)的強弱程度)及著色相關的顯示性，而要求進一步改善。又，就正C板層而言，針對厚度方向相位差值(Rth)及其與相位差板的最佳配置關係尚未有所討論。
本案之目的在於提供一種降低從斜向觀看時黑屏中的黑亮度(顯示良好黑色)的圓偏光板用寬頻帶相位差板、具有該相位差板之圓偏光板、以及具備前述圓偏光板的液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置。
本案發明人為了解決上述課題而詳細研究。結果藉由在厚度方向 具有扭轉配向的2層液晶層之間使用正C板層，成功降低了從斜向觀看時黑屏中的黑亮度。
亦即，本發明係關於以下的發明，但不限於此等。
[發明1]
一種相位差板，係具備：
第1光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且實質上具有1/2波長之平面內相位差值(Re)者；及
第2光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且實質上具有1/4波長之平面內相位差值(Re)者；
其中，
前述第1及第2光學各向異性層之間，具備滿足下式(1)的第3光學各向異性層，
nx≒ny<nz (1)
(式中nx及ny表示正交之板平面方向的折射率，nz表示相對於板平面方向為垂直之方向的折射率)。
[發明2]
如發明1所述之相位差板，其中前述第1光學各向異性層的扭轉角實質上為26°或實質上為-26°，前述第2光學各向異性層的扭轉角從前述第1光學各向異性層的扭轉角起算實質上為78°或實質上為-78°。
[發明3]
如發明2所述之相位差板，其中前述第3光學各向異性層為具有垂直配向型液晶化合物的層，該厚度方向相位差值(Rth)為-150至-80nm。
[發明4]
一種圓偏光板，係具備偏光元件及如發明1至3中任一項所述之相位差板。
[發明5]
如發明4所述之圓偏光板，其中前述偏光元件包含雙色性的偶氮染料，其色相為無彩色(achromatic color)。
[發明6]
一種有機EL顯示裝置，係具備如發明4或5所述之圓偏光板。
[發明7]
一種液晶顯示裝置，係具備發明4或5所述之圓偏光板。
本案可提供一種降低從斜向觀看時黑屏中的黑亮度及/或降低著色的圓偏光板用寬頻帶相位差板、及具有該相位差板之圓偏光板、以及具備前述圓偏光板的液晶顯示裝置(LCD)及有機電致發光(EL)顯示裝置(有機發光二極體(OLED)顯示裝置)。於一型態中，可提供一種從正面觀看時在黑屏中顯示良好黑色的顯示裝置。於一型態中，本案可提供薄型的相位差板。一型態中，本案在LCD及OLED顯示裝置的黑屏中不僅在head-on(正面)的方向，亦在變化視角的廣泛方向達成更低亮度與著色極少的黑色。於一型態中，本案可提供一種製造方法，該方法不需要逐片貼合或斜向延伸等複雜的步驟，僅以卷對卷的貼合即可製作圓偏光板。
101:本發明的相位差板
102:第1光學各向異性層
103:第2光學各向異性層
104:第3光學各向異性層
105:本發明的圓偏光板
106:偏光元件(偏光板)
107:扭轉向列型液晶
108:基材1(配向膜)
109:基材2(配向膜)
201:吸收軸方向(0°)
202:摩擦方向(配向方向)(0°)
203:扭轉角方向(26°)
204:摩擦方向(配向方向)(26°)
205:扭轉角方向(104°)
206:表示與201平行
圖1係本發明之一實施型態的相位差板的剖面圖。
圖2係本發明之一實施型態的圓偏光板的剖面圖。
圖3係本發明的「第1型態例」的說明圖。
圖4係實施例1的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖5係實施例2的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖6係實施例3的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖7係比較例1的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖8係比較例2的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖9係比較例3的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖10係比較例4的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖11係比較例5的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖12係比較例6的與極角度0°至80°及方位角0°至360°對應之亮度的等值線圖。
圖13係極角度(傾斜角)40°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖14係極角度(傾斜角)50°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖15係極角度(傾斜角)60°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖16係極角度(傾斜角)40°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較 例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖17係極角度(傾斜角)50°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖18係極角度(傾斜角)60°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較例1至3的圓偏光板的實驗結果。
圖19係極角度(傾斜角)40°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較例4至6的圓偏光板的實驗結果。
圖20係極角度(傾斜角)50°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較例4至6的圓偏光板的實驗結果。
圖21係極角度(傾斜角)60°、方位角0至360°(以45°為單位)中，實施例1及比較例4至6的圓偏光板的實驗結果。
以下說明本發明的實施型態。
(相位差板)
相位差板(波長板)，意指對入射之直線偏光賦予既定的相位差的光學元件。本發明之相位差板，分別具備兩個光學各向異性層(第1及第2光學各向異性層)以作為λ/2板與λ/4板，更在第1及第2光學各向異性層之間，具備抑制從斜向觀看時之著色的第3光學各向異性層。本發明之相位差板適合於圓偏光板，尤其適合寬頻帶圓偏光板。本發明的相位差板的製作方法並未特別限定，例如可以卷對卷(roll-to-roll)等的習知方法製作。
相位差板中，寬頻帶一般而言係在入射直線偏光時在可見光區域(380nm至 780nm)的所有波長中賦予幾乎固定之相位差的相位差板。因此，圓偏光板的製作中所使用的相位差板，在可見光區域的所有波長中，賦予接近1/4波長的相位差。
(第1及第2光學各向異性層)
本發明之第1光學各向異性層，實質上具有1/2波長的平面內相位差值(Re)，而發揮作為λ/2板的功能。本發明的相位差板只要適用於圓偏光板，則前述Re亦可不完全為1/2波長。例如，包含±20%、15%、10%、5%、2%或1%的數值範圍。
本發明之第2光學各向異性層具有實質上為1/4波長的平面內相位差值(Re)，而發揮作為λ/4板的功能。關於用詞「實質上」則與上述相同。
形成第1及第2光學各向異性層的液晶化合物，一般而言，由其形狀大致分為棒狀型(棒狀液晶化合物)與圓盤狀型(碟型液晶化合物)。本發明較佳係使用棒狀液晶化合物來形成扭曲向列(TN)液晶層。TN液晶層，係形成棒狀細長形的分子大致在固定方向整齊排列而成的向列型液晶因為掌性(chirality)而連續地變化成該分子方向經過扭轉之螺旋狀的液晶層。
TN液晶層，較佳為具有聚合性基的棒狀液晶化合物等藉由聚合等而固定所形成之層，此情況中，在成為層之後不需要顯示液晶性。棒狀液晶化合物所包含的聚合性基的種類並未特別限制，較佳為可進行加成聚合反應的官能基，較佳為聚合性乙烯屬不飽和基或環聚合性基。更具體而言，較佳可列舉(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等，更佳為(甲基)丙烯醯基。本發明中，可使用習知的TN液晶材料。又，在形成TN液晶層時，亦可因應需求，與上述液晶化合物一起使用預期的掌性試劑。掌性試劑係為了使液晶化合物進行扭轉配向而添加。
又，藉由在相位差板中使用如上述之聚合性液晶材料，一般而言， 相較於具有50μm至100μm之膜厚的膜狀相位差板，可將該厚度薄化至5μm至20μm。
本發明的相位差板中的第1及第2光學各向異性層，係以厚度方向為螺旋軸而進行扭轉配向。又，兩液晶層的扭轉方向相同。又，第1光學各向異性層的第3光學各向異性層側的平面內慢軸與第2光學各向異性層的第3光學各向異性層側的平面內慢軸平行。亦即，第2光學各向異性層的扭轉角，係以第1光學各向異性層的扭轉角為基準而配置。該扭轉角的正及負(minus：-)，係將偏光元件的吸收軸方向設為0°且圓偏光板的偏光元件為觀看側時，以正表示從該吸收軸逆時針旋轉的方向，以及以負表示從該吸收軸順時針旋轉的方向。
本發明的相位差板中所使用之第1光學各向異性層的扭轉角度，在一型態中實質上為26°。更具體而言，較佳為26±10°，更佳為26±7°，再佳為26±5°。此情況中，第2光學各向異性層的扭轉角度實質上為78°。更具體而言，較佳為78±10°，更佳為78±7°，再佳為78±5°。或是第1光學各向異性層的扭轉角度在另一型態中實質上為-26°。更具體而言，較佳為-26±10°，更佳為-26±7°，再佳為-26±5°。此情況中，第2光學各向異性層的扭轉角度實質上為-78°。更具體而言，較佳為-78±10°，更佳為-78±7°，再佳為-78±5°。上述扭轉角度可使用膜檢查裝置(RETS-1100A，大塚電子公司製)來測量。
本發明的相位差板中所使用之第1光學各向異性層中，在波長550nm中的折射率各向異性△n1與該液晶層的厚度d1的乘積(△n1．d1)，即平面內相位差值(Re)實質上為275nm，更具體而言，前述乘積(△n1．d1)較佳為275±30nm，更佳為275±20nm，再佳為275±10nm。
又，本發明的相位差板中所使用之第2光學各向異性層中，波長 550nm中的折射率各向異性△n2與該液晶層的厚度d2的乘積(△n2．d2)，即平面內相位差值(Re)實質上為137.5nm，更具體而言，前述乘積(△n2．d2)較佳為137.5±15nm，更佳為137.5±10nm，更佳為137.5±5nm。上述△n1．d1及△n2．d2可使用膜檢查裝置(RETS-1100A，大塚電子公司製)來測量。
(第3光學各向異性層)
本發明的相位差板所具備之第3光學各向異性層，係稱之為正C板的相位差板的一種，其係指下述相位差板：在板平面上設定xy正交軸並在相對板平面垂直的方向設定z軸時，各軸方向的折射率nx、ny、nz成為nx≒ny<nz。另外，「nx≒ny」表示nx與ny實質上相等，亦包含完全相等的情況。前述「nx與ny實質上相等」，只要發揮作為正C板的功能，則nx與ny亦可不同，例如，從一者來看另一者亦可具有20%、15%、10%、5%、2%、或1%的差異。另外，亦可使用下述符號來代替「≒」。
Figure 109133316-A0202-12-0010-31
本發明中，可使用習知的正C板。一型態中，本發明的相位差板所具備之第3光學各向異性層，例如，棒狀液晶化合物相對於厚度方向(板平面)垂直配向的液晶層。前述垂直，包含該液晶化合物的配向角相對於板平面為90°及幾乎90°(包含其影響可無視之程度的差異，例如±10°、±5°、±3°或±1°以內的差異)的方向。第3光學各向異性層，較佳為具有聚合性基的棒狀液晶化合物等藉由聚合等而固定所形成之層，此情況中，成為層後，不需要顯示液晶性。棒狀液晶化合物所包含的聚合性基的種類並未特別限制，較佳為可進行加成聚合反應的官能基，較佳為 聚合性乙烯屬不飽和基或環聚合性基。更具體而言，較佳可列舉：(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等，更佳為(甲基)丙烯醯基。
又，該液晶層的厚度方向相位差(Rth)的調整，可藉由該膜厚的調整來進行。該膜厚並未特別限定，但一般較佳可在0.1μm至3μm、更佳可在0.5μm至2μm的範圍內設置。
另一型態中，可使用日本特開2016-108536號公報之纖維素系樹脂材料。從薄化及生產性的觀點來看，較佳係使用前述的液晶化合物。
本發明的第3光學各向異性層的厚度方向相位差(Rth)，係根據邦加球(Poincare sphere)理論來決定。為了使從邦加球上表示直線偏光的赤道上之座標往北極或南極上表示圓偏光之座標移動的軌跡為最小值，較佳係設置最佳值的範圍，具體而言，較佳為-150至-80nm的範圍，更佳為-132至-112nm的範圍，再佳為-126至-120nm的範圍。再者，第3光學各向異性層，較佳係配置於上述第1光學各向異性層與第2光學各向異性層之間。藉此，由本發明之相位差板所生成的各波長的圓偏光會集中在邦加球中北極或南極上表示圓偏光的座標，而形成各波長中接近理想的圓偏光。因此，安裝有本發明之圓偏光板的顯示裝置等之中，可抑制從斜向觀看時的著色。
(配向處理)
本發明的第1及第2光學各向異性層係實施有用以使液晶化合物在基材上配向的處理，或是設置配向膜。液晶配向只要適當規定前述光學各向異性層的配向方向並且不妨礙本發明發揮預期的性能，則未特別限制，可使用本領域習知的配向技術。可使用相對於基材的運送方向旋轉約0至50°方向的摩擦滾筒(rubbing roll)物理性地使基材表面形成各向異性，亦可使用對於日本特開2003-014935號 公報所揭示的設於基材上之樹脂層進行前述摩擦處理的方法，亦可為在高分子膜上形成因直線偏光的紫外線而具有各向異性之配向膜的光配向膜。
(偏光元件)
作為用以得到本發明的圓偏光板、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置而使用的偏光元件(有時亦稱為偏光鏡或偏光膜)，並未特別限制，可因應用途適當選擇習知的偏光元件而使用。可列舉例如：將使水溶性的雙色性染料及/或多碘離子等雙色性色素含浸而成的聚乙烯醇(PVA)系膜在硼酸溫水浴中進行單軸延伸而得到的偏光元件、將聚乙烯醇膜進行單軸延伸然後藉由脫水反應形成多烯結構而得到的偏光元件、在基材膜上塗布含雙色性色素之溶液而使雙色性色素配向所得到的偏光元件、在保護膜上設置聚乙烯醇層並與基材膜一起進行單軸延伸後使雙色性色素含浸而得到的基材一體型偏光元件等。從加工性及光學特性的觀點來看，代表性而言，可理想地使用使PVA系膜單軸延伸並使雙色性色素吸附配向而成的偏光元件。作為市售的PVA系膜，可列舉例如：Kuraray製VF-PS(厚度75μm)，此情況中，一般係在使雙色性色素吸附配向後，進行單軸延伸至25μm至35μm的厚度而得到偏光元件。
雙色性色素較佳為碘離子或雙色性染料，皆可用以得到本發明用的偏光元件。作為雙色性染料，可列舉：偶氮系染料、蒽醌系染料及四
Figure 109133316-A0202-12-0012-30
系染料等，從色相設計及對於熱之耐久性的觀點來看，較佳係摻合2至3種以上的偶氮系染料以使用。又，使用任一雙色性色素的情況中，偏光元件的光學特性，從在所安裝之顯示裝置中得到抗反射能力與優良之黑屏性的觀點來看，較佳係具有高穿透率及高偏光度(亦稱為高雙色性)者，更詳細而言，視感度修正單體穿透率(Ys)較佳為40%至45%，以及視感度修正偏光度(Py)較佳為99%以上。
本發明的一型態中，較佳係具有無彩色的色相，亦即較佳係該偏光元件的單體穿透率(Ts)在整個可見光區域(波長400nm至700nm，更佳為380nm至780nm)幾乎均勻。L*a*b*表色系中的a*及b*值的絕對值，在以偏光元件單體進行測量時皆為1以下，而在以吸收軸方向互相正交的方式將2片前述偏光元件重疊而進行測量時，a*值的絕對值在4以下、b*值的絕對值在8以下的色相，作為該無彩色的具體型態亦較佳。藉此，例如，藉由具備本發明的經過寬頻帶化之相位差板的圓偏光板，不僅可對於來自顯示裝置的反射光在整個可見光區域抑制著色，對於源自偏光元件表面的反射光，亦可在整個可見光區域抑制著色。
作為具有雙色性的偶氮染料，可列舉例如：C.I.DirectYellow12、C.I.DirectYellow28、C.I.DirectYellow44、C.I.DirectYellow142、C.I.DirectOrange26、C.I.DirectOrange39、C.I.DirectOrange71、C.I.DirectOrange107、C.I.DirectRed2、C.I.DirectRed31、C.I.DirectRed79、C.I.DirectRed81、C.I.DirectRed117、C.I.DirectRed247、C.I.DirectGreen80、C.I.DirectGreen59、C.I.DirectBlue71、C.I.DirectBlue78、C.I.DirectBlue168、C.I.DirectBlue202、C.I.DirectViolet9、C.I.DirectViolet51、C.I.DirectBrown106、C.I.DirectBrown223等。其他亦可使用能夠以習知方法製造的染料，作為習知的方法，可列舉例如：日本特開平3-12606號公報之方法或日本特開昭59-145255號公報記載的方法等。又，市售染料，可列舉：Kayafect Violet P Liquid、Kayafect Yellow Y及Kayafect Orange G，Kayafect Blue KW及Kayafect Blue Liquid 400(皆為日本化藥公司製)等。以使此等偶氮染料在可見光區域中各別的穿透率成為均勻的方式摻合2至3種以上而使用。再者，本發明之偏光元件中，為了得到高穿透率及高偏光度的無彩色之偏光元件，可理想地使用國際公開WO2017/146212號公報、國際公開WO2019/117131號公報等所揭 示的為了設計無彩色之偏光元件而改善了雙色性的偶氮染料。
偏光元件，較佳係包含用以保護偏光元件的基材(亦稱為支撐體、支撐膜)。基材可僅配置於偏光元件的單面，亦能夠以2片相同或不同的基材夾住偏光元件的方式配置於偏光元件的兩面。偏光元件中具有基材的構成係稱為偏光板。在偏光元件具備後述基材的情況，配置於偏光元件與顯示裝置之間的基材，平面內相位差值(Re)及厚度方向相位差(Rth)較佳為0或幾乎為0(作為數值可無視其影響之程度，例如-5nm至5nm的範圍)。
(基材)
本發明的相位差板、圓偏光板(以下亦稱為本發明之物品)亦可具備基材。作為基材，只要具有預期的機械強度及熱穩定性等並且不妨礙本發明發揮預期性能，則未特別限制，可使用本領域中習知的基材。基材的厚度可適當設計，較佳為50至200μm，更佳為10至100μm，再佳為20至80μm。
又，在偏光元件與顯示裝置之間配置基材的情況，該基材的平面內相位差值(Re)及厚度方向相位差值(Rth)較佳為0或幾乎為0。作為市售的具有前述相位差值之基材，可列舉例如：三乙醯基纖維素系樹脂膜Z-TAC(Fuji Film公司製)、丙烯酸系樹脂膜OXIS系列(大倉工業公司製)等。
(黏著劑及/或接著劑)
本發明的物品中，亦可藉由在某一層上設置下一層而形成積層，亦可藉由黏著劑(pressure sensitive adhesive，亦稱為壓敏性接著劑)及/或接著劑貼合多層而形成積層。只要可發揮作為黏著劑或接著劑的功能並且不妨礙本發明發揮預期性能，則未特別限制，可使用本領域中習知的黏著劑或接著劑。作為黏著劑，代表性而言，可列舉：丙烯酸系樹脂。該厚度可適當設計，但較佳為1至50μm，從層 間的密合性及黏著劑塗布及積層的加工性的觀點來看，更佳為5至25μm。作為接著劑，可列舉例如：以PVA系樹脂作為主成分的水系接著劑、包含熱硬化型或光硬化型樹脂的接著劑、以電漿接合所進行之方法等。
本發明的光學各向異性層的相位差值及扭轉角的值，係可在光學上得到良好效果的值。此等的值，只要考量實際液晶化合物的配向特性及產品加工性則無特別限定，亦可包含公差或裕度(margin)。
(圓偏光板)
本發明的圓偏光板係寬頻帶圓偏光板，且具備偏光元件及本發明的相位差板，詳細而言，依序具備偏光元件(或偏光板)、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層及第2光學各向異性層。又，圓偏光板的各光軸，在一型態中，偏光元件的吸收軸位於0°的方向，相對於前述偏光元件的吸收軸，第1光學各向異性層的扭轉角，實質上位於26°的方向，而從第1光學各向異性層的扭轉角起算，第2光學各向異性層的扭轉角，實質上為78°的方向(亦即相對於前述偏光元件的吸收軸為104°的方向)。
本發明的圓偏光板的製作方法並未特別限定，例如，亦可將上述各層的膜或片逐片積層，亦可將製作成滾筒狀的上述各層藉由卷對卷而連續積層。尤其是本發明的圓偏光板，因為不需配合既定的光軸角度來裁切相位差板，而能夠以後者的卷對卷輕易實施積層。因此，例如相較於將COP系膜之類的單軸延伸膜積層的以往的寬頻帶圓偏光板之製造方法，可提升生產性。
(圓偏光板的製造方法)
本發明之相位差板及圓偏光板的製造方法，可舉出下列第1至第2型態例進行說明，但不限於此等。又，各光學各向異性層，係形成於硬化後液晶層與基材 可剝離的基材上，而在後述的逐次積層的步驟中，亦可將各基材去除而形成圓偏光板。
(第1型態例)
作為第1步驟，在0°的方向(運送方向)進行了摩擦處理的基材的摩擦面上，塗布包含呈現具有聚合性之向列型液晶相的液晶化合物、掌性試劑、光聚合起始劑與稀釋溶劑的塗布用組成物，之後經過乾燥步驟去除溶劑，並且照光以使塗膜硬化，藉此得到在0°方向具有配向軸、扭轉角為26°且該相位差值(Re@550nm)為275nm的第1光學各向異性層。
作為第2步驟，係將包含呈現具有聚合性之向列型液晶相的液晶化合物、光聚合起始劑與稀釋溶劑的組成物之塗布用組成物塗布於基材上，之後經過乾燥步驟以去除溶劑，照光以使塗膜硬化，藉此得到在相對基材垂直之方向配向的第3光學各向異性層。
第3步驟中，在相對於運送方向為26°的方向進行了摩擦處理的基材其摩擦面上塗布包含TN液晶材料、掌性試劑、光聚合起始劑與稀釋溶劑的塗布用組成物，之後經過乾燥步驟去除溶劑，照光以使塗膜硬化，藉此得到在26°的方向具有配向軸、扭轉角為78°且該相位差值(Re@550nm)為137.5nm的第2光學各向異性層。
作為第4步驟，以成為圖3所示之光軸關係的方式，將偏光元件(或偏光板)、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層及第2光學各向異性層逐次積層，藉此得到本發明的圓偏光板。
(第2型態例)
在前述第2步驟中，將包含呈現具有聚合性之向列型液晶相的液晶化合物、光聚合起始劑與稀釋溶劑的組成物之塗布用組成物塗布於前述第1步驟中所得 之第1光學各向異性層的液晶面，之後經過乾燥步驟以去除溶劑，照光以使塗膜硬化，藉此得到在相對於該液晶面垂直之方向配向的第3光學各向異性層。之後，以成為圖3所示之光軸關係的方式，將偏光元件(或偏光板)、積層有第3光學各向異性層的第1光學各向異性層及第2光學各向異性層逐次積層，藉此得到本發明的圓偏光板，除此之外，與第1型態例相同。
(顯示裝置)
本發明的圓偏光板，較佳係應用於液晶顯示裝置(LCD)、有機電致發光(EL)顯示裝置(有機發光二極體(OLED)顯示裝置)等各種顯示裝置的觀看側。再者，該顯示裝置，亦可為因應設計包含觸控式螢幕、防眩層或抗反射層、透光蓋板(亦稱為前側面板)等的構成。又，前述透光蓋板可為平面形狀，亦可為曲面形狀。本發明的顯示裝置的製作方法並未特別限定，可以習知方法製作。
本發明的液晶顯示裝置可為稱之為穿透式或半穿透式的具備液晶面板與背光單元的構成，亦可為稱之為反射式的具備液晶面板與反射層的構成。
又，一般而言，有機EL顯示裝置因為在該顯示面板部具備金屬電極，因此OLED(有機EL顯示裝置)本身具有高於液晶面板的反射率。此成為了例如在白天戶外等外部光線多的環境中使用的情況中，因為來自該電極的外部光線反射而有損顯示性的原因。因此，為了抑制外部光線反射，一般在有機EL顯示裝置的觀看側附有圓偏光板。因此，有機EL顯示裝置的顯示特性與圓偏光板的光學特性亦相依。本發明的圓偏光板，具有比以往的圓偏光板更廣的視角特性，因此可理想地用於需要大範圍視角的有機EL顯示裝置。
至此描述了本發明的實施型態，但本發明不限於以上的實施型 態，根據本發明的技術思想可進行各種變化及變更。
[實施例]
以下藉由實施例具體說明本發明，但本發明並未因此等實施例而有所限制。
假設將圓偏光板貼在理想的反射板上，使用液晶模擬軟體LCD master(SYMTEC公司製)計算下述方位角及傾斜角(極角度)中的黑亮度(單位經過標準化的值)。圓偏光板的構成及計算條件如下所述。表1顯示以下的計算條件與光學各向異性層之配置關係的一覽。平面內相位差值(Re)及厚度方向相位差值(Rth)係表示波長550nm中的值。又，表1中所配置之光學各向異性層，從入射光側依序顯示於第1層、第2層及第3層的欄位。
圓偏光板的結構：
實施例1：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層1、第2光學各向異性層、反射板
實施例2：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層2、第2光學各向異性層、反射板
實施例3：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層3、第2光學各向異性層、反射板
實施例4：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層4、第2光學各向異性層、反射板
實施例5：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第3光學各向異性層5、第2光學各向異性層、反射板
比較例1：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第2光學各向 異性層、第3光學各向異性層1、反射板
比較例2：(從入射光側依序為)偏光元件、第3光學各向異性層1、第1光學各向異性層、第2光學各向異性層、反射板
比較例3：(從入射光側依序為)偏光元件、第1光學各向異性層、第2光學各向異性層、反射板
比較例4：(從入射光側依序為)偏光元件、一般的1/2波長板1、第3光學各向異性層6、一般的1/4波長板1、反射板
比較例5：(從入射光側依序為)偏光元件、一般的1/2波長板2、第3光學各向異性層7、一般的1/4波長板2、反射板
比較例6：(從入射光側依序為)偏光元件、一般的1/2波長板1、一般的1/4波長板1、第3光學各向異性層8、反射板
第1光學各向異性層：
液晶層：ZLI-4792(Merck公司製)
所產生之相位差=1/2λ
△n1．d1=275nm
預扭轉角度(pre-twist angle)=0°
扭轉角度=-26°
液晶層的厚度=2.136μm
第2光學各向異性層：
液晶層：ZLI-4792(Merck公司製)
所產生之相位差=λ/4
△n2．d2=137.5nm
預扭轉角度=-26°
扭轉角度=-78°
液晶層的厚度=1.068μm
第3光學各向異性層：
液晶層：聚合性垂直配向型液晶化合物(Merck公司製)
nx=1.5283
ny=1.5283
nz=1.6725
液晶層的厚度=0.60μm至1.45μm
Rth：分別記載於下述1至8
第3光學各向異性層1：
Rth=-120nm
第3光學各向異性層2：
Rth=-115nm
第3光學各向異性層3：
Rth=-130nm
第3光學各向異性層4：
Rth=-80nm
第3光學各向異性層5：
Rth=-150nm
第3光學各向異性層6：
Rth=-174nm
第3光學各向異性層7：
Rth=-209nm
第3光學各向異性層8：
Rth=-133nm
偏光元件：JET-12(Polatechno公司製，使用視感度修正單體穿透率Ys=41.5%及視感度修正偏光度Py=99.99%的光譜資料，不具有支撐體層)
反射板：
材質：理想的反射板
一般的1/2波長板(HWP)1：
材質：環烯烴聚合物(COP)
Nz係數=1.0
一般的1/4波長板(QWP)1：
材質：環烯烴聚合物(COP)
Nz係數=1.0
一般的1/2波長板(HWP)2：
材質：環烯烴聚合物(COP)
Nz係數=1.5
一般的1/4波長板(QWP)2：
材質：環烯烴聚合物(COP)
Nz係數=1.5
入射光：自然光(波長範圍：380nm至780nm)
傾斜角(極角度)θ=40°、50°及60°)
方位角Φ=0°至360°(各以5°為單位)
上述試驗條件中，nz係數係作為表示折射率成分nx、ny及nz的大小關係的指標之一，其係以下式(2)所示的值。
Figure 109133316-A0202-12-0022-1
上述計算條件中，ZLI-4792(Merck公司製)及環烯烴聚合物(COP)，係使用LCDmaster附屬的標準資料。又，使用了聚合性垂直配向型液晶化合物(Merck公司製)的第3光學各向異性層的nx、ny及nz，係藉由將該液晶化合物製膜所得之試片以阿貝折射計(Abbe's refractometer，DR-M2ATAGO公司製)測量之。
[表1]
Figure 109133316-A0202-12-0022-4
表2顯示實施例1至5及比較例1至6的黑亮度值的評估結果。
於實施例1至5及比較例1至6的計算中，極角度θ=0°(head-on)中的黑亮度值顯示為0.1以下，確認從偏光元件入射的光線，藉由圓偏光板而充分抑制來自反射板的反射。以此極角度θ=0°中的黑亮度值為基準進行評估。另外，此黑亮度值為0或幾乎為0，係表示圓偏光板抑制入射光的反射而理想地發揮功能。
使用上述的計算結果，將中心作為極角度θ=0°(head-on)，以等值線圖(contour diagram)表示與極角度θ=0°至80°的範圍對應之方位角Φ=0°至360°的黑亮度的分布。此時顯示黑亮度固定在最小0的值至最大10的值的範圍。圖4至6分別顯示實施例1至3，以及圖7至12分別顯示比較例1至6的等值線圖。實施例1至3的等值線圖中，顯示極角度θ從0°位移至80°(從圖的圓中心往外圓端)時之最大亮度值的等值線為1.6至1.8，其為小於各比較例的值，因此得知其呈現更廣的視角。另外，比較例5的情況中，最大亮度值超過10。
再者，為了定量地比較從斜向觀看時黑亮度的改善效果，從上述的計算結果，以下述記載之極角度θ及方位角Φ的條件抽選出黑亮度值。將此時的黑亮度值相對方位角Φ作圖的結果顯示於圖13至21。
極角度θ=θ=40°、50°、60°
方位角Φ=0°至360°(以45°為單位)
針對實施例1至3，將以前述條件作圖的結果顯示於圖13至15。詳細而言，第3光學各向異性層的Rth的範圍在-130nm至-115nm的實施例1至3中，分別在極角度θ=40°、50°及60°的黑亮度值幾乎沒有差別，前述各個極角度中的方位角Φ=0°至360°(以45°為單位)的黑亮度的平均值(B)為0.26至0.68。由此可預估黑亮度相對於極角度θ=0°(A)而言，在從極角度θ=40°、50°及60°的斜向觀看時黑亮度會 增加至2.7倍至7.6倍。又，針對第3光學各向異性層的Rth之範圍為-80nm及-150nm的實施例4及5的情況，與上述相同地進行計算時，黑亮度的增加為3.2倍至10.0倍。由此可知，第3光學各向異性層的Rth的範圍較佳為-130nm至-115nm，藉此可進一步降低從斜向觀看時的黑亮度。
針對比較例1至3，以前述條件作圖，結果顯示於圖16至18。將第3光學各向異性層的Rth固定於-120nm並將該第3光學各向異性層配置於第2光學各向異性層之後或是第1光學各向異性層之前或是無該第3光學各向異性層的比較例1至3中，各別的極角度θ=40°、50°及60°的黑亮度值，相較於實施例1至5的情況，皆顯示了較大的值。又，與前述相同地求得各極角度中的方位角之黑亮度的平均值(B)，在比較例1至2中為0.59至1.72，在比較例3中為1.27至3.88。由此可預估黑亮度相對於極角度θ=0°(A)而言，在從極角度θ=40°、50°及60°的斜向觀看時的黑亮度，在比較例1至2中增加至6.3倍至18.2倍，在比較例3中增加至13.4倍至41.1倍。由此結果顯示了實施例1至5的構成，相較於以往的比較例1至3，其視角特性提升。
比較例4至6中，使用了具有下述Rth值的第3光學各向異性層：具備具有該條件之相位差板的圓偏光板的顯示體在最廣角化時的Rth值(比較例4：-174nm，比較例5：-209nm，及比較例6：-133nm)。與實施例1至5相同地，分別求出極角度θ=40°、50°及60°的黑亮度值並作圖，結果顯示於圖19至21。任一條件中，黑亮度值不僅相對於實施例1至5顯示了較大的值，相對於比較例1至3亦顯示了較大的值，使用以往的COP系膜的比較例4至6的構成中，即使配置第3光學各向異性層，亦無法達成廣角化。
[表2]
Figure 109133316-A0202-12-0025-3
從以上的結果來看，本發明的圓偏光板的構成中，圓偏光板的寬頻帶化，不僅是可藉由第3光學各向異性層的有無及其Rth值的最佳化，亦可藉由選定第3光學各向異性層相對於第1光學各向異性層與第2光學各向異性層的配置，而相較於以往構成的圓偏光板進一步寬頻帶化。因此，根據本發明，例如，可在有機EL顯示裝置等的黑屏中，得到從斜向觀看時光線漏出少的黑屏。
又，本發明的相位差板中，為了進一步降低極角度0°中的黑亮度，亦可俱備具有最佳波長分散特性(意指相位差的波長相依性)的第1及第2光學各向異性層。相同地，第3光學各向異性層中，藉由使該波長分散特性進行負的分散(逆波長分散)，可進一步降低從斜向觀看時黑屏中的黑亮度。
[產業上的可利用性]
本案可提供一種降低從斜向觀看時黑屏中的著色或反射率的相位差板、具有該相位差板之圓偏光板、以及具備前述圓偏光板的液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置。例如，有機EL顯示裝置，可提供更大範圍的視角，因此可理想地用於顯示裝置的設置與觀賞位置固定的車用等。又，可提供僅以卷對卷的貼合即可製作圓偏光板的製造方法，因此亦可對應大型顯示裝置用的圓偏光板的製造。
101:本發明的相位差板
102:第1光學各向異性層
103:第2光學各向異性層
104:第3光學各向異性層
107:扭轉向列型液晶

Claims (7)

  1. 一種相位差板，係具備：
    第1光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且具有實質上為1/2波長之平面內相位差值(Re)者；
    第2光學各向異性層，係棒狀液晶化合物以厚度方向為螺旋軸而進行配向，並且具有實質上為1/4波長的平面內相位差值(Re)者；
    其中，
    前述第1及第2光學各向異性層之間具備滿足下式(1)的第3光學各向異性層，
    nx≒ny<nz (1)
    式中，nx及ny表示正交之板平面方向的折射率，nz表示相對板平面方向垂直之方向的折射率。
  2. 如請求項1所述之相位差板，其中前述第1光學各向異性層的扭轉角實質上為26°或實質上為-26°，前述第2光學各向異性層的扭轉角從前述第1光學各向異性層的扭轉角起算實質上為78°或實質上為-78°。
  3. 如請求項1或2所述之相位差板，其中前述第3光學各向異性層為具有垂直配向型液晶化合物的層，該厚度方向相位差值(Rth)為-150至-80nm。
  4. 一種圓偏光板，係具備偏光元件及如請求項1至3中任一項所述之相位差板。
  5. 如請求項4所述之圓偏光板，其中前述偏光元件包含雙色性的偶氮染料，其色相為無彩色。
  6. 一種有機EL顯示裝置，係具備如請求項4或5所述之圓偏光板。
  7. 一種液晶顯示裝置，係具備如請求項4或5所述之圓偏光板。
TW109133316A 2019-09-27 2020-09-25 相位差板，以及具有該相位差板之圓偏光板、液晶顯示裝置及有機ｅｌ顯示裝置 TWI840616B (zh)

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