[发明专利]复合双折射介质、偏光板和液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及复合双折射介质、偏光板和液晶显示装置。更详细而 言，涉及显示逆波长分散性的复合双折射介质、使用该复合双折射介 质的偏光板和液晶显示装置。

背景技术

双折射介质为能够变换入射光的偏光状态(直线偏光、圆偏光、 椭圆偏光)的光学元件。这种双折射介质作为具有与入射光波长λ的 1/4相当的相位差(双折射相位差、延迟(retardation))的λ/4板、以 具有与入射光波长λ的1/2相当的相位差的λ/2板为代表的相位差膜， 与从自然光获得直线偏光的直线起偏器一起，被广泛地工业应用于液 晶显示装置等。现有，作为相位差膜，已知有由方解石、云母、水晶 等无机材料构成的薄板，和将固有双折射(双折射的极限值)较大的 聚合物膜以高倍率延伸，提高高分子链的取向度，从而实现取向双折 射的结构。而且最近还已知有将液晶的取向固定的结构等。

λ/4板具有将直线偏光变换为圆偏光的光学的功能，被应用于圆偏 光板等。圆偏光具有在被反射镜等反射时更换左右的手性(chirality) 的性质，因此，例如当在反射镜上配置左圆偏光板并使光入射时，透 过左圆偏光板后被变换为左圆偏光的光因被反射镜反射而变换成右圆 偏光，该右圆偏光不能透过左圆偏光板。即，圆偏光板具有防止反射 的光学的功能。这种圆偏光板的防止反射的光学的功能也被应用于有 机EL的内部电极的防止反射等。并且，λ/2板具有变换直线偏光的方 位(振动方向)的光学的功能。而且，具有入射光波长λ的1/4、1/2 以外的相位差的相位差膜也具有将入射的光的偏光状态(椭圆率和/或 方位)变换成其他状态的光学的功能。

这些相位差膜一般被设计为对特定波长的光(单色光)表现必要 的光学的功能。例如，λ/4板一般仅在特定的设计中心波长调整为与波 长的1/4相当的相位差，对于其他的波长，由于相位差膜的材料引起的 固有双折射的波长分散的影响，没有被调整为与波长的1/4相当的相位 差。即，一般在上述现有的相位差膜中，其材料所示的固有双折射的 绝对值通常为波长越短则越大，波长越长则越小的所谓的正波长分散 性，因此，例如在设计中心波长550nm处，将相位差调整为其1/4的 137.5nm的情况下，波长450nm的相位差为大于137.5nm的例如 148.5nm，比450nm的1/4的112.5nm大。即使假设波长450nm的相位 差与波长550nm的相位差137.5nm相同，也大于112.5nm。此外，波 长650nm的相位差为比137.5nm小的例如132nm，比650nm的1/4的 162.5nm小。即使假设波长650nm的相位差与波长550nm的相位差 137.5nm相同，也小于162.5nm。当向这种相位差膜入射白色光时，因 为不同波长的偏光状态的变换的方式不同，所以导致出射光着色。

为了防止这种着色，针对在可见波长区域的广范围内能够对光施 加最优的相位差的宽波带相位差膜，具体而言，针对具有波长越短则 有效的相位差的绝对值变得越小，波长越长则有效的相位差的绝对值 变得越大的所谓的逆波长分散性(正波长分散性的“逆”的特性的意 思)的相位差膜，正在进行各种研究。作为这种逆波长分散性的相位 差膜，公开有例如将固有双折射的波长分散相互不同的两片延伸膜以 其延伸方向(或光学轴(光轴)、滞相轴、进相轴)相互正交的方式叠 层的相位差膜(例如，参照专利文献1～5)。

此外，公开有将λ/4板和λ/2板在各自的延伸方向(或光学轴、滞 相轴、进相轴)交叉的状态下粘合的相位差膜(例如，参照专利文献6 和7)。此外，公开有将至少2片相位差为160～300nm的相位差膜以 各自的滞相轴相互既不平行也不正交的角度叠层的相位差膜(例如， 参照专利文献8)。再者，也在研究代替叠层2片以上的延伸膜的方法， 使至少1层为使用液晶分子的相位差层的方法，例如，公开有以下结 构的相位差板：在长尺状的透明支撑体上，使第一光学各向异性层和 第二光学各向异性层以第二光学各向异性层的面内的滞相轴与第一光 学各向异性层的面内的滞相轴的角度实质上为60°的方式叠层而成，其 中，该第一光学各向异性层含有液晶分子且相位差实质上为π，该第二 光学各向异性层含有液晶分子且相位差实质上为π/2(例如，参照专利 文献9)。此外，公开有将波长550nm的相位差为210～300nm的光学 各向异性层与115～150nm的光学各向异性层叠层的相位差膜，其中， 一种光学各向异性层为聚合物膜，另一种为由液晶分子构成的相位差 膜(例如，参照专利文献10)。