CN1735820A - 宽带胆甾醇型液晶薄膜、制造方法、圆偏振片、直线偏振镜、照明装置及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜，是在2张基材之间对含有聚合性液晶原化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合而得到的胆甾醇型液晶薄膜，其反射带宽度为200nm以上。本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜具有宽带的反射带且耐久性良好。

Description

宽带胆甾醇型液晶薄膜、制造方法、圆偏振片、直线偏振镜、照明装置及 液晶显示装置
技术领域
本发明涉及宽带胆甾醇型液晶薄膜及其制造方法。本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜作为圆偏振片(反射型偏振镜)比较有用。另外，本发明还涉及使用了该圆偏振片的直线偏振镜、照明装置和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示器通常具有在形成了透明电极的玻璃板之间注入液晶，并在上述玻璃板的前后配置偏振镜的构造。这种液晶显示器中使用的偏振镜，是通过在聚乙烯醇薄膜上吸附碘或二色性染料等，并使其在一定方向上拉伸而制得。如此制造的偏振镜，其自身吸收在一个方向上振动的光，仅通过在其他方向上振动的光，形成直线偏振光。由此，偏振镜的效率理论上不超过50％，这就是液晶显示器效率降低的一个主要原因。另外，由于这种吸收光线的缘故，当液晶显示装置的光源功率增大到某个程度以上时，由吸收光线的热转换而产生的热量，偏振镜被破坏，或者是单元内部的液晶层受到热的影响，会导致显示等级劣化等问题。
具有圆偏振光分离功能的胆甾醇型液晶，其液晶的螺旋旋转方向与圆偏振方向一致，具有选择反射特性，只反射波长为液晶的螺旋间距那样的圆偏振光的光。根据这种选择反射特性，通过只对一定波段的自然光的特定圆偏振光进行透过分离，反射残余光进行再利用，由此可以制造出高效率的偏振光膜。这时，透过的圆偏振光通过λ/4波长板而转变成直线偏振光，通过使这种直线偏振光的方向与液晶显示器中所用的吸收型偏振镜的透过方向一致，可以获得高透过率的液晶显示装置。即，当将胆甾醇型液晶薄膜与λ/4波长板组合而用作直线偏振镜时，从理论上讲没有光的损失，与单独使用吸收50％光的以前的吸收型偏振镜的情况比较，理论上亮度可明显提高2倍。
但是，胆甾醇型液晶的选择反射特性，只限定于特定的波段，所以较难覆盖可见光线全域。胆甾醇型液晶的选择反射波段宽Δλ以下式表示，
Δλ＝2λ·(ne-no)/(ne+no)
no：胆甾醇型液晶分子对正常光的折射率
ne：胆甾醇型液晶分子对异常光的折射率
λ：选择反射的中心波长
它依赖于胆甾醇型液晶本身的分子结构。根据上式，若增大ne-no，可扩展选择反射波段宽Δλ，但是ne-no通常在0.3以下。当增大该值时，作为液晶的其他功能(取向特性，液晶温度等)则很不充分，所以较难达到实用。因此，实际中，即使增大选择反射波段宽Δλ，最大也只达到150nm左右。作为胆甾醇型液晶，多数可实用的也只是30-100nm左右的。
另外，选择反射中心波长λ以下式表示，
λ＝(ne+no)P/2
P：胆甾醇型液晶在一个旋转扭曲中所需要的螺旋间距长度若间距一定，该选择反射中心波长λ取决于液晶分子的平均折射率和间距长度。
因此，为了覆盖可见光全域，层叠具有不同选择反射中心波长的多层，或者在厚度方向上连续改变间距长度，形成选择反射中心波长本身的存在分布。
例如，可以举出在厚度方向上连续改变间距长度的方法(例如，参照特开平6-281814号公报、特许第3272668号说明书、特开平11-248943号公报)。此方法在用紫外线曝光使胆甾醇型液晶组合物固化时，通过对曝光面侧和射出面侧的曝光强度赋予差异，对聚合速度赋予差异，在厚度方向上设置反应速度不同的液晶组合物的组成比变化。
该方法的要点是加大曝光面侧和射出面侧的曝光强度差异。为此，上述现有技术的实施例，多数情况是采用在液晶组合物中混合紫外线吸收剂并在厚度方向上产生吸收，放大光程造成的曝光量差异的方法。
但是，重新对上述现有技术进行试验，所得到的胆甾醇型液晶薄膜，在耐久试验(加热试验或加湿试验)中，可以看到紫外线吸收剂从胆甾醇型液晶薄膜表面或与其它层的贴合界面析出的现象。这是由于紫外线吸收剂是低分子量，在长时间的耐久试验中向薄膜内移动而凝集产生的物质。如果是一般的工业材料用途，该程度的表面析出作为外观异常而未引起注意，即使析出到界面上也不会发生直至导致界面剥离的问题。但是，用于液晶显示装置的胆甾醇型液晶薄膜位于强透过光线的光路上，当产生这样的析出物时，除了可直接看见析出颗粒以外，还有析出物的偏振光消除导致的光利用效率降低，或者析出物产生的浊度导致的光源的光散射分布的变化等光学上的问题。
胆甾醇型液晶薄膜如果被用于常温环境下的用途中，原本几乎不至于产生该种析出物。但是，在被装入到液晶显示装置中使用的情况下，来自光源背光灯的辐射热量较强，被长期曝露时，不可避免地发生紫外线吸收剂的析出。这样的析出物如果在面内均匀析出，则难以辨识，作为缺陷也难以识别，但从光源发出的辐射热量只在相对于液晶显示装置面内偏移大且辐射热量多的区域的析出量增加，所以可以看到被辨识认为面内的不均匀的情况。而且，近年的液晶显示装置所要求的显示亮度超过200坎(candela)，光源侧被曝光在1万坎左右的光照射强度中。由于该照射强度，液晶显示装置的光源侧也基于使用环境温度，但持续付与40～60℃左右的热量。为此，不仅在加热可靠性试验中，而且在安装于液晶显示装置中的连续亮灯试验中，也都可以看到紫外线吸收剂的析出。例如，将从配合了紫外线吸收剂的胆甾醇型液晶组合物而得到的紫外线聚合物，在80℃×500小时、60℃、90％RH×500小时的环境下投入后，明显可以看到白浊、浊度上升、粉状物质向表面析出。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有宽带的反射带的宽带胆甾醇型液晶薄膜及其制造方法。另外，本发明的目的还在于，提供具有宽带的反射带且耐久性良好的宽带胆甾醇型液晶薄膜及其制造方法。
本发明的目的在于，提供一种使用了该宽带胆甾醇型液晶薄膜的圆偏振片，进而提供使用了该圆偏振片的直线偏振镜、照明装置和液晶显示装置。
本发明者们为了解决上述课题，进行了深入研究，结果发现可以利用如下所示的宽带胆甾醇型液晶薄膜及其制造方法达到上述目的，从而完成本发明。
即，本发明为一种宽带胆甾醇型液晶薄膜，是在2张基材之间对含有聚合性液晶原(mesogen)化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合而得到的胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，反射带宽度为200nm以上。
上述本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜是通过对聚合性的液晶混合物进行紫外线聚合而获得的，其选择反射波长的反射带宽度较宽为200nm以上，具有以往没有的宽带的反射带宽度。反射带宽度优选在300nm以上，进一步优选在400nm以上。200nm以上的反射带宽度优选在可见光区域，特别优选在400～800nm的波段。
还有，对于反射带宽度，利用分光光度计(大塚电子株式会社制，瞬间多重测光***MCPD-2000)测定宽带胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱，作为具有最大反射率的一半的反射率的反射带。
上述宽带胆甾醇型液晶薄膜，优选胆甾醇型液晶薄膜的间距长度从紫外线放射侧按照连续变窄的方式发生变化。
另外，在上述宽带胆甾醇型液晶薄膜中，优选聚合性液晶原化合物(a)具有一个的聚合性官能团，聚合性手性剂(b)具有2个以上的聚合性官能团。
如在Broer等，Nature，378卷，467项(1995)中所公开的那样，使具有手性(chirality)的液晶原化合物扩散，可以获得连续发生间距变化的宽带胆甾醇型液晶薄膜。另一方面，在本发明中，通过使具有1个聚合性官能团的液晶原化合物扩散，得到连续发生间距变化的宽带胆甾醇型液晶，所以手性(chiral)间距的变化的顺序发生反转。即，在本发明中，可以得到具有间距长度从紫外线照射侧连续变窄那样的间距变化的宽带胆甾醇型液晶薄膜。另外，间距长度的变化优选使在紫外线照射侧与其相反侧的差异变化至少为100nm。其中，间距长度从宽带胆甾醇型液晶薄膜的截面TEM图像读取。
形成上述宽带胆甾醇型液晶薄膜的液晶混合物，可以不含有紫外线吸收剂。
本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜，即使不使用紫外线吸收剂也可以得到宽带的反射带宽度。因此，可以抑制由于使用紫外线吸收剂而导致的浊度上升、偏振光透过率的降低、析出颗粒的目视化等，在加热、加湿条件下的耐久性良好，可靠性优良。
在上述宽带胆甾醇型液晶薄膜中，聚合性液晶原化合物(a)的摩尔消光系数优选为50～500dm3mol-1cm-1@365nm。具有上述摩尔消光系数的聚合性液晶原化合物具有紫外线吸收能力。摩尔消光系数更优选为100～250dm3mol-1cm-1@365nm。当摩尔消光系数小于50dm3mol-1cm- 1@365nm时，不能达到充分的聚合速度差异而难以宽带化。另一方面，当大于500dm3mol-1cm-1@365nm时，有时无法完全进行聚合而未结束固化。其中，摩尔消光系数是测定各材料的分光光度光谱后而从所得的365nm的吸光度测定的值。
作为上述聚合性液晶原化合物(a)，优选用下述通式(1)
(其中，R1表示氢原子或甲基，n表示整数1-5)表示的化合物。
另外，本发明还涉及上述宽带胆甾醇型液晶薄膜的制造方法，其特征在于，以在2张取向基材之间使其取向的状态，对含有聚合性液晶原(mesogen)化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合。本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜可以通过控制接受紫外线照射时的温度、紫外线照度、照射时间而进行制造。
另外，本发明还涉及使用了上述宽带胆甾醇型液晶薄膜的圆偏振片。
另外，本发明还涉及在上述圆偏振片上层叠λ/4板而得到的直线偏振镜。在上述直线偏振镜中，作为圆偏振片的胆甾醇型液晶薄优选以间距长度连续变窄的方式层叠在λ/4板上。
另外，本发明还涉及在上述直线偏振镜透过轴上贴合吸收型偏振镜且与其透过轴方向一致而得到的直线偏振镜。
当将面内的主折射率设为nX、ny、厚度方向的主折射率设为nz时，用于上述直线偏振镜的λ/4板优选满足如下条件，即用式(nx-nz)/(nx-ny)定义的Nz系数为-0.5～-2.5。
另外，本发明涉及一种照明装置，其特征在于，在背面侧具有反射层的面光源的表面侧上，具有上述圆偏振片或者上述直线偏振镜。
还有，本发明涉及一种液晶显示装置，其特征在于，在上述照明装置的光射出侧具有液晶单元。
上述直线偏振镜、照明装置、液晶显示装置，可以使用借助胶粘层将各形成层的全部或一部分粘附的构件。
另外，本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜被作为圆偏振片使用，通过组合λ/4板可以得到直线偏振镜。还有，通过吸收型偏振镜的组合等，可以提高液晶显示装置的可靠性。
附图说明
图1是在实施例1～3和比较例1～3的评价中使用的偏振片示意图。其中，1为偏振片，2为λ/4板，3为胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)，4为粘合层。
图2是在实施例1中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
图3是在实施例2中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
图4是在实施例3中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
图5是在比较例1中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
图6是在比较例2中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
图7是在比较例3中制作的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱图。
具体实施方式
本发明的胆甾醇型液晶薄膜是对含有聚合性液晶原(mesogen)化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合而获得的。
聚合性液晶原化合物(a)，优选使用至少具有1个聚合性官能团且在其中具有由环状单元等形成的液晶原基的化合物。作为聚合性官能团，可以举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、乙烯醚基等，其中，优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基。另外，如上所述，聚合性液晶原化合物(a)优选摩尔消光系数为50～500dm3mol-1cm-1@365nm的化合物。作为具有这样的摩尔消光系数的聚合性液晶原化合物(a)，如上所述，优选用下述通式(1)表示的化合物，
Figure A20048000205500101
(其中，R1表示氢原子或甲基，n表示整数1～5)。
作为聚合性液晶原化合物(a)的具体实例，例如有下述示出的化合物。
Figure A20048000205500102
另外，作为聚合性手性剂(b)，可以举例为BASF公司制的LC756。
相对于合计100重量份的聚合性液晶原化合物(a)和聚合性手性剂(b)，上述聚合性手性剂(b)的配合量优选为1～20重量份，更优选为3～7重量份。根据聚合性液晶原化合物(a)和聚合性手性剂(b)的比率，可以控制螺旋扭曲力(HTP)。通过将上述比率设定在上述范围内，可以选择反射带，以使得到的胆甾醇型液晶薄膜的反射光谱能覆盖住可见光全域。
作为光聚合引发剂(c)，可以没有特殊限制地使用各种引发剂。可以举例为Chiba特殊化学品公司制的irgacure 184、irgacure 907、irgacure 369、irgacure 651等。相对于合计100重量份的聚合性液晶原化合物(a)和聚合性手性剂(b)，光聚合引发剂的配合量优选为0.01～10重量份左右、更优选为0.05～5重量份。
另外，本发明中，可将含有聚合性液晶原化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物，溶解在溶剂中，以溶液形式使用。作为使用的溶剂，没有特殊限制，但优选甲基乙基甲酮、环己酮、环戊酮等。溶液的浓度通常为3～50重量％左右。
本发明的胆甾醇型液晶薄膜的制造是通过在2张基材之间对上述液晶混合物进行紫外线聚合而进行的。
作为基材，可采用以前公知的材料。例如可以使用以下的膜，即，在基板上形成由聚酰亚胺、聚乙烯醇等构成的薄膜并将其用人造纤维布等进行摩擦处理后的摩擦膜、斜方蒸镀膜、向肉桂酸盐或偶氮苯等具有光交联基的聚合物或聚酰亚胺照射偏振光紫外线而得的光取向膜、拉伸薄膜等。除此之外，也可利用磁场、电场取向，剪切应力操作进行取向。
其中，作为上述基板，可以使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯、三乙酸纤维素、降冰片烯树脂、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚芳酯、聚碳酸酯、聚砜或聚醚砜等塑料形成的薄膜、玻璃板、石英板。
当上述液晶混合物涂布在一个基材上后，层叠另一个基材。在上述液晶混合物为溶液的情况下，将该溶液涂布在一个基材上并干燥后，再与另一个基材形成叠层。作为使溶剂挥发的干燥温度，可以是溶剂的沸点以上的温度。通常在80～160℃左右的范围内按照溶剂的种类设定温度。
上述液晶混合物的涂布厚度(当是溶液时，是溶剂干燥后的涂布厚度)优选为5～20μm左右，更优选为7～12μm左右。当涂布厚度小于5μm时，有时无法形成只覆盖200nm以上的反射带宽度的螺旋间距，而当厚度大于20μm时，不能充分发挥取向限制力的作用，而有可能产生取向不良。
作为照射紫外线时的聚合温度，通常优选为140℃以下。具体优选60～140℃左右，更优选是80～120℃。利用加热可获得促进单体成分扩散速度的效果。当温度低于60℃时，聚合性液晶原化合物(a)的扩散速度非常缓慢，需要相当长的时间才能成为宽带化。
紫外线照度优选为0.1～20mW/cm2，更优选为1～10mW/cm2。当紫外线照度超过20mW/cm2时，聚合反应速度大于扩散速度而无法宽带化，所以不作为优选。另外，作为照射时间，是在5分钟以下的较短时间内进行，优选为3分钟以下，极其优选为1分钟以下。
如此得到的胆甾醇型液晶薄膜，除了不必从基材上剥离下来而使用之外，也可以从基材上剥离下来而使用。
本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜可以用作圆偏振片。可以在圆偏振片上层叠λ/4板而形成直线偏振镜。作为圆偏振片的胆甾醇型液晶薄膜，优选以间距长度连续变窄的方式层叠到λ/4板上。
对于λ/4板，当将面内的主折射率设为nx、ny、厚度方向的主折射率设为nz时，优选满足如下条件，即用式(nx-nz)/(nx-ny)定义的Nz系数为-0.5～-2.5。
作为λ/4板，可以举出对由聚碳酸酯、降冰片烯系树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯或其他的聚烯烃、聚芳酯、聚酰胺之类的适宜聚合物形成的薄膜进行拉伸处理而形成的双折射性薄膜，或由液晶聚合物等液晶材料形成的取向薄膜、以薄膜支撑液晶材料的取向层的膜，等等。λ/4波长板的厚度，通常优选为0.5～200μm，特别优选为1～100μm。
在可见光区域等宽波长范围内，作为λ/4波长板发挥作用的相位差板，例如，可以通过将以下层进行重叠的方式等而获得，即相对于波长为550nm的淡色光而发挥作为λ/4波长板的作用的相位差层，和其他显示相位差特性的相位差层，例如发挥作为λ/2波长板的作用的相位差层。因此，在偏振片和亮度改善薄膜之间配置的相位差板，也可以由1层或2层以上的相位差层形成。
在上述直线偏振镜的透过轴上，与该透过轴方向一致的方式贴合吸收型偏振镜而后使用。
对偏振镜没有特殊限制，可使用各种偏振镜。作为偏振镜，可以举例为在聚乙烯醇系薄膜、部分甲缩醛化的聚乙烯醇系薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚体系部分皂化的薄膜等亲水性高分子薄膜上，吸附上碘或二色性染料等二色性物质，进行单向拉伸而得到的膜；聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向薄膜等。其中，优选由聚乙烯醇系薄膜和碘等二色性物质形成的偏振镜。对这些偏振镜的厚度没有特殊限制，一般为5～80μm左右。
在制作将聚乙烯醇系薄膜用碘染色并进行单向拉伸的偏振镜时，例如使用将聚乙烯醇在碘的水溶液中浸渍进行染色后，拉伸到原长度的3-7倍的方法。根据需要，也可以在硼酸或碘化钾等的水溶液中进行浸渍。进而，根据需要，还可以在染色前将聚乙烯醇系薄膜在水中浸渍而水洗。通过对聚乙烯醇系薄膜进行水洗，可以清洗聚乙烯醇系薄膜表面的污物或防封端剂洗净，除此之外，还具有通过使聚乙烯醇系薄膜溶胀而防止染色不均匀的效果。拉伸可以在用碘染色之后进行，也可以一边染色一边拉伸，还可以在拉伸后用碘染色。也可以在硼酸或碘化钾等水溶液中、水浴中进行拉伸。
上述偏振镜通常在一侧或两侧设置透明保护薄膜，以作为偏振片使用。透明保护薄膜优选具有在透明性、机械强度、热稳定性、水分遮蔽性、各向同性等方面出色的薄膜。作为透明保护薄膜，可以举例为由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系聚合物，二乙酸纤维素、三乙酸纤维素等纤维素系聚合物，聚碳酸酯系聚合物，聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物等透明聚合物形成的薄膜。另外，还可以举出由聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等苯乙烯系聚合物，聚乙烯、聚丙烯、具有环状或降冰片烯构造的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物等烯烃系聚合物，氯乙烯系聚合物，尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物等透明聚合物形成的薄膜。进而，还可以举出由酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯撑硫化物系聚合物、乙烯醇系聚合物、偏氯乙烯系聚合物、乙烯丁缩醛系聚合物、芳酯系聚合物、聚氧甲撑系聚合物、环氧系聚合物、上述聚合物的混合物等透明聚合物形成的薄膜等。特别优选使用光学上双折射少的薄膜。从偏振片的保护薄膜的角度考虑，优选三乙酸纤维素、聚碳酸酯、丙烯酸系聚合物、环烯烃系树脂、具有降冰片烯构造的聚烯烃等。
此外，特开2001-343529号公报(WO01/37007)中记载的聚合物薄膜，可以举出例如含有(A)侧链上具有取代和/或未取代亚胺基的热塑性树脂、和(B)侧链上具有取代和/或未取代苯基以及腈基的热塑性树脂的树脂组合物。作为具体实例，可以举出含有由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺形成的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物形成的薄膜。薄膜可以使用由树脂组合物的混合挤压品等形成的薄膜。
从偏振光特性或耐久性等方面考虑，能够特别优选使用的透明保护薄膜，是表面用碱等进行皂化处理过的三乙酸纤维素薄膜。透明保护薄膜的厚度，虽然可以适当确定，但通常从强度或处理性等作业性、薄层性等方面考虑，约为10～500μm。特别优选为20～300μm，更优选为30～200μm。
另外，透明保护薄膜优选尽量不带颜色。因此，优选使用以Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d(其中，nx、ny是薄膜平面内的主折射率，nz为薄膜厚度方向的折射率、d是薄膜厚度)表示的薄膜厚度方向的相位差值为-90nm～+75nm的保护薄膜。通过使用这种厚度方向的相位差值(Rth)为-90nm～+75nm的保护薄膜，可以大致消除由保护薄膜引起的偏振片着色(光学着色)。厚度方向的相位差值(Rth)进一步优选为-80nm～+60nm，特别优选为-70nm～+45nm。
上述透明保护薄膜可以使用正背面由相同聚合物材料形成的透明保护薄膜，也可以使用由不同聚合物材料等形成的透明保护薄膜。
在上述透明保护薄膜的未粘接偏振镜的面上，也可以实施硬涂层或防反射处理、防粘连处理、以扩散或防眩为目的的处理。
进行硬涂层处理的目的是防止偏振片表面受损伤等，例如可以通过在透明保护薄膜的表面上附加由丙烯酸系及硅酮系等适宜的紫外线固化性树脂构成的硬度、滑动特性等良好的固化被膜的方法等形成。进行防反射处理的目的是防止外来光线在偏振片表面的反射，根据以前的基准形成防反射膜等就能达到上述目的。另外，实施防粘连处理的目的在于防止邻接层之间的粘附。
另外，实施防眩处理的目的是防止外来光线在偏振片表面反射而阻碍偏振片透过光的辨识等，例如，能够通过喷砂或压纹方式的粗面化方式、透明微粒的配合方式等适当的方式，对保护膜表面赋予微细凹凸结构而形成。作为形成上述表面微细凹凸结构所含有的微粒，能够使用如平均粒径为0.5～50μm的由二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等构成的具有导电性的无机系微粒，由交联或未交联的聚合物等构成的有机系微粒等的透明微粒。当形成表面微细凹凸结构时，相对于形成表面微细凹凸结构的透明树脂100重量份，微粒的使用量一般约为2～50重量份，优选5～25重量份。防眩层也可以兼做用于扩散偏振片透过光以扩大视角等的扩散层(视角扩大功能等)。
其中，上述防反射层、防粘连层、扩散层、防眩层等，除了可以设置为透明保护膜本身之外，也可以作为不同于透明保护膜的其它的光学层设置。
可以在液晶显示装置等的制造过程中通过依次分别层叠的方式进行上述直线偏振镜的层叠，进而进行各种光学层的层叠，但是预先经层叠而成的光学薄膜在质量的稳定性或组装操作等方面优良，因此具有可以改善液晶显示装置等的制造工序的优点。在层叠中可以使用粘合层等适宜的胶粘手段。在粘接所述偏振片和其他光学层时，它们的光学轴可以根据目标相位差特性等而采用适宜的配置角度。
在所述的直线偏振镜上，也可以设置用于和液晶单元等其他构件粘接的粘合层。对形成粘合层的粘合剂没有特别限定，例如可以适宜地选择使用以丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟系或橡胶系等聚合物为基础聚合物的粘合剂。特别优选使用丙烯酸系粘合剂之类的光学透明性优良并显示出适度的润湿性、凝聚性以及胶粘性的粘合特性并且耐气候性或耐热性等优良的粘合剂。
除了上述之外，从防止因吸湿造成的发泡现象或剥离现象、因热膨胀差等引起的光学特性的下降或液晶单元的翘曲、并且以高品质形成耐久性优良的液晶显示装置等观点来看，优选吸湿率低且耐热性优良的粘合层。
粘合层中可以含有例如天然或合成树脂类、特别是增粘性树脂或由玻璃纤维、玻璃珠、金属粉、其它的无机粉末等构成的填充剂、颜料、着色剂、抗氧化剂等可以添加于粘合层中的添加剂。另外也可以是含有微粒并显示光扩散性的粘合层等。
粘合层的附设可以采用适当的方式。作为该例，例如可以举出以下方式，即调制在由甲苯或乙酸乙酯等适宜溶剂的纯物质或混合物构成的溶剂中溶解或分散基础聚合物或其组合物而成的约10～40重量％的粘合剂溶液，然后通过流延方式或涂敷方式等适宜的铺展方式直接将其附设在上述偏振镜上的方式；或者基于上述在隔离片上形成粘合层后将其移送并粘贴在光学元件上的方式等。粘合层也可以作为各层是不同组成或种类等的层的重叠层而设置。粘合层的厚度可以根据使用目的或粘合力等而适当确定，一般为1～500μm，优选5～200μm，特别优选10～100μm。
对于粘合层的露出面而言，在供于使用前为了防止其污染等，可以临时粘贴隔离件覆盖。由此可以防止在通常的操作状态下与粘合层接触的现象。作为隔离片，在满足上述的厚度条件的基础上，例如可以使用根据需要用硅酮系或长链烷基系、氟系或硫化钼等适宜剥离剂对塑料薄膜、橡胶片、纸、布、无纺布、网状物、发泡片材或金属箔、它们的层叠体等适宜的薄片体进行涂敷处理后的材料等以往常用的隔离片。
其中，在粘合层等各层上，利用例如用水杨酸酯系化合物或苯并苯酚(benzophenol)系化合物、苯并***系化合物或氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等紫外线吸收剂进行处理的方式等方式，使之具有紫外线吸收能力。
本发明的直线偏振镜可以适用于液晶显示装置等各种装置的形成。液晶显示装置可以根据以往的方法形成。即，一般来说，液晶显示装置可通过适宜地组合液晶单元和光学元件以及根据需要而加入的照明***等构成部件并装入驱动电路等而形成，除了使用本发明的直线偏振镜之外，没有特别限定，可以依据以往的方法形成。对于液晶单元而言，也可以使用例如TN型或STN型、π型等任意类型的液晶单元。
可以形成在液晶单元的一侧或两侧配置了上述直线偏振镜的液晶显示装置、在照明***中使用了背光灯或反射板的装置等适宜的液晶显示装置。此时，本发明的直线偏振镜可以设置在液晶单元的一侧或两侧上。当将直线偏振镜设置在两侧时，它们既可以是相同的材料，也可以是不同的材料。另外，在形成液晶显示装置时，可以在适宜的位置上配置1层或2层以上的例如扩散板、防眩层、防反射膜、保护板、棱镜阵列、透镜阵列薄片、光扩散板、背光灯等适宜的部件。
实施例
以下列举实施例、比较例说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
其中，在各例中，作为聚合性液晶原化合物(a)，使用下述化合物。
摩尔消光系数为220dm3mol-1cm-1@365nm。另外，作为聚合性手性剂(b)，例如有BASF公司制的LC756。
实施例1
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、和作为光聚合引发剂(c)的5重量份irgacure184(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在120℃下加热，一边以3mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图2。圆偏振片在430～860nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性(反射带)。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为9μm。另外，得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.52μm，在相反面附近(距相反面1μm的下层)为0.26μm。
相对于将聚碳酸酯树脂薄膜(厚度80μm)进行双向拉伸而得到的宽视角λ/4板(Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上，用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)贴合所得到的圆偏振片。进而，用粘合材料在其上层叠日东电工制的吸收型偏振片SEG 1425DU，从而得到宽带偏振片。
实施例2
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、和作为光聚合引发剂(c)的0.5重量份irgacure907(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在120℃下加热，一边以3mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图3。得到的圆偏振片在470～920nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为10μm。另外，所得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.56μm，在相反面附近(距相反面到1μm的下层)为0.28μm。
相对于将聚碳酸酯树脂薄膜(厚度80μm)进行双向拉伸而得到的宽视角λ/4板(Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上，用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)贴合所得到的圆偏振片。进而，用粘合材料在其上层叠日东电工制的吸收型偏振片SEG 1425DU，从而得到宽带偏振片。
实施例3
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、和作为光聚合引发剂(c)的0.05重量份irgacure369(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在120℃下加热，一边以11mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图4。得到的圆偏振片在490～890nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为9μm。另外，所得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.54μm，在相反面附近(距相反面到1μm的下层)为0.30μm。
相对于λ/4板(日东电工制的NRF薄膜Δn＝140nm，Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上层叠得到的圆偏振片，相对其轴角度以117.5度配置λ/2板(日东电工制的NRZ薄膜Δn＝270nm，Nz系数＝0.5，视角特性补偿型)。层叠分别使用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)。该情况下的透过偏光轴相对于λ/4板的轴成为10度，所以与该方向一致，同样地贴合日东电工制的吸收型偏振镜SEG1425DU，从而得到宽带偏振片。
比较例1
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、和作为光聚合引发剂(c)的5重量份irgacure184(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在80℃下加热，一边以50mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图5。得到的圆偏振片在690～840nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为9μm。另外，得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.50μm，在相反面附近(距相反面1μm的下层)为0.50μm。
相对于将聚碳酸酯树脂薄膜(厚度80μm)进行双向拉伸而得到的宽视角λ/4板(Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上，用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)贴合所得到的圆偏振片。进而，用粘合材料在其上层叠日东电工制的吸收型偏振片SEG 1425DU，从而得到偏振片。
比较例2
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、和作为光聚合引发剂(c)的5重量份irgacure184(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在40℃下加热，一边以3mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图6。得到的圆偏振片在720～860nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为9μm。另外，得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.52μm，在相反面附近(距相反面1μm的下层)为0.52μm。
相对于将聚碳酸酯树脂薄膜(厚度80μm)进行双向拉伸而得到的宽视角λ/4板(Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上，用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)贴合所得到的圆偏振片。进而，用粘合材料在其上层叠日东电工制的吸收型偏振片SEG 1425DU，从而得到偏振片。
比较例3
调制由上述所示的96重量份的聚合性液晶原化合物(a)、4重量份的上述聚合性手性剂(b)、作为光聚合引发剂(c)的5重量份irgacure 184(Chiba特殊化学品公司制)以及1重量份的チヌビン400(Chiba特殊化学品公司制)构成的混合物的甲基乙基甲酮溶液(20重量％的固体含量)。将上述溶液浇铸在拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，在80℃下干燥2分钟，除去溶剂后，与另一方的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层叠。接着，一边在80℃下加热，一边以50mW/cm2进行5分钟的紫外线照射，得到需要的胆甾醇型液晶薄膜。
去除与紫外线照射侧相反一侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。胆甾醇型液晶薄膜(圆偏振片)的反射光谱示于图7。得到的圆偏振片在715～860nm的范围内具有良好的圆偏振光分离特性。胆甾醇型液晶层(薄膜)的总厚度约为9μm。另外，得到的胆甾醇型液晶层的间距长度，在紫外线照射面附近(距紫外线照射面1μm的下层)为0.51μm，在相反面附近(距相反面1μm的下层)为0.51μm。
相对于将聚碳酸酯树脂薄膜(厚度80μm)进行双向拉伸而得到的宽视角λ/4板(Nz系数＝-1.2)，在间距长度连续变窄的方向上，用丙烯酸系粘合材料(厚度25μm)贴合所得到的圆偏振片。进而，用粘合材料在其上层叠日东电工制的吸收型偏振片SEG 1425DU，从而得到偏振片。
对在实施例和比较例中得到的(宽带)偏振片进行下述评价。结果示于表1。
(亮度改善率)
用TOPCON公司制的BM7测定将(宽带)偏振片安装于15英寸(inch)TFT液晶显示装置时的亮度。与没有宽带胆甾醇型液晶薄膜的亮度相比，算出上升的亮度的倍率。
(视角特性：色调变化)
利用ELDIM公司制的视角测量机EZ-CONTRAST导出Δxy，按照下述基准评价视角特性。
Δxy＝((x0-x1)2+(y0-y1)2)0.5
正面色度(x0、y0)、60°色度(x1、y1)
良好：在视角60°时的色调变化Δxy为0.04以下。
不良：在视角60°时的色调变化Δxy为0.04以上。
(耐久性)
将宽带偏振片或偏振片在80℃和60℃、90％RH的环境下投入500个小时后，以目视判断表面是否析出粉末状物质。其中，当有粉末状物质时，作为光学用途则存在问题。
表1
  实施例1   实施例2   实施例3   比较例1   比较例2   比较例3
  液晶混合物   聚合性液晶原化合物(a)   96   96   96   96   96   96
  聚合性手性剂(b)   4   4   4   4   4   4
  光聚合引发剂(c)   irgacure 184   5   0   0   5   5   5
  irgacure 907   0   0.5   0   0   0   0
  irgacure 369   0   0   0.05   0   0   0
  紫外线吸收剂(チヌビン400)   0   0   0   0   0   1
  溶剂(甲基乙基甲酮)   400   400   400   400   400   400
  聚合条件   紫外线照度(mW/cm2)   3   3   11   50   3   50
  温度(℃)   120   120   120   80   40   80
  胆甾醇型液晶薄膜   反射带(nm)   430～860   470～920   490～890   690～840   720～860   715～860
  反射带宽度(nm)   430   450   400   150   140   145
  间距长度(μm)   紫外线照射面   0.52   0.56   0.54   0.50   0.52   0.51
  相反面   0.26   0.28   0.30   0.50   0.52   0.51
  评价   亮度改善率   1.3   1.3   1.3   1.0   1.0   1.0
  视角特性、色调变化   良好   良好   良好   不良   不良   不良
  耐久性(有无析出物)   无   无   无   无   无   有
工业上的可利用性
本发明的宽带胆甾醇型液晶薄膜作为圆偏振片(反射型偏振镜)是有用的。该圆偏振片可以用于直线偏振镜、照明装置和液晶显示装置等。

Claims (14)

1.一种宽带胆甾醇型液晶薄膜，是在2张基材之间对含有聚合性液晶原化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合而得到的胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
反射带宽度为200nm以上。
2.根据权利要求1所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
胆甾醇型液晶薄膜的间距长度以从紫外线放射侧连续变窄的方式改变。
3.根据权利要求1或者2所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
聚合性液晶原化合物(a)具有一个聚合性官能团，聚合性手性剂(b)具有2个以上聚合性官能团。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
液晶混合物不含有紫外线吸收剂。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
聚合性液晶原化合物(a)的摩尔消光系数为50～500dm3mol-1cm-1@365nm。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜，其特征在于，
聚合性液晶原化合物(a)是用下述通式(1)表示的化合物，
Figure A2004800020550002C1
(其中，R1表示氢原子或甲基，n表示整数1-5)。
7.权利要求1～6中的任意一项所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜的制造方法，其特征在于，
在2张的基材之间对含有聚合性液晶原化合物(a)、聚合性手性剂(b)和光聚合引发剂(c)的液晶混合物进行紫外线聚合。
8.一种圆偏振片，其特征在于，
使用了权利要求1～6中任意一项所述的宽带胆甾醇型液晶薄膜。
9.一种直线偏振镜，其特征在于，
在权利要求8所述的圆偏振片上层叠λ/4板而得到。
10.根据权利要求9所述的直线偏振镜，其特征在于，
将作为圆偏振片的胆甾醇型液晶薄膜，以间距长度连续变窄的方式层叠到λ/4板上。
11.根据权利要求9或者10所述的直线偏振镜，其特征在于，
是在其透过轴上与其透过轴方向一致贴合吸收型偏振镜而得到。
12.根据权利要求9～11中的任意一项所述的直线偏振镜，其特征在于，
当将面内的主折射率设为nx、ny、厚度方向的主折射率设为nz时，λ/4板满足如下条件，即用式(nx-nz)/(nx-ny)定义的Nz系数为-0.5～-2.5。
13一种照明装置，其特征在于，
在背面侧具有反射层的面光源的表面侧上，具有权利要求8所述的圆偏振片或者权利要求9～12中任意一项所述的直线偏振镜。
14.一种液晶显示装置，其特征在于，
在权利要求13所述的照明装置的光射出侧上具有液晶单元。
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