CN100547441C - 垂直取向液晶膜、包含该膜的光学膜和图象显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种垂直取向液晶膜，其含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定。因此，该垂直取向液晶膜能够稳定地生产，且不需要复杂的步骤例如在惰性气体气氛下的光辐照，并且在以垂直取向方式固定后具有优异的取向保持性和优异的机械强度。

Description

垂直取向液晶膜、包含该膜的光学膜和图象显示设备

技术领域

本发明涉及垂直(homeotropic)取向液晶膜。本发明的垂直取向液晶膜本身或与其它光学膜组合可以用作光学膜，例如延迟膜、视角补偿器、椭圆偏光板和增亮膜。本发明还涉及包含这种垂直取向液晶膜的图象显示设备，例如液晶显示器、有机EL显示设备和PDP。

背景技术

具有折射指数各向异性的光学膜已经在工业上用于提高液晶显示设备的图象质量。具有折射指数各向异性的光学膜可以在广义上分为通过拉伸塑料膜产生的那些和通过使液晶物质取向所产生的那些。后者更值得关注，这是因为它们具有实现具有各种折射指数的结构的潜力。

在厚度方向上具有较大折射指数的膜被认为在改进液晶显示设备的视角方面是有效的。认为使用垂直取向液晶是获得这种膜的捷径。液晶分子的垂直取向表示液晶分子的纵轴相对于基材基本上垂直地取向。公知的是，垂直取向可以通过将电场施加到如液晶显示设备中那样将液晶夹在中间的一对玻璃基材来获得。但是，非常难以将已取向的液晶形成膜，目前已报道的方法尚存在许多问题。

例如，在以下专利文件1-3所公开的方法中，通过使主链聚合物液晶化合物垂直取向并通过玻璃固化固定该化合物来获得膜。认为在垂直取向中，聚合物化合物的分子沿着厚度方向取向，因此存在的问题是在平面方向上容易出现开裂。但是，在这些方法中没有采取技术措施，例如通过交联来增强材料。在专利文件4公开的方法中，侧链聚合液晶化合物的垂直取向通过玻璃固化来固定。但是，在强度方面存在的问题比使用主链聚合液晶化合物时更严重。在专利文件5和6公开的方法中，将可聚合的低分子量液晶化合物加入侧链聚合液晶化合物中，但是在其增强方面有限制，因为唯有低分子量液晶化合物聚合。

在专利文件7公开的方法中，使用这样的材料：其中将可自由基聚合的基团或可阳离子聚合的基团(例如乙烯基醚和环氧基)引入侧链聚合液晶化合物中。但是，一般而言，自由基聚合受到氧抑制作用，可能进行得不充分，导致必须使用大型装置或设备以除去氧气。乙烯基醚或环氧基团在这方面是有利的，因为不会遇到氧抑制的问题。但是，存在的问题是乙烯基醚基团的醚键是不稳定的并倾向于裂解。难以将环氧基引入液晶材料中，和当进行交联时难以获得高的聚合度。此外，由于将大量的非液晶结构单元引入液晶材料中以获得垂直取向，所以仍然存在关于液晶度的稳定性方面的问题。如上所述，在常规生产垂直取向液晶膜中仍然存在问题。

图象显示设备例如液晶显示设备根据对比度而不同，对比度与由于液晶的双折射等而导致的视角变化相关。为了防止这种对比度的变化，已经提出一种技术，其中延迟膜放置在液晶设备的液晶盒中，以便补偿与双折射相关的光学特性，从而改进视角特性。单轴或双轴拉伸的膜用作用于补偿的延迟膜。但是，这种拉伸膜不是必须具有满足所有液晶盒的视角特性。

专利文件8公开了生产延迟膜的连续方法，其特征在于伸长的热塑性树脂膜的一个或两个表面结合了一个或多个热收缩膜，并且伸长膜被伸幅机的夹子保持住，并通过对热收缩膜施加收缩力而以放大率A沿着宽度方向收缩，其中放大率A在0.7或更大到小于1.0的范围内，然后将伸长膜以拉伸比率(％)拉伸和加宽，该拉伸比率所需要满足的要求是该百分比等于或小于由(100-放大率Ax100)x0.15表示的比率，其中在收缩后排除被伸幅机夹子夹住的部分之后的膜宽度是100。

在该方法中，膜也沿着厚度方向拉伸，获得了在厚度方向上有延迟的延迟膜。但是，当在所得延迟膜平面中的主折射指数和在延迟膜厚度方向上的折射指数各自是nx和ny和nz且nx＞ny时，由Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)定义的Nz将是-1.0＜Nz＜0.1。所以，在厚度方向上拉伸有限制，因此在厚度方向上的延迟不能在宽范围内控制。此外，由于在该方法中，伸长膜沿着厚度方向通过热收缩来拉伸，所以所得的延迟膜将比伸长膜更厚。也就是说，由该方法生产的延迟膜具有50-100微米的厚度，该厚度不足以薄到满足在液晶显示设备等中所需要的低范围。

在专利文件9公开的方法中，生产了这样的延迟膜，其中垂直取向液晶膜和具有延迟功能的拉伸膜是整体层合的。生产这种垂直取向液晶膜的方法与专利文件7中公开的方法相同，但是是不足的，因为包括该方法的常规工艺仍然存在问题。

在垂直取向模式(它是液晶显示设备的显示模式之一)中，当没有施加电压时，液晶分子相对于基材垂直地取向，并当线性起偏振器在液晶盒的两面上彼此正交地排布时产生黑色图象。

液晶盒中的光学特性是在平面方向上为各向同性的，因此可以容易地达到理想的视角补偿。当在液晶盒的厚度方向上具有负的单轴光学各向异性的光学元件被插在其一个或两个表面与线性起偏振器之间以便补偿在液晶盒厚度方向上正的单轴光学各向异性时，可以获得非常优异的黑色图象视角特性。

在施加电压时，液晶分子从相对于基材表面而言的垂直方向取向改变成平行方向。此时，难以使得液晶取向均匀。采用通常的取向处理，即在基材上的摩擦处理，导致显示器的质量显著变差。

对于在施加电压时使得液晶取向均匀，已经建议通过改进基材上的电极形状，使得在液晶层中产生倾斜电场，从而实现均匀取向。尽管该方法使得液晶能均匀取向，但是当在微观水平上观察时产生不均匀的取向区域，并在施加电压时将是暗区域。所以，液晶显示设备的透射性受损。

专利文件11建议了这样的构造，其中在具有液晶层(该液晶层可以是无规取向的)的液晶盒的两个表面上的线性起偏振器被圆形起偏振器代替。用圆形起偏振器(各自是线性起偏振器与1/4波片的组合)代替线性起偏振器可以消除在施加电压时产生的暗区域，并生产了具有高透射性的液晶显示设备。但是，具有圆形起偏振器的垂直取向型液晶显示设备存在的问题是其视角特性比线性起偏振器更窄。

专利文件12提出了具有负的单轴光学各向异性或双轴光学各向异性材料的光学各向异性元件，从而用圆形起偏振器补偿垂直取向型液晶显示设备的视角。但是，尽管具有负的单轴光学各向异性的光学各向异性元件能补偿在液晶盒厚度方向上的正性单轴光学各向异性，但是它不能补偿1/4波片的视角特性，导致视角特性不足。

专利文件1：日本专利公开No.2853064

专利文件2：日本专利公开No.3018120

专利文件3：日本专利公开No.3078948

专利文件4：日本专利未审公开No.2002-174725

专利文件5：日本专利未审公开No.2002-333524

专利文件6：日本专利未审公开No.2002-333642

专利文件7：日本专利未审公开No.2003-2927

专利文件8：日本专利未审公开No.2002-304924

专利文件9：日本专利未审公开No.2003-149441

专利文件10：日本专利未审公开No.2003-2927

专利文件11：日本专利未审公开No.2002-40428

专利文件12：日本专利未审公开No.2003-207782

本发明的公开内容

本发明提供：一种垂直取向液晶膜，其可以稳定地生产，且不需要复杂的步骤例如在惰性气体气氛下的光辐照，并且在按照垂直取向固定后具有优异的取向保持性和具有优异的机械强度；一种层合的延迟膜，其能在宽范围内控制厚度方向上的延迟；和一种具有优异视角特性的视角补偿器；以及图象显示设备，例如液晶显示设备，其包含含有垂直取向液晶膜的光学膜，例如增亮膜。

为解决上述问题，通过深入研究完成了本发明。

也就是说，本发明涉及一种垂直液晶膜，其含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定。

或者，本发明还涉及一种垂直液晶膜，其含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定，且满足以下条件：

[1]0nm≤Re≤200nm

[2]-500nm≤Rth≤-30nm

其中Re代表在液晶膜平面中的延迟值，Rth代表在液晶膜厚度方向上的延迟值，Re和Rth各自定义为Re＝(Nx-Ny)xd和Rth＝(Nx-Nz)xd，其中d是液晶膜厚度[nm]，Nx和Ny是在液晶膜平面中的主折射指数，Nz是在厚度方向上的主折射指数，且Nz＞Nx≥Ny。

本发明还涉及一种含有所述垂直液晶膜的光学膜，和涉及包含该光学膜的图象显示设备。

此外，本发明还涉及一种层合的延迟膜，其含有液晶层，该液晶层含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定；和整体层合在液晶层上的具有延迟功能的拉伸膜，以及涉及生产这种层合延迟膜的方法。

本发明还涉及一种用于垂直取向型液晶显示设备的视角补偿器，其含有液晶膜，该液晶膜含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定。

本发明还涉及一种包含所述视角补偿器的垂直取向型液晶显示设备。

下面将详细描述本发明。

在生产按照本发明的以垂直取向方式固定的液晶膜时，液晶材料和取向基材的选择是极其重要的。

首先，将描述液晶材料。

可以在本发明中使用的液晶材料是含有至少一种具有氧杂环丁烷基的侧链液晶聚合化合物作为组分的那些(液晶物质)。这些材料的具体例子包括主要含有侧链液晶聚合物(例如聚(甲基)丙烯酸酯和聚硅氧烷)并在其末端之一上具有可聚合的氧杂环丁烷基的那些。更具体地说，优选的例子包括通过使下式(1)表示的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸化合物的(甲基)丙烯酸部分均聚或与另一种(甲基)丙烯酸化合物共聚而制备的侧链液晶聚合物：

其中R₁是氢或甲基，R₂是氢、甲基或乙基，L₁和L₂各自是单键、-O-、-O-CO-或-CO-O-，M由以下式(2)至(4)之一表示，m和n各自是0-10的整数：

-P₁-L₃-P₂-L₄-P₃-(2)

-P₁-L₃-P₃-(3)

-P₃-(4)

其中P₁和P₂各自是由下式(5)表示的基团，P₃是由下式(6)表示的基团，L3和L4各自是单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-O-CO-或-CO-O-：

对由式(1)表示的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸型化合物的合成方法没有特别的限制。所以，可以使用在有机化学领域中采用的任何常规方法。例如，通过Williamson醚合成方法或使用缩合剂进行酯合成，将具有氧杂环丁烷基的部分偶联到具有(甲基)丙烯酸基团的部分上，从而合成具有两个反应性官能团(即氧杂环丁烷基和(甲基)丙烯酸基)的(甲基)丙烯酸型化合物。

含有由下式(7)表示的单元的侧链聚合液晶化合物是通过使由式(1)表示的具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸型化合物的(甲基)丙烯酸基团进行均聚或与另一种(甲基)丙烯酸型化合物进行共聚制备的：

对聚合条件没有特别限制，所以可以采用常规的自由基或阴离子聚合的条件。

作为自由基聚合的例子，可以使用这样的方法，其中将(甲基)丙烯酸型化合物溶解在溶剂例如二甲基甲酰胺(DMF)中，并使用2，2’-偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂在60-120℃的温度反应数小时。或者，为了使液晶相稳定地显示，一个有效的方法是使用引发剂例如基于溴化铜(II)/2，2’-联吡啶的引发剂或基于2，2，6，6-四甲基哌啶基氧基自由基(TEMPO)的引发剂进行活性自由基聚合，以便控制分子量分布。这些自由基聚合必须严格地在脱氧条件下进行。

作为阴离子聚合的例子，可以使用这样的方法，其中将(甲基)丙烯酸型化合物溶解在溶剂例如四氢呋喃(THF)中，并使用强碱例如有机锂化合物、有机钠化合物或格式试剂作为引发剂进行反应。或者，该聚合反应可以通过优化引发剂或反应温度而转化成活性阴离子聚合，从而控制分子量分布。这些阴离子聚合必须严格地在脱水和脱氧条件下进行。

对加入共聚反应中的(甲基)丙烯酸型化合物的种类没有特别限制，只要所得的聚合物质显示液晶性即可。但是，优选的是具有内消旋基团的(甲基)丙烯酸型化合物，因为这些化合物能提高所得聚合物质的液晶性。更具体地说，特别优选的是由下式表示的那些：

在上式中，R是氢、具有1-12个碳原子的烷基、具有1-12个碳原子的烷氧基或氰基。

在本发明中用作液晶材料的侧链液晶聚合物含有优选5-100mol％、特别优选10-100mol％的式(7)单元。侧链液晶聚合物的重均分子量优选是2000-100000，特别优选5000-50000。

除了上述侧链液晶聚合物以外，本发明中使用的液晶材料可以含有各种在混合时不会损害液晶性的化合物。这些化合物的例子包括例如是具有可阳离子聚合的官能团例如氧杂环丁烷基、环氧基和乙烯基醚基的那些；各种具有成膜能力的聚合物；以及各种低分子量的或聚合的显示液晶性的液晶化合物。当侧链液晶聚合物以组合物的形式使用时，该聚合物在整个组合物中的比例优选是10质量％或更大，优选30质量％或更大，更优选50质量％或更大。当侧链液晶聚合物的含量小于10质量％时，可聚合基团在组合物中的浓度低，导致聚合后的机械强度不足。

在本发明中，液晶材料是垂直取向的，并通过使待交联的氧杂环丁烷基进行阳离子聚合而以垂直取向方式固定。

所以，液晶材料优选含有光致-或热致-阳离子产生剂，其能在外部刺激例如光或热下产生阳离子。如果必要的话，可以组合使用各种敏化剂。

在这里使用的术语“光致阳离子产生剂”表示能通过辐照具有特定波长的光而产生阳离子的化合物，并可以是基于有机硫鎓盐、碘鎓盐或磷鎓盐的化合物中的任何一种。这些化合物的抗衡离子优选是锑酸根、磷酸根和硼酸根。具体例子包括Ar₃S⁺SbF₆ ^-、Ar₃P⁺BF₄ ^-和Ar₂I⁺PF₆ ^-，其中Ar表示苯基或取代的苯基。也可以使用磺酸酯、三嗪、二偶氮甲烷、β-酮基砜、亚氨基磺酸盐和苯偶姻磺酸盐。

这里使用的术语“热致阳离子产生剂”表示能通过加热到特定温度而产生阳离子的化合物，并可以是苄基硫鎓盐、苄基铵盐、苄基吡啶鎓盐、苄基磷鎓盐、肼鎓盐、碳酸酯、磺酸酯、胺酰亚胺、五氯化锑-乙酰氯配合物、二芳基碘鎓盐-二苄基氧基铜以及卤化硼-叔胺加合物中的任何一种。

因为加入到可聚合性液晶组合物中的阳离子产生剂的量根据构成所用侧链液晶聚合物的内消旋部分或间隔基部分的结构、氧杂环丁烷基的当量重量以及用于使组合物以液晶态取向的条件而变化，所以不能精确地确定该量。但是，该量通常在100ppm质量至20质量％的范围内，优选1000ppm质量至10质量％，更优选0.2-7质量％，最优选0.5-5质量％。小于100ppm质量的阳离子产生剂用量不是优选的，因为可能由于不能产生足量的阳离子而不能进行聚合。大于20质量％的的阳离子产生剂用量也不是优选的，因为大量的阳离子产生剂的未分解残余物保留在所得的液晶膜中，因此降低其耐光性。

下面将描述取向基材。

可以在本发明中使用的取向基材优选是具有平坦光滑表面的基材。这种基材的例子包括由有机聚合材料、玻璃材料和金属形成的膜或片材。考虑到成本和连续生产率，优选使用的材料是例如有机聚合材料。有机聚合材料的例子包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚砜、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯酸酯和三乙酰基纤维素。有机聚合材料可以单独用作取向基材或以在另一基材上形成的膜的形式使用。

为了使用上述液晶材料稳定地获得垂直取向，用于形成取向基材的材料优选具有长链(通常4或更多个、优选8或更多个碳原子，并且对其上限没有特别限制，但通常是50个或更少、优选40个或更少的碳原子)烃基(特别是烷基或链烯基)。其中，最优选的是具有长链烃的聚乙烯醇(PVA)。

长链烃的例子包括烷基，例如丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基和二十烷基、油基和二十碳烯基。

对PVA没有特别的限制。但是，考虑到聚合度，优选的是聚合度≥100且≤3000的那些，更优选的是聚合度≥200且≤2000的那些。考虑到皂化度，优选的是皂化度为60％或更高的那些，更优选皂化度为80％或更高的那些。聚合度小于100的PVA在作为取向膜时将在强度方面不足，而聚合度大于3000的PVA将使得难以制备用于涂覆的溶液和难以使用该溶液。皂化度小于60％的PVA在作为取向膜时将在耐热性方面不足，并且不能充分地发挥其功能，这是因为当液晶材料的溶液涂覆到取向膜上时，取向膜会被该溶液腐蚀。

在液晶领域中，通常用布摩擦基材以使液晶材料取向，即所谓的摩擦处理。但是，本发明的垂直取向是其中膜平面中的各向异性不会显著出现的取向结构，所以不总是需要摩擦处理。但是，为了当涂覆到取向膜上时抑制液晶被排斥，所以优选进行弱摩擦处理。用于调节摩擦条件的重要设定值是圆周速度比。圆周速度比表示当包在辊周围的摩擦布滚动并在基材上摩擦时，摩擦布的移动速度与基材的移动速度之比。弱摩擦处理表示通过使摩擦布以通常≥1.5且≤50、优选≥2且≤25、特别优选≥3且≤10的圆周速度比旋转时进行的摩擦处理。小于1.5的圆周速度比将导致在进行下述剥离步骤时的不足剥离或释放。大于50的圆周速度比将是太强的摩擦作用，不能以完全垂直的位置取向液晶材料，使得液晶材料向平面方向而不是垂直方向倾斜。所谓的固定摩擦处理可以用作弱摩擦处理，其中仅仅使基材输送通过摩擦辊，该辊不旋转而是固定的。

下面将描述生产本发明液晶膜的方法。

虽然没有限制，但是液晶膜可以如下制备：将上述液晶材料分布在上述取向基材上，从而通过光辐照或热处理进行取向且以取向状态固定。

通过将液晶材料铺展在取向基材上形成液晶材料层的方法可以是其中将熔融态的液晶材料直接涂覆到取向基材上的方法，或者是其中将液晶材料的溶液涂覆到取向基材上并干燥蒸发溶剂的方法。

对用于制备所述溶液的溶剂没有特别限制，只要其能溶解液晶材料并在合适条件下蒸发即可。优选的溶剂的例子包括例如酮，例如丙酮、甲乙酮、异佛尔酮和环己酮；醚醇，例如丁氧基乙基醇、己氧基乙基醇和甲氧基-2-丙醇；二醇醚，例如乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚；酯，例如乙酸乙酯和乳酸乙酯；酚，例如苯酚和氯苯酚；酰胺，例如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮；含卤化合物，例如氯仿、四氯乙烷和二氯苯；以及它们的混合物。可以向该溶液中加入表面活性剂、消泡剂或流平剂，从而在取向基材上形成均匀的膜层。

与液晶材料是直接涂覆还是以溶液形式涂覆无关，对涂覆液晶材料的方法没有特别的限制，只要能保持膜层的均匀性即可。例如，可以采用旋涂、模口涂覆、幕涂、浸涂和辊涂方法。

涂覆液晶材料溶液之后，优选进行干燥步骤以在涂覆之后除去溶剂。对干燥步骤没有特别限制，只要能保持涂膜的均匀性即可，可以是任何常规方法。例如，可以采用使用加热器(烘箱)或热空气喷射的方法。

在取向基材上形成的液晶材料层通过热处理等而垂直取向，然后通过光辐照和/或热处理而固化，从而以垂直取向形式固定。第一次热处理(用于形成液晶)通过将液晶材料在使得该液晶材料显示液晶相的温度范围加热而使液晶材料垂直取向，同时利用上述取向基材的作用。

因为用于热处理的条件根据所用液晶材料的液晶相状态温度而在最佳条件和限制方面变化，所以不能精确地确定。但是，热处理通常在10-250℃的温度范围内进行，优选30-160℃，更优选比液晶材料的Tg更高的温度，更优选在比液晶材料的Tg高出10℃或更高的温度。过低的温度是不优选的，因为液晶材料可能不能充分取向，而过高的温度也是不优选的，因为取向膜基材的可取向性可能受到不利的影响。热处理通常进行3秒至30分钟，优选10秒至10分钟。短于3秒的热处理是不优选的，因为液晶材料可能不完全以液晶相取向。而长于30分钟的热处理也是不优选的，因为产率降低。

如上所述，在液晶材料通过热处理垂直取向之后，通过使在其中的氧杂环丁烷基聚合来固化(交联)该材料，同时该材料保持处于垂直取向状态。液晶材料通过固化(交联)反应而以垂直取向状态固定，并随后改性成强度更大的膜。

如上所述，因为在本发明中使用的液晶材料具有可聚合的氧杂环丁烷基，所以优选使用阳离子聚合引发剂(阳离子产生剂)来聚合(交联)反应性基团。作为这种阳离子产生剂，光致阳离子产生剂优于热致阳离子产生剂。

在使用光致阳离子产生剂的情况下，在添加之后，直到用于使液晶材料取向的热处理的工艺步骤是在黑暗条件下进行的(其中光被遮盖到光致阳离子产生剂不会离解的程度)，该条件使得液晶材料不会固化，直到进行取向工艺和因此能在保持充分流动性的同时垂直地取向。之后，来自能发射适当波长光的光源的光进行辐照，从而允许光致阳离子产生剂产生阳离子，进而在保持垂直取向的同时固化液晶材料。

光辐照通过用来自光源的光辐照进行，该光源具有所用光致阳离子产生剂的吸收波长区域内的光谱，例如金属卤化物灯、高压汞灯、低压汞灯、氙灯、电弧放电灯以及激光从而能分解光致阳离子产生剂。每平方厘米的辐照剂量是通常在整体辐照剂量中的1-2000mJ、优选10-1000mJ的范围内。但是，当光致阳离子产生剂的吸收区域与光源的光谱极为不同，或液晶材料本身能吸收光源波长内的光时，辐照剂量并不受限于上述范围。在这些情况下，可以使用这样的方法，其中可以使用合适的光敏剂或两种或更多种类型的具有不同吸收波长的光致阳离子产生剂。

光辐照时的温度需要处于使得液晶材料以液晶相取向的范围内。此外，光辐照优选在等于或高于液晶材料的Tg的温度下进行，从而充分提高固化效率。

通过上述方法制备的液晶层成为具有足够强度的固体膜。更具体地说，因为内消旋部分的三维键通过固化反应实现，所以与固化之前相比，液晶层不仅在耐热性方面显著改进(保持液晶相的温度上限)，而且在机械强度例如耐划性、耐磨损性和耐开裂性方面也得到显著改进。

在产生所用取向基材不是光学各向同性的问题的情况下，所得的液晶膜在要使用的波长区域内是不透明的，或取向基材太厚以致引起实际应用中的问题，液晶层可以被转移到光学各向同性基材膜或在液晶膜要使用的波长区域内透明的基材膜，或暂时转移成基材膜直到液晶膜连接到液晶盒上。

转移方法可以是任何常规方法。例如如日本专利未审公开Nos.4-57017和5-333313所述，可以使用这样的方法：其中为了转移，在将与取向基材不同的基材膜经由粘性粘合剂或粘接剂层合到取向基材上的液晶层上，和如果需要的话将粘性粘合剂或粘接剂涂覆到用于转移的基材膜的其它表面(在该表面上没有层合液晶膜层)上并然后固化之后，仅仅液晶膜通过释放取向基材而被转移到用于转移的基材膜上。液晶层转移到的透明基材的例子包括三乙酰基纤维素膜，例如Fujitac(由Fuji Photo Film Co.Ltd生产)和Konicatac(由Konica Corp.生产)；TPX膜(由Mitsui Chemical Inc.生产)；透明膜，例如Arton膜(由JSR生产)，Zeonex膜(由Zeon Corp.生产)，和Acryplene膜(由Mitsubishi Rayon Co.Ltd生产)；和用有机硅处理的或在其表面上有可释放性层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。如果必要的话，液晶膜可以直接转移到偏振膜。

对用于转移液晶膜的粘性粘合剂或粘接剂没有特别限制，只要其是光学级别即可。所以，可以使用常规的基于丙烯酸、环氧基或氨酯的粘合剂。

当厚度是d[nm]时，在膜平面中的主折射指数是Nx和Ny，在膜厚度方向上的主折射指数是Nz，且在垂直取向液晶膜中Nx≥Ny，优选在膜平面中的延迟值(Re＝(Nx-Ny)xd)是0-200nm，在膜厚度方向上的延迟值(Rth＝(Nx-Nz)xd)是-500至-30nm。

Re和Rth值是垂直取向液晶膜的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于液晶膜是用作增亮膜还是用作用于液晶显示设备的视角改进膜，或当液晶膜用作视角改进膜时取决于其模式或各种光学参数。但是，在垂直取向膜平面中的延迟值(Re)被调节到相对于550nm单色光通常0-200nm的范围内，优选0-100nm，更优选0-50nm，而在厚度方向上的延迟值(Rth)被调节到相对于550nm单色光通常-500至-30nm的范围内，优选-400至-50nm，更优选-400至-100nm。

将Re和Rth值调节到上述范围内使得有可能当液晶膜用作用于液晶显示设备的视角改进膜时，可以拓宽其视角，补偿色调，并且当液晶膜用作增亮膜时，可以预期优异的亮度改进效果。大于200nm的Re值将使液晶显示设备的前缘(front)特性变差，这是因为大的前缘延迟值的作用。大于-30nm或小于-500nm的Rth将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观察液晶显示设备时引起不必要的着色。

液晶膜的厚度不能精确地确定，这是因为该厚度取决于液晶显示设备的模式或各种光学参数，但是该厚度通常是0.2-10微米，优选0.3-5微米，更优选0.5-2微米。小于0.2微米的膜厚度将不能获得足够的视角改进效果或增亮效果。大于10微米的膜厚度会引起在液晶显示设备上的不必要的着色。

如上所述生产的垂直取向液晶膜可以通过在液晶膜从垂直方向倾斜的角度检测光学延迟来定量。垂直取向液晶膜的光学延迟值是相对于垂直入射方向而言的。可以使用各种检测光学延迟的方法。例如，可以使用自动化双折射检测设备(由Oji Scientific Instruments生产)和偏振显微镜。垂直取向液晶膜在正交尼科尔起偏振器之间显示黑色。以该方式评价垂直取向性。

本发明的垂直取向液晶膜可以与一种或多种其它光学膜层合，从而形成光学膜。

例如，垂直取向液晶膜可以排布在胆甾醇型液晶膜和1/4波片之间以形成增亮膜。胆甾醇型液晶膜和1/4波片可以是在增亮膜中常规使用的任何一种，没有任何限制。

胆甾醇型液晶膜的例子包括显示以下特性的那些：它们反射右手或左手圆形偏振光中的一种并透射另一种，例如胆甾醇型液晶聚合物的取向膜和负载在膜基材上的这些膜。胆甾醇型液晶膜可以是能在可见光光谱的部分中显示圆二色性的那些或在可见光中的200nm或更高的光谱中显示圆二色性的那些中的任何一种。胆甾醇型液晶膜可以由胆甾醇型液晶聚合物形成，该聚合物含有含旋光基团的单体作为单体单元。由于胆甾醇型液晶的节径(pitch)根据含旋光基团的单体的含量变化，所以圆二色性可以用该单体单元的含量来控制。胆甾醇型液晶膜的厚度优选通常是1-30微米，特别优选2-15微米。胆甾醇型液晶膜可以与一种或多种添加剂混合，例如除上述聚合物之外的聚合物或稳定剂，无机化合物如增塑剂，有机化合物，金属，如果必要的话它们的混合物。

胆甾醇型液晶膜可以是组合具有不同反射波长的两层或更多层的重叠结构，使得能反射在宽波长范围(例如可见光区域)中的圆形偏振光，从而产生在宽波长范围内透射圆形偏振光。

在属于透射圆形偏振光类型的增亮膜(例如胆甾醇型液晶膜)中，可以允许圆形偏振光直接入射到起偏振器中。但是，圆形偏振光优选通过延迟膜被转化成线性偏振光，然后入射到起偏振器中，目的是抑制吸收损失。1/4波片用作延迟膜可以将圆形偏振光转化成线性偏振光。

1/4波片可以是根据使用目的选择的那些中的任何一种。光学特性例如延迟可以通过层合两个或更多个1/4波片来控制。延迟膜的例子包括通过拉伸由合适聚合物形成的膜所获得的双折射膜，所述聚合物例如是聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、其它聚烯烃、聚丙烯酸酯和聚酰胺；由液晶材料例如液晶聚合物形成的取向膜；和负载在膜上的液晶材料的取向层。1/4波片的厚度优选是0.5-200微米，特别优选1-100微米。

在宽波长范围例如可见光区域中用作1/4波片的延迟膜可以通过一种方法获得，该方法中将例如相对于550nm波长的浅色光的用作1/4波片的延迟层叠置在显示其它延迟特性的延迟层上，例如用作1/2波片的延迟层上。所以，排布在起偏振器和增亮膜之间的延迟膜可以由一层或多层延迟层组成。

增亮膜可以通过在用作基材的1/4波片上形成垂直取向液晶膜并经由在垂直取向液晶膜上的粘性粘合剂层层合胆甾醇型液晶膜来生产。或者，增亮膜可以通过经由粘性粘合剂层将在基材上形成的垂直取向液晶膜转变成胆甾醇型液晶膜或1/4波片之一并将另一个经由粘性粘合剂层层合到其上来生产。

对形成粘性粘合剂层的粘性粘合剂没有特别的限制。可以使用合适地选自以下的任何粘性粘合剂：含有以下聚合物作为基础聚合物的那些，例如丙烯酸型聚合物、基于硅氧烷的聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、基于氟或橡胶的聚合物。特别是，优选使用粘性粘合剂例如丙烯酸型粘性粘合剂，其具有优异的光学透明性、耐侯性和耐热性，并显示粘性特性，例如中等的润湿性、粘合力和粘合性。

粘性粘合剂层的形成可以通过任何合适的方法进行。例如，一种方法中，将基础聚合物或其组合物溶解或分散在含有单独甲苯或乙酸乙酯或它们的混合物的溶剂中以制得含有10-40质量％粘合剂的粘性粘合剂溶液，该溶液然后通过合适的展开方法(例如流延或涂布)直接叠置在上述基材或液晶膜上，或其中将根据上述方法在分离剂上形成粘性粘合剂层，然后转移到液晶层上。粘性粘合剂层可以含有添加剂，例如天然或合成树脂，特别是含有赋予粘性的树脂的填料或颜料；玻璃纤维，玻璃珠，金属粉末，和其它无机粉末，染料，抗氧化剂。粘性粘合剂层可以含有细颗粒以显示光散射性。

当在基材上形成的垂直取向液晶膜经由粘性粘合剂层转移时，垂直取向液晶膜可以进行表面处理。对表面处理的方法没有特别限制。可以合适使用的表面处理例如是电晕放电、溅射、低压UV辐射或等离子处理，其可以保持液晶表面的透明性。在这些表面处理中，电晕放电处理是优异的。

偏振膜用作施加到图象显示设备例如液晶显示设备上的光学膜。本发明的垂直取向液晶膜或增亮膜以与光学膜例如偏振膜的层合材料形式使用。

其中层合了偏振膜和增亮膜的偏振膜排布在用于实际应用的液晶盒的后侧。增亮膜的特性是在从液晶显示设备的背光或液晶盒后侧反射的自然光入射光并透射其它光时，能以特定的偏振轴反射线性偏振光或以特定方向反射线性偏振光。其中偏振膜与增亮膜层合的偏振膜通过光从光源例如背光以特定的偏振状态入射并且不透射但反射除处于特定偏振状态的光以外的其它光，产生了处于特定偏振状态的透射光。在增亮膜表面上反射的光被位于增亮膜后侧上的反射层反转，从而使其再次入射，并使全部或部分入射光以处于特定偏振状态的光的形式透射，从而提高从增亮膜透射的光的量，和通过供应难以被起偏振器吸收的偏振光而提高光量来提高亮度，从而用于液晶图象显示器。

也就是说，当光从具有背光的液晶盒后侧入射，通过起偏振器，且不使用增亮膜时，大部分具有与起偏振器的偏振轴不对应的偏振方向的光被吸收，并且不透射穿过起偏振器。也就是说，约50％的光被起偏振器吸收(根据起偏振器的特性)，因此可以用于液晶图象显示的光的量被该量减少，导致暗图象。增亮膜以偏振方向重复地反射光，这可以被起偏振器吸收，不允许光入射到那里，并进一步通过位于其后侧上的反射层反转该光，从而再次入射到增亮膜。增亮膜透射并供应仅仅在膜和反射膜之间反射和反转的偏振光，该偏振方向上改变偏振光，使得允许透射通过起偏振器。结果，增亮膜可以使用来自背光的光，有效地用于液晶显示设备的图象显示，从而可以增亮其视图表面。

偏振膜通常在起偏振器的一个或两个表面上具有保护膜。对起偏振器没有特被限制。可以使用各种起偏振器。起偏振器例子包括通过单轴拉伸亲水聚合物膜获得的那些，亲水聚合物膜是例如基于聚乙烯醇的膜，基于部分甲酰化的聚乙烯醇的膜，或基于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的部分皂化膜，其可以吸收二色性物质例如碘或二色性染料；和基于多烯的取向膜，例如PVA的脱水产物和聚氯乙烯的脱氢氯化产物。在这些起偏振器中，合适的是使用通过拉伸和取向基于聚乙烯醇的膜获得的那些，该膜可以吸收二色性物质(碘或染料)。对起偏振器的厚度没有特别限制。但是通常使用厚度为5-80微米的起偏振器。

其中聚乙烯醇用碘染色并被单轴拉伸的起偏振器可以通过将聚乙烯醇浸入要染色的碘的水溶液中并将其拉伸到比原始长度大3-7倍来制备。如果必要的话，基于聚乙烯醇的膜可以浸入硼酸或碘化钾的溶液中。另外如果必要的话，基于聚乙烯醇的膜可以浸入水中以在染色之前洗涤。基于聚乙烯醇的膜的洗涤可以除去膜上的污渍和结块抑制剂，并溶胀该膜，从而提供防止不均匀染色的效果。拉伸可以在用碘染色之后或同时或在用碘染色之前进行。或者，拉伸可以在硼酸或碘的水溶液中或在水浴中进行。

要排布在起偏振器的一个或两个表面上的保护膜优选具有优异的透明性、机械强度、热稳定性、水分屏蔽能力和各向同性。保护膜的材料例子包括基于聚酯的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯；基于纤维素的聚合物，例如二乙酰基纤维素和三乙酰基纤维素；基于丙烯酰基的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯；基于聚苯乙烯的聚合物，例如聚苯乙烯和丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)；和基于聚碳酸酯的聚合物。其它例子包括基于聚烯烃的聚合物，例如基于聚乙烯、聚丙烯和环烯烃的聚烯烃，具有降冰片烯结构的聚烯烃，和乙烯/丙烯共聚物；基于氯乙烯的聚合物；基于酰胺的聚合物，例如尼龙和芳族聚酰胺；基于聚酰亚胺的聚合物；基于砜的聚合物；基于聚醚砜的聚合物；基于聚醚醚酮的聚合物；基于聚苯硫醚的聚合物；基于乙烯醇的聚合物；基于偏二氯乙烯的聚合物；基于乙烯基丁醛的聚合物；基于丙烯酸酯的聚合物；基于聚甲醛的聚合物；基于环氧基的聚合物；以及这些聚合物的共混物。其它例子包括通过将基于丙烯酰基、氨酯基、丙烯酰基氨酯基、环氧基和硅氧烷的热或紫外线固化型树脂形成为膜而获得的那些。保护膜的厚度通常是500微米或更小，优选1-300微米，特别优选5-200微米。

考虑到偏振特性和耐久性，保护膜优选是基于纤维素的聚合物，例如三乙酰基纤维素。特别优选的是三乙酰基纤维素膜。当保护膜排布在起偏振器的两个表面上时，在顶部表面上的保护膜可以用与底部表面保护膜相同或不同的聚合物形成。起偏振器经由水基粘性粘合剂连接到保护膜上。水基粘性粘合剂的例子包括基于聚乙烯醇的粘合剂，基于明胶的粘合剂，基于乙烯基的胶乳，水基聚氨酯，和水基聚酯。

保护膜可以进行硬涂层或防反射处理或用于防粘、扩散或防眩目的的各种处理。

硬涂层处理是通过在保护膜表面上用合适的基于丙烯酰基或硅氧烷的紫外线固化树脂形成具有优异硬度或滑动特性的可固化膜进行，目的是为了防止在偏振膜表面上的划擦。防反射处理是为了防止外部光在偏振膜表面上反射而进行的，并可以通过按照常规方式形成防反射膜来完成。防粘处理是为了防止相邻层之间的粘合而进行的。

防眩处理是为了防止抑制由于自然光在偏振膜表面上的反射引起光透射穿过偏振膜的可视性而进行的，通过糙化例如喷砂或压花或通过共混透明细颗粒而在保护膜表面上形成细小的不规则部。要共混用于在保护膜表面上形成细小不规则部的细颗粒例子包括透明细颗粒，例如平均粒径为0.5-50微米的无机细颗粒，其可以是导电的，例如二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉和氧化锑；以及有机细颗粒，例如交联或未交联的聚合物。当在保护膜表面上形成细小不规则部时，细颗粒的量通常是2-50重量份，优选5-25重量份，基于100重量份的形成细小表面不规则部的透明树脂计。防眩层也可以是扩散层(具有放大视角的作用)，用于放大透射穿过偏振膜的光，进而放大视角。

防反射层、防粘层、扩散层和防眩层可以在保护膜上整体形成，或可以作为额外的光学层与透明保护层独立地形成。

上述偏振膜可以用作椭圆或圆形偏振膜，是与延迟膜的层合材料的形式。现在描述椭圆或圆形偏振膜。该偏振膜将线性偏振光改变成椭圆或圆形偏振光，或将椭圆或圆形偏振光改变成线性偏振光，或改变其偏振方向，这是由于存在延迟膜。特别是，作为用于将线性偏振光改变成圆形偏振光或者将圆形偏振光改变成线性偏振光的延迟膜，使用1/4波片。1/2波片通常用于改变线性偏振光的偏振方向。

椭圆形偏振膜有效地使用以补偿(防止)着色(蓝色或黄色)，这种着色由超扭转向列型(STN)液晶显示设备的液晶层的双折射引起，从而允许显示黑色和白色图象且没有这种着色。优选的是，椭圆形偏振膜可以控制三维双折射，这是因为当观看液晶显示设备屏幕时出现的着色可以得到补偿(防止)。圆形偏振膜有效地使用，从而调节反射型液晶显示设备的图象的色调，该显示设备的图象被着色并也具有防反射功能。

延迟膜可以是任何具有各种波长的波片，或用于补偿由于液晶层的双折射或视角引起的着色的那些。具有根据用途而选择的合适延迟作用的两种或更多种延迟膜的层合材料可以控制光学特性，例如延迟。作为延迟膜，可以单独使用上述列举的延迟膜和本发明的垂直取向液晶膜，或与其它膜结合使用。

延迟膜可以用作与偏振膜层合的视角补偿器，从而提供宽视角的偏振膜。视角补偿器是用于扩宽液晶显示设备的屏幕的视角的膜，从而允许即使当从稍微倾斜而非垂直的方向观看屏幕时也能较清晰地显示图象。

作为视角补偿延迟膜，也可以使用单轴或双轴拉伸或者在彼此正交的两个方向上拉伸的膜，以及双向拉伸膜，例如倾斜取向膜。倾斜取向膜的例子包括通过拉伸和/或通过加热而在收缩力作用下使与热收缩膜结合的聚合物膜收缩所获得的那些，以及通过使液晶聚合物膜进行倾斜取向获得的那些。视角补偿器可以以任何合适的结合方式使用，从而防止由于液晶盒的延迟引起的视角变化所导致的着色，和放大优异可视性的视角。

或者，为了实现优异可视性的宽视角，延迟膜优选是光学补偿延迟膜，其含有光学各向异性层，例如取向的液晶聚合物层，特别是由二色性液晶聚合物或棒状液晶聚合物形成的倾斜取向层，负载在三乙酰基纤维素膜上。

对除上述那些之外的为实际目的而层合的光学膜没有特别的限制。例如可以使用一层或多层光学层，例如通常用于液晶显示设备的反射板和透反板。特别是，这种光学层的例子包括通过在椭圆或圆形起偏振器上层合反射片或透反片所获得的反射或透反型偏振膜。

反射型偏振膜包含偏振膜和位于其上的反射层，并用于通过从观看侧(显示侧)反射入射光而显示图象的液晶显示设备，因此具有的益处是它可以变薄，因为不需要在其中提供光源，例如背光。反射型偏振膜可以通过任何合适的方法形成，其中金属反射层被放置在偏振膜的一个表面上，如果必要的话经由透明保护层进行。

反射型偏振膜的具体例子包括通过将反射金属(例如铝)的箔或真空沉积膜叠放在保护膜的一个表面上获得的那些，其表面在必要时可以进行消光处理。另一个例子包括具有反射层的那些，该反射层具有在保护膜上形成的细小不规则部，这种细小不规则部是通过将细颗粒混入保护膜中而获得的。具有细小不规则部的反射层的优点是能防止定向性或眩光，并通过扩散性地反射入射光而抑制对比度的不均匀性。含有细颗粒的保护膜具有的优点是对比度的不均匀性得到进一步抑制，因为当穿过保护膜时，入射光或其反射光被扩散。具有与保护膜对应的细小不规则部的反射层可以通过使用合适的方法例如真空沉积、离子镀覆或溅射而将金属叠放在保护膜表面上来形成。

代替直接在偏振膜的保护膜上叠放反射片，反射片可以以包含反射层和合适膜(例如用于形成保护膜的透明膜)的反射薄片的形式使用。因为反射层通常由金属形成，所以是优选使用的，其反射表面被保护膜或偏振膜覆盖，从而防止由于氧化减少反射性，并将初始反射性保持长时间，并且避免必须叠放其它保护层。

透反型偏振膜可以如下获得：在偏振膜上形成透反型反射层例如半镜面，将上述光反射并透射其它光。透反型偏振膜通常位于液晶显示设备的液晶盒的后侧，当该设备在较亮条件下使用时该液晶显示设备通过反射来自观察侧(显示侧)的入射光来显示图象，并当在较暗条件下使用该设备时在内在光源(例如位于透反型偏振膜后侧的内在背光)的帮助下显示图象。也就是说，透反型偏振膜有效地用于液晶显示设备，该设备可以节约使用光源(例如在亮的情况下的背光)所需的能源，并可以在较暗情况下使用内在光源。

偏振膜可以是偏振膜与两种或多种光学层的层合材料，就如上述偏振-分离型起偏振器一样。所以，偏振膜可以是反射或透反型椭圆偏振膜，其是上述反射或透反型偏振膜与延迟膜的组合。

椭圆偏振膜或反射型椭圆偏振膜包含偏振膜或反射型偏振膜以及以合适组合形式层合的延迟膜。椭圆偏振膜可以通过将(反射型)偏振膜与延迟膜单独地和顺序地层合来形成，从而在生产液晶显示设备期间是组合形式。但是，有利的是使用通过将偏振膜和延迟膜预先层合得到的光学膜，因为光学膜在质量稳定性和层合可操作性方面是优异的，从而改进液晶设备等的生产效率。

在本发明的光学膜上可以形成粘性粘合剂层。粘性粘合剂层可以用于将光学膜粘合到液晶盒上，或用于层合光学层。当粘合光学膜时，光轴可以根据预期的延迟特性而以合适的角度取向。

对形成该层的粘性粘合剂没有特别的限制。粘性粘合剂的例子包括用于将垂直取向液晶膜和用于转移的基材层合的那些。粘性粘合剂层可以以相同的方式提供。

粘性粘合剂层可以以具有不同组成或类型的那些的叠放层的形式排布，位于偏振膜或光学膜的一个或两个表面上。当粘性粘合剂层位于两个表面上时，在偏振膜或光学膜的上表面上的粘性粘合剂层可以与在下表面上的粘性粘合剂层相同或不同。粘性粘合剂层的厚度可以根据使用目的或粘合强度而定，通常是1-500微米，优选5-200微米，特别优选10-100微米。

粘性粘合剂层的暴露表面使用前暂时被分离剂覆盖，从而防止层被污染。所以，任何通往粘性粘合剂层的途径可以在常规处理期间防止。分离器可以是任何已经常规使用的合适分离剂，例如通过涂覆脱模剂获得的那些，例如在合适层状物体上的基于硅氧烷、长链烷基、氟的试剂或硫化钼，合适的层状物体是例如塑料膜、橡胶片、纸、布、非织造织物、网、发泡片材、金属箔和其层合材料。

在本发明中，起偏振器、透明保护膜、光学膜或用于形成上述偏振膜的粘性粘合剂层可以用紫外线吸收剂处理，紫外线吸收剂选自基于水杨酸酯的化合物、基于二苯酮的化合物、基于苯并三唑的化合物、基于氰基丙烯酸酯的化合物和基于镍配合盐的化合物，从而具有紫外线吸收能力。

本发明的光学膜优选用于生产各种设备，例如液晶显示设备。特别优选的是，光学膜用作用于液晶显示设备的视角改进膜。

液晶显示设备可以通过任何常规方法生产。也就是说，液晶显示设备通常通过组装各种元件例如液晶盒、光学膜和如果必要的照明系统并向其中引入驱动电路来生产。但是，除了使用本发明的光学膜之外，对该方法没有特别的限制。所以，液晶显示设备可以根据任何常规方法生产。对于要生产的液晶设备的类型没有特别的限制，所以可以是任何各种液晶显示设备，例如透射性、反射性和透反性液晶设备。

这些液晶盒模式的例子包括TN(扭转向列型)、STN(超扭转向列型)、VA(垂直取向)、MVA(多畴垂直取向)、OCB(光学补偿弯头)、ECB(电子控制的双折射)、HAN(杂化取向向列型)、IPS(面内转换)、双稳定向列、ASM(轴向对称取向微室)、半色调灰度模式，以及使用铁电性液晶和防铁电性液晶的显示模式。

在液晶盒中的液晶取向可以具有在盒平面内的单个方向性，并可以用于其中取向被分开的液晶显示设备中。与将电压施加到液晶盒上的方法相关，液晶显示设备的例子包括使用ITO电极以无源模式驱动的那些，和使用TFT电极(薄膜晶体器)和TFD(薄膜二级管)以有源模式驱动的那些。

可以制成这样的液晶显示设备，其中偏振膜和光学膜单独地排布在液晶盒的一个或两个表面上，或其中背光或反射片用作照明系统。在这里，本发明的光学膜可以位于液晶盒的一个或两个表面上。当偏振膜和光学膜位于液晶盒的两个表面上时，在上面的偏振膜和光学膜可以与在下面的那些相同或不同。此外，可以在液晶显示设备中的合适位置上排布一个或多个合适的元件，例如扩散片、防眩层、防反射膜、保护片、棱镜阵列、透镜阵列薄片、光散射片以及背光。

本发明还提供一种层合的延迟膜，其含有：液晶层，该液晶层包含液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定；以及在液晶层上整体层合的具有延迟功能的拉伸膜。

液晶层(包含液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该物质处于液晶态时，在取向基材上垂直取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定)可以通过在从垂直入射倾斜的角度上检测液晶层的延迟来定量。

当平面中的主折射指数是Nx1和Ny1时，在厚度方向上的折射指数是Nz1，且在所得垂直取向液晶层中的厚度d1(微米)是约1-10，则使用如下实施例中所述材料生产的液晶层具有(Nx1-Ny1)＝约0-0.0005，(Nx1-Nz1)＝约-0.1800至-0.2000。通常Nx1＝约1.53-1.55，Ny1＝约1.53-1.55，Nz1＝约1.72-1.74。

当在层合延迟膜中所用的垂直取向液晶层中Nz1＞Nx1≥Ny1时，平面内的延迟值(Re1＝(Nx1-Ny1)xd1[nm])优选是0-50nm，在厚度方向上的延迟值(Rth1＝(Nx1-Nz1)xd1[nm])优选是-500至-30nm。

Re1和Rth1值是垂直取向液晶层的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于用途，例如液晶层是用作用于液晶显示设备的增亮膜还是用作视角改进膜，并当液晶层用作视角改进膜时进一步取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，对于550nm的单色光，在垂直取向液晶层平面中的延迟值(Re1)被调节到通常0-50nm的范围内，优选0-20nm，更优选0-5nm，而在厚度方向上的延迟值(Rth1)被调节到通常-500至-30nm的范围内，优选-400至-50nm，更优选-400至-100nm。

将Re1和Rth1值调节到上述范围内获得了用于液晶显示设备的视角改进膜，其能拓宽视角并同时补偿图象的色调，并且获得了能提供优异的亮度改进效果的增亮膜。当Re1值大于50nm时，液晶显示设备的前缘特性变差，这是因为前缘延迟值大。当Rth1值大于-30nm或小于-500nm时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观看液晶显示设备时引起不必要的着色。

下面，将描述具有延迟功能的拉伸膜。

拉伸膜的例子包括通过拉伸合适聚合物获得的双折射膜，例如聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、其它聚烯烃、聚芳酯和聚酰胺；由液晶材料例如液晶聚合物形成的取向膜；以及负载在膜上的液晶材料的取向层。

当平面中的主折射指数是Nx2和Ny2，在厚度方向上的折射指数是Nz2，Nx27Ny2且在拉伸膜中的厚度d2(微米)是约25-30时，则使用如下实施例中所述材料生产的拉伸膜具有(Nx2-Ny2)＝约0.0040-0.0060，(Nx2-Nz2)＝约0.0040至0.0060。通常Nx2＝约1.593-1.5942，Ny2＝约1.5850-1.5887，Nz2＝约1.5850-1.5833。

当在具有延迟功能膜的拉伸膜中的Nx2＞Ny2时，平面内的延迟值(Re2＝(Nx2-Ny2)xd2[nm])优选是30-500nm，在厚度方向上的延迟值(Rth2＝(Nx2-Nz2)xd2[nm])优选是30-300nm。

Re2和Rth2值是具有延迟功能的拉伸膜的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于该层是用作用于液晶显示设备的增亮膜还是用作视角改进膜，并当液晶层用作视角改进膜时进一步取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，相对于550nm的单色光，在拉伸膜平面中的延迟值(Re2)被调节到通常30-500nm的范围内，优选50-400nm，更优选100-300nm，而在厚度方向上的延迟值(Rth2)被调节到通常30至300nm的范围内，优选50至200nm，更优选70至150nm。

将Re2和Rth2值调节到上述范围内获得了用于液晶显示设备的视角改进膜，其能拓宽视角且同时补偿图象的色调，并且获得了能提供优异亮度改进效果的增亮膜。当Re2值小于30nm或大于500nm时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观看液晶显示设备时引起不必要的着色。当Rth2值小于30nm或大于300nm时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观看液晶显示设备时引起不必要的着色。

本发明的层合延迟膜可以通过在用作基材的具有垂直取向性和延迟功能的拉伸膜上形成垂直取向液晶层来生产。或者，层合延迟膜可以通过经由粘性粘合剂层将在具有垂直取向性的取向基材上形成的垂直取向液晶层转变成具有延迟功能的拉伸膜来生产。

对形成粘性粘合剂层的粘性粘合剂没有特别的限制。可以使用合适地选自以下的任何粘性粘合剂：含有例如以下聚合物作为基础聚合物的那些，丙烯酸型聚合物、基于硅氧烷的聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、基于氟或橡胶的聚合物。特别是，优选使用粘性粘合剂例如丙烯酸型粘性粘合剂，其具有优异的光学透明性、耐侯性和耐热性，并显示粘性特性，例如中等的润湿性、粘合力和粘合性。

粘性粘合剂层的形成可以通过任何合适的方法进行。例如，一种方法中，将基础聚合物或其组合物溶解或分散在含有单独甲苯或乙酸乙酯或其混合物的溶剂中以制得含有10-40质量％粘合剂的粘性粘合剂溶液，该溶液然后通过合适的展开方法(例如流延或涂布)直接叠置在上述基材或液晶膜上，或其中根据上述方法在隔片上形成粘性粘合剂层，然后转移到液晶层上。粘性粘合剂层可以含有添加剂，例如天然或合成树脂，特别是含有赋予粘性的树脂的填料或颜料；玻璃纤维，玻璃珠，金属粉末，和其它无机粉末，染料，抗氧化剂。粘性粘合剂层可以含有细颗粒以显示光散射性。

当在基材上形成的垂直取向液晶膜经由粘性粘合剂层转移到具有延迟功能的拉伸膜上时，垂直取向液晶膜可以进行表面处理，从而提高与粘性粘合剂层的粘合力。对表面处理的方法没有特别限制。可以合适使用的表面处理例如是电晕放电、溅射、低压UV辐射或等离子处理，其可以保持液晶膜表面的透明性。在这些表面处理中，电晕放电处理是优异的。

所得的层合延迟膜可以以与光学膜(例如偏振膜)的层合材料的形式使用。

或者，本发明的层合延迟膜可以与胆甾醇型液晶膜层合，从而形成增亮膜。该增亮膜可以通过将起偏振器、层合的延迟膜(其中Re2为100-170nm并具有延迟功能的拉伸膜与垂直取向液晶层进行层合)和胆甾醇型液晶膜按此顺序层合，并且是具有极大亮度改进功能的线性偏振膜。

胆甾醇型液晶膜可以是任何如上所述的那些。

本发明的层合延迟膜或增亮膜可以具有粘性粘合剂层。粘性粘合剂层可以用于将该膜粘合到液晶盒上或用于将该膜与其它光学膜(例如上述延迟膜或拉伸膜)层合。当光学膜被粘合到层合延迟膜或增亮膜上时，光轴可以根据所需的延迟特性以合适的角度取向。

对形成粘性粘合剂层的粘性粘合剂没有特别的限制。粘性粘合剂的例子包括用于层合上述垂直取向液晶膜和透射膜的那些。粘性粘合剂层可以按照相同的方式提供。

本发明的层合延迟膜和增亮膜优选用于生产各种设备，例如液晶显示设备，和特别优选用作用于液晶显示设备的视角改进膜。

本发明还提供用于垂直取向型液晶显示设备的视角补偿器，其含有液晶膜，该液晶膜含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定。

当厚度是d1时，在平面中的主折射指数是Nx1和Ny1，在厚度方向上的折射指数是Nz1，且在用于垂直取向液晶显示设备的视角补偿器中的垂直取向液晶层中的Nz1＞Nx1≥Ny1，优选在平面中的延迟值(Re1＝(Nx1-Ny1)xd1[nm])是0-20nm，在厚度方向上的延迟值(Rth1＝(Nx1-Nz1)xd1[nm])是-500至-30nm。

Re1和Rth1值是垂直取向液晶层的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，相对于550nm的单色光，在垂直取向液晶膜平面中的延迟值(Re1)被调节到通常0-20nm的范围内，优选0-10nm，更优选0-5nm，而在厚度方向上的延迟值(Rth1)被调节到通常-500至-30nm的范围内，优选-400至-50nm，更优选-400至-100nm。

将Re1和Rth1值调节到上述范围内获得了用于液晶显示设备的视角改进膜，其能拓宽视角，并同时补偿图象的色调。当Re1值大于20nm时，将使液晶显示设备的前缘特性变差，这是因为前缘延迟值大。当Rth1大于-30nm或小于-500nm时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观察液晶显示设备时引起不必要的着色。

接着，将描述具有视角补偿器的垂直取向型液晶显示设备。

本发明的垂直取向型液晶显示设备包含垂直取向型液晶盒，其含有一对基材，在基材之间各自具有电极和当没有施加电压时要与基材表面垂直取向的液晶分子；位于液晶盒之上和之下的两个线性偏振膜；显示在平面内1/4波长延迟的第一光学各向异性元件，位于液晶盒的两个表面和线性偏振膜之间，其中至少一个上述视角改进膜位于线性偏振膜和第一光学各向异性元件之间。

优选，在第一光学各向异性元件和视角改进膜之间是显示在平面内1/2波长延迟的第二光学各向异性元件。优选，在第一光学各向异性元件和液晶盒的一个或两个表面之间是至少一个第三光学各向异性元件，其在厚度方向上具有负的单轴光学各向异性。加入第三光学各向异性元件可以实现更宽的视角。

对要生产的液晶设备没有特别的限制，所以该设备可以是任何各种液晶显示设备，例如透射性、反射性和透反性液晶设备。对液晶盒的驱动模式也没有特别的限制，所以其可以是STN-LCD中使用的无源矩阵模式，使用有源电极(例如TFT(薄膜转换器)电极和TFD(薄膜二级管)电极)的有源矩阵模式，以及等离子体寻址模式。

对形成液晶盒的透明基材没有特别限制，只要它们能以特定方向使形成液晶层的液晶材料取向即可。更具体的例子包括本身具有取向液晶材料性能的那些，和本身不具有取向能力、但具有能使液晶材料取向的取向层的那些。液晶盒的电极可以是任何常规的电极，例如I TO。电极可以通常位于透明基材的表面上，该表面与液晶层接触。在使用具有取向层的透明基材的情况下，电极位于取向层和透明基材之间。

对形成液晶层的液晶材料没有特别限制，只要是显示负的介电各向异性的材料即可。这些材料的例子包括各种低分子量液晶物质，聚合液晶物质，以及它们的混合物，其可以形成各种液晶盒。液晶材料可以与染料、手性掺杂剂或非液晶物质共混到不会防止液晶物质显示液晶性的程度。当将电压施加到显示负介电各向异性的液晶材料的垂直取向液晶膜上以使液晶分子旋转时，旋转可以通过加入手性掺杂剂而变稳定。此外，当上部和下部基材的摩擦方向位于除相同方向之外的方向上时，难以看到开沟，这是因为取向轨道不是处于相同方向。当液晶层以90度扭转时，在取向时在液晶分子的倾斜方向出现延迟，向基材倾斜一些角度以防止在施加电压时的倾斜。但是，因为接近基材的液晶分子的方向形成接近上部和下部基材的90度，所以可以取消倾斜，导致具有较少漏光的黑色图象。

位于垂直取向液晶盒之上和之下的两个线性偏振膜是通常在起偏振器的一个或两个表面上具有保护膜的那些。

圆形偏振膜可以通过将线性偏振膜与1/4波片组合来形成。圆形偏振膜具有将线性偏振光改变成圆形偏振光或将圆形偏振光改变成线性偏振光的功能，这是由于存在1/4波片。

在垂直取向液晶盒的两个表面上线性偏振膜以及位于线性偏振膜和垂直取向液晶盒之间的在平面内具有1/4波长延迟的第一光学各向异性元件的存在通过正交上部和下部偏振膜而允许显示暗的图象，因为当不施加电压时在液晶观察方向上的延迟变为0，并且允许显示亮色图象，因为当施加电压时出现视角的延迟。在这种情况下，因为由具有1/4波长延迟的第一光学各向异性元件的慢轴和线性偏振膜的吸收轴限定的角度是45度，所以使得有可能将圆形偏振光通过最简单的结构入射到液晶层中。

在具有透射和反射能力的透反性垂直取向型液晶显示设备的情况下，优选在线性偏振膜和1/4波片之间使用在整个波长中具有1/4波长延迟的第一光学各向异性元件或使用在平面中具有1/2波长延迟的第二光学各向异性元件。

接着，将分别描述在平面中具有1/4和1/2波长延迟的第一和第二光学各向异性元件。

这些光学各向异性元件的例子包括通过单轴或双轴拉伸由合适聚合物形成的膜所获得的双折射膜，所述聚合物例如是聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、其它聚烯烃、聚芳酯和聚酰胺；或通过如日本未审专利公开5-157911公开的方法获得的那些，其中伸长形式的这些聚合物膜以及与之连接的热收缩性膜在其作用下在宽度方向上热收缩，从而增加在厚度方向上的延迟；由液晶材料例如液晶聚合物形成的取向膜；以及负载在膜上的液晶材料的取向层。

当x轴和Y轴方向定义在平面内且厚度方向定义为z时，正的单轴光学各向异性元件的折射指数定义为nx＞ny＝nz。正的双轴光学各向异性元件的折射指数定义为nx＞nz＞ny。负的单轴光学各向异性元件的折射指数定义为nx＝ny＞nz。负的双轴各向异性元件的折射指数定义为nx＞ny＞nz。

当双轴性定义为NZ系数＝(nx-nz)/(nx-ny)时，NZ＞1、NZ＝1和NZ＜1可以分别分类成负双轴性、正单轴性和正双轴性。

当厚度是d2，在平面中的主折射指数是Nx2和Ny2，在厚度方向上的主折射指数是Nz2，且在平面中具有1/4波长延迟的第一光学各向异性元件中的Nx2＞Ny2时，该元件在平面中的延迟值(Re2＝(Nx2-Ny2)xd2[nm])是80-170nm，并且当元件的NZ系数是NZ2时，-1＜NZ2＜4。

Re2和NZ2值是第一光学各向异性元件的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，相对于550nm的单色光，在第一光学各向异性元件平面中的延迟值(Re2)被调节到通常80-170nm的范围内，优选100-150nm，更优选120-140nm，而NZ2值被调节到通常-1＜NZ2＜4，优选0.5＜NZ2＜3，更优选1≤NZ2＜3。

当厚度是d3，在平面中的主折射指数是Nx3和Ny3，在厚度方向上的主折射指数是Nz3，且在平面中具有1/2波长延迟的第二光学各向异性元件中的Nx3＞Ny3时，该元件在平面中的延迟值(Re3＝(Nx3-Ny3)xd3[nm])是200-350nm，并且当元件的NZ系数是NZ3时，-1＜NZ3＜4。

Re3和NZ3值是第二光学各向异性元件的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，相对于550nm的单色光，在第二光学各向异性元件平面中的延迟值(Re3)被调节到通常200-350nm的范围内，优选250-300nm，更优选260-280nm，而NZ3值被调节到通常-1＜NZ3＜4，优选-1＜NZ3＜2，更优选0≤NZ3＜1.5。

将Re2和Re3值以及NZ2和NZ3值调节到上述范围内获得了用于液晶显示设备的视角改进膜，其能拓宽视角，并同时补偿图象的色调。当Re2和Re3偏离上述范围时，使液晶显示设备的前缘特性变差，这是因为前缘延迟值的偏离。当NZ2和NZ3值偏离上述范围时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观察液晶显示设备时引起不必要的着色。

接着，将描述在厚度方向上具有负光学各向异性的第三光学各向异性元件。

对第三光学各向异性元件没有特别的限制。第三光学各向异性元件可以由非液晶材料或液晶材料形成。非液晶材料的优选例子包括聚合物，例如三酰基纤维素，聚烯烃例如ZEONEX和ZEONOR(由ZEONCORPORATION生产)和ARTON(由JSR CORPORATION生产)，聚酰胺，聚酰亚胺，聚酯，聚醚酮，聚芳基醚酮，聚酰胺酰亚胺，以及聚酯酰亚胺，这是由于它们优异的耐热性、耐化学品性、透明性和刚性。这些聚合物可以单独使用或者结合使用。或者，这些聚合物可以是具有彼此不同官能团的两种或多种聚合物的混合物形式使用，例如聚芳基醚酮和聚酰胺。在这些聚合物中，特别优选的是聚酰亚胺，这是因为它们的高透明性和取向性。液晶材料的例子包括由液晶材料例如胆甾醇型液晶聚合物形成的胆甾醇型取向膜，和负载在膜上的液晶材料的胆甾醇型取向层。

当厚度是d4，在平面中的主折射指数是Nx4和Ny4，在厚度方向上的主折射指数是Nz4，且在第三光学各向异性元件中Nz4≥Ny4时，该元件在平面中的延迟值(Re4＝(Nx4-Ny4)xd4[nm])优选是0-20nm，在厚度方向上的延迟值(Rth4＝(Nx4-Nz4)xd4[nm])优选是50至500nm。

Re4和Rth4值是第三光学各向异性元件的光学参数，不能精确地确定，这是因为它们取决于液晶显示设备的显示模式和各种光学参数。但是，相对于550nm的单色光，在第三光学各向异性元件平面中的延迟值(Re4)被调节到通常0-20nm的范围内，优选0-10nm，更优选0-5nm，而在厚度方向上的延迟值(Rth4)被调节到通常50至500nm的范围内，优选80至400nm，更优选100至300nm。

将Re4和Rth4值调节到上述范围内获得了用于液晶显示设备的视角改进膜，其能拓宽视角，并同时补偿图象的色调。当Re4值大于20nm时，液晶显示设备的前缘特性变差，这是因为前缘延迟值大。当Rth4值小于50nm或大于500nm时，将不能获得足够的视角改进效果或当从斜向观察液晶显示设备时引起不必要的着色。

第一、第二和第三光学各向异性元件和垂直取向液晶膜可以经由粘性粘合剂层彼此层合。或者，在基材上形成的垂直取向液晶膜可以经由粘性粘合剂层转移到第一或第二光学各向异性元件后，未使用的第三光学各向异性元件可以进一步经由粘性粘合剂层层合到上面。

当在基材上形成的垂直取向液晶膜经由粘性粘合剂层转移到第一或第二光学各向异性元件时，垂直取向液晶膜可以进行表面处理以提高与粘性粘合剂层的粘合。对表面处理的方法没有特别的限制。可以合适使用的表面处理例如是电晕放电、溅射、低压UV辐射或等离子处理，其可以保持液晶膜表面的透明性。在这些表面处理中，电晕放电处理是优异的。

上述垂直取向型液晶盒的基材之一可以变成具有反射性区域和透射性区域的基材，从而获得透反性垂直取向型液晶显示设备。

对在透反性电极中所含的反射性区域(下文简称为“反射区域”)没有特别限制，所以其可以是金属，例如铝、银、金、铬和铂；含有一种或多种这些金属的合金；氧化物，例如氧化镁；介电材料的多层膜，显示选择性反射性的液晶膜，和它们的组合。这些反射层可以是平面或曲面的，可以是通过在其表面上形成不规则部而具有扩散反射性的那些，具有作为位于观察侧对面的电极基材之上的电极的功能的那些，或者任何它们的组合。

本发明的垂直取向型液晶显示设备可以具有除上述之外的元件。例如，滤色器的使用使得可以生产彩色液晶显示器，其能提供具有改进色纯度的多色或全色图象。

接着，将描述本发明的有机电致发光设备(有机EL显示设备)。通常，EL显示设备包含发光剂(有机电致发光发光剂)，其通过在透明基材上按照透明电极、有机发光层和金属电极的顺序层合而形成。有机发光层是各种有机膜的层合材料，例如已经知道是各种结构，例如三苯基胺衍生物的空穴注入层和荧光有机固体(例如蒽)的发光层的层合材料；这种发光层与苝衍生物的电子注入层的层合材料，以及这种空穴注入层、发光层和电子注入层的层合材料。

有机EL显示设备在以下原理的基础上发光：当电压被施加到透明电极和金属电极上时，引起要注入有机发光层中的空穴和电子，通过空穴和电子再偶合所产生的能量激发了荧光物质，并在激发的荧光物质返回基态时发光。再偶合与常规二极管的机理是相同的。由此可见，电流和发光强度显示强的非线性，并伴随着向施加电压的矫正特性。

在有机EL显示设备中，至少电极之一必须是透明的，从而取出在有机发光层中发出的光，因此由透明导电材料例如氧化铟锡(ITO)形成的透明电极通常用作阳级。同时，由于重要的是对于阴极使用功函数小的物质以便电子容易注入并因此增加发光效率，使用金属电极例如Mg-Ag和Al-Li。

在具有上述结构的有机EL显示设备中，有机发光层由厚度为约10nm的极薄的膜形成。有机发光层因此还基本完全地透射光，这与透明电极相似。结果，由于在非发光模式期间，入射穿过透明基材的光透射穿过透明电极和有机发光层，并然后在金属电极上反射并随后再次在透明基材的表面上出现，所以当从外面观看时，有机EL显示设备的显示表面看起来象镜面。

在有机EL显示设备中(其中在施加电压时发光的有机发光层在其顶部表面具有透明电极和在其底部表面具有金属电极)，可以在透明电极的顶部表面侧提供偏振膜，并在透明电极和偏振膜之间提供延迟膜。

延迟膜和偏振膜具有将外部入射并在金属电极上反射的光极化的作用，并因此具有不使金属电极的镜面表面在该作用下可见的作用。特别是，当延迟膜用1/4波片形成并且将由偏振膜和延迟膜的偏振方向形成的角度调节到π/4时，金属电极的镜面表面可以被完全屏蔽。

也就是说，对于环境光入射有机EL显示设备的情况，仅仅线性偏振组分透射通过，这是由于起偏振器的存在。这种线性偏振光由于延迟膜的存在而变成椭圆偏振光，但是特别是当延迟膜是1/4波片和由偏振膜和延迟膜的起偏振方向形成的角度调节到π/4时，变成圆形偏振光。

圆形偏振光在透射通过透明基材、透明电极和有机薄膜，在金属电极上反射，并透射穿过有机薄膜、透明电极和透明基材之后，在延迟膜上再次变成线性偏振光。线性偏振光与偏振膜的偏振方向正交，因此不能透射穿过。结果，金属电极的镜面可以被完全屏蔽。

含有本发明垂直取向液晶膜的偏振膜可以合适地用于有机EL显示设备。

工业应用性

本发明提供了具有优异耐热性、高刚性和优异机械强度的垂直取向液晶膜，其通过将含有侧链液晶聚合物的液晶材料以取向状态固定而生产，其中侧链液晶聚合物是通过将具有氧杂环丁烷基的新型(甲基)丙烯酸型化合物聚合而获得的。液晶膜可以用作用于各种图象显示设备的光学膜，例如液晶显示设备、有机EL显示设备和PDP。

进行本发明的最佳方式

在以下实施例中进一步描述本发明，但是不限制本发明。

在实施例中使用的分析方法如下。

(1)¹H-NMR检测

将化合物溶解在氘化氯仿中，并通过¹H-NMR在400MHz检测(INOVA-400，由Variant Co.Ltd.生产)。

(2)GPC检测

GPC检测用于测定液晶聚合物的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)，其中将化合物溶解在四氢呋喃中，并使用8020GPC系统，其由TOSOH CORPORATIO生产，配备有串联连接的TSK-GEL、Super H1000、Super H2000、Super H3000和Super H4000，四氢呋喃用作洗脱溶剂。聚苯乙烯用作校准分子量的标准。

(3)显微镜观察

使用Olympus BH2偏振显微镜观察液晶取向状态。

(4)液晶膜的参数检测

使用由Oji Scientific Instruments生产的自动双折射分析仪KOBRA21ADH进行检测。

[实施例1]

通过自由基聚合合成下式(8)所示的液晶聚合物。相对于聚苯乙烯的分子量，Mn＝8000，Mw＝15000。式(8)表示了单体的结构比例，但是不代表嵌段共聚物。这也适用于下面的式(9)-(13)。

在9ml环己酮中溶解1.0g的式(8)聚合物，然后在暗处加入0.1g的六氟锑酸三芳基硫鎓的50％碳酸亚丙酯溶液(由Aldrich Co.生产的试剂)，并用孔径为0.45微米的聚四氟乙烯滤纸过滤不溶物，从而获得液晶材料溶液。

如下制备取向基材。

将厚度为38微米的聚对苯二甲酸乙二酯膜(由Toray IndustriesInc.生产)切成15cm方块，并用5重量％的烷基改性聚乙烯醇(MP-203，由KURARAY CO.LTD.生产)的溶液旋涂(溶剂是水与异丙醇按照1∶1重量比的混合溶剂)。涂膜在保持为50℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于120℃加热10分钟。所得PVA层的厚度是1.2微米。PVA层用尼龙布摩擦。圆周速度比(摩擦布的移动速度/基材膜的移动速度)设定为4。

在所得的取向基材上旋涂如上获得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于150℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于60℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用600mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料。

因为用作基材的聚对苯二甲酸乙二酯膜具有大的双折射并进而对于光学膜而言不是优选的，所以在取向基材上的所得液晶膜(固化的液晶材料层)经由紫外固化型粘合剂被转移到三乙酰基纤维素(TAC)膜上。更具体地说，将厚度为5微米的粘合剂涂到位于聚对苯二甲酸乙二酯膜上的固化液晶材料层上，并与TAC膜层合。在层合材料进行来自TAC膜侧的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放聚对苯二甲酸乙二酯膜。

通过偏振显微镜观察所得的光学膜(PVA层/液晶层/粘合剂层/TAC膜)，确定了该膜以单相畴均匀取向的状态取向，没有倾斜。通过锥光偏振仪观察光学膜，确定了这种取向是具有正单轴折射结构的垂直取向。通过使用KOBRA21ADH检测，发现TAC膜和液晶层的结合具有在平面方向的延迟(Re)为0.5nm，在厚度方向上的延迟(Rth)为-150nm。TAC膜本身具有负的单轴性，在平面方向的延迟为-0.5nm，在厚度方向上的延迟为+40nm。所以，估算液晶层本身具有的Re为0nm，Rth为-190nm。

此外，仅仅从光学膜上刮下液晶材料部分，并使用DSC检测其玻璃化转变温度。结果，发现玻璃化转变温度为100℃。该膜的液晶材料表面的铅笔硬度是约2H，由此确定该膜具有足够的硬度。

[实施例2]

通过自由基聚合合成下式(9)所示的液晶聚合物。相对于聚苯乙烯的分子量，Mn＝6000，Mw＝12000。

合成了由式(10)所示的具有氧杂环丁烷基的低分子量液晶化合物。

在9ml二甘醇二甲醚中溶解0.8g的式(9)聚合物和0.2g的式(10)化合物，然后在暗处加入0.1g的六氟锑酸三芳基硫鎓的50％碳酸亚丙酯溶液(由Aldrich Co.生产的试剂)和少量的基于氟的表面活性剂，并用孔径为0.45微米的聚四氟乙烯滤纸过滤不溶物，从而获得液晶材料溶液。

如下制备取向基材。

将厚度为50微米的聚萘二甲酸乙二酯膜(由Teijin Dupont FilmsJapan Ltd.生产)切成15cm方块，并用5重量％的烷基改性聚乙烯醇(MP-102，由KURARAY CO.LTD.生产)的溶液旋涂(溶剂是水与异丙醇按照1∶1重量比的混合溶剂)。涂膜在保持为50℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于150℃加热5分钟。所得PVA层的厚度是0.8微米。PVA层用尼龙布摩擦。圆周速度比(摩擦布的移动速度/基材膜的移动速度)设定为10。

在所得的取向基材上旋涂如上获得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于150℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于60℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用400mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料。

因为用作基材的聚萘二甲酸乙二酯膜具有大的双折射并进而对于光学膜而言不是优选的，所以在取向基材上的所得液晶膜经由紫外固化型粘合剂被转移到聚碳酸酯膜上，所述聚碳酸酯膜具有在平面方向上的延迟为140nm。更具体地说，将厚度为5微米的粘合剂涂到位于聚萘二甲酸乙二酯膜上的固化液晶材料层上，并与聚碳酸酯膜层合。在层合材料进行来自聚碳酸酯膜侧的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放PVA层和聚萘二甲酸乙二酯膜。

所得的光学膜(液晶层/粘合剂层/聚碳酸酯膜)具有在平面方向的延迟(Re)为140nm并具有双轴性。如实施例1中所述那样，当将液晶层转移到在平面中不具有各向异性的TAC膜时，估算液晶层本身具有的Rth为-120nm。

将两片这种在聚碳酸酯膜上形成的液晶膜各自放置在可商购的IPS型液晶电视上，使之位于上偏振膜和液晶盒之间，和位于下偏振膜和液晶盒之间。结果，与不具有该液晶膜的IPS型电视相比，发现视角扩大，即使当倾斜观看电视时也提供了更优异的图象。

如图1所示，将一片这种在聚碳酸酯膜上形成的液晶膜(光学膜：垂直取向型液晶膜b和聚碳酸酯膜c)放置在可商购的IPS型液晶电视(其中背光f、下偏振膜e、IPS型液晶盒d和上偏振膜a按照此顺序层合)中，从而位于上偏振膜a和液晶盒d之间。结果，与不具有该光学膜的IPS型电视相比，发现视角扩大，即使当倾斜观看电视时也提供了更优异的图象。

[实施例3]

合成下式(11)所示的液晶聚合物。相对于聚苯乙烯的分子量，Mn＝11000，Mw＝20000。

在9ml环己酮中溶解1.0g的式(11)聚合物，然后在暗处加入0.05g的光引发剂SP-172(由ADEKA CORPORATION生产)，并用孔径为0.45微米的聚四氟乙烯滤纸过滤不溶物，从而获得液晶材料溶液。

如下制备取向基材。

将5重量％式(12)所示的聚酰胺的N-甲基吡咯烷酮溶液(η＝0.4)旋涂到厚度为0.7mm的15cm正方形硼硅酸盐玻璃上。涂覆的玻璃在保持为80℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于120℃加热10分钟。

在所得的取向基材上旋涂如上获得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于140℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于70℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用300mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料。

通过偏振显微镜观察所得的在玻璃基材上的光学膜，确定了该膜以单相畴均匀垂直液晶取向的状态取向，没有倾斜。使用KOBRA21ADH测得的延迟(Rth)为-250nm。

[实施例4]

在TAC膜(厚度80微米)上形成的并在400-700nm范围内显示圆形偏振二色性的胆甾醇型液晶层(厚度5微米)上，经由丙烯酸粘性粘合剂的粘性粘合剂层(厚度25微米)层合由实施例3获得的垂直取向液晶膜。在液晶膜上，经由相同丙烯酸粘性粘合剂的粘性粘合剂层(厚度25微米)层合通过拉伸聚碳酸酯膜制得的1/4波片(平面中的延迟为130nm)(厚度：60微米)，从而制备增亮膜。

如图2所示，所得的增亮膜n(胆甾醇型液晶膜m，垂直取向液晶膜k，1/4波片j)被放置在可商购的液晶显示器(其中背光v、下偏振膜i、液晶盒h和上偏振膜g按照此顺序层合)中，从而位于背光v和下偏振膜i之间。结果，发现与不含增亮膜n的液晶显示设备相比，亮度图象提高了30％。

[实施例5]

如下制备取向基材。

将厚度为38微米的聚对苯二甲酸乙二酯膜(由Toray IndustriesInc.生产)切成15cm方块，并用5重量％的烷基改性聚乙烯醇(MP-203(PVA)，由KURARAY CO.LTD.生产)的溶液旋涂(溶剂是水与异丙醇按照1∶1重量比的混合溶剂)。涂膜在保持为50℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于120℃加热10分钟。PVA层用尼龙布摩擦。所得PVA层的厚度是1.2微米。圆周速度比(摩擦布的移动速度/基材膜的移动速度)设定为4。

在所得的取向基材上旋涂如实施例1获得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于150℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于60℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用600mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料(垂直取向液晶层的厚度：0.8微米)。

因为用作基材的聚对苯二甲酸乙二酯膜具有大的双折射并进而对于光学膜而言不是优选的，所以在取向基材上的所得液晶膜经由紫外固化型粘合剂被转移到三乙酰基纤维素(TAC)膜上。更具体地说，将厚度为5微米的粘合剂涂到位于聚萘二甲酸乙二酯膜上的固化液晶材料层上，并与TAC膜层合。在层合材料进行来自TAC膜侧的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放聚对苯二甲酸乙二酯膜。

通过正交尼科尔棱镜偏振显微镜观察所得的光学膜(PVA层/液晶层/粘合剂层/TAC膜)，确定了该膜以单相畴均匀取向的状态取向，没有倾斜。通过锥光偏振仪观察光学膜，确定了这种取向是具有正单轴折射结构的垂直取向。通过用正交尼科尔棱镜偏振显微镜相似地观察倾斜放置并且使光线倾斜入射的膜，确定了光透射穿过该膜。使用KOBRA21ADH检测该膜的光学延迟。使检测光相对于样品表面垂直或倾斜入射，获得光学延迟和检测光入射角的图表。从该图表确定该膜是垂直取向的。在垂直取向中，在与样品表面垂直的方向上的延迟(前缘延迟)基本上是0。当从相对于液晶层的慢轴方向而言的倾斜方向检测该样品的延迟时，能够确定形成了垂直取向，这是因为延迟值随着检测光入射角的增加而增加。从上述评价，液晶层的垂直取向性是优异的。

垂直取向液晶膜的Nx1、Ny1和Nz1分别是1.54、1.54和1.73。

此外，仅仅从层合膜上刮下液晶材料部分，并使用DSC检测其玻璃化转变温度。结果，发现玻璃化转变温度为100℃。该膜的液晶材料表面的铅笔硬度是约2H，由此确定该膜具有足够的硬度。

在取向基材上的液晶层经由紫外固化型粘合剂被转移到延迟膜上，所述延迟膜通过拉伸在平面方向上的延迟为140nm的聚碳酸酯膜(由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产，厚度：40微米，Nx2：1.5930，Ny2：1.5887，Nz2：1.5883)来生产。更具体地说，将粘合剂涂到位于聚对苯二甲酸乙二酯膜上的固化液晶材料层上，并与聚碳酸酯膜层合。在层合材料经受来自聚碳酸酯膜侧的400mJ/cm²的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放PVA层和聚对苯二甲酸乙二酯膜，从而获得层合延迟膜，其中垂直取向液晶层和聚碳酸酯拉伸膜根据本发明进行层合。

所得的层合延迟膜(垂直取向液晶膜/粘合剂层/聚碳酸酯膜)具有在平面方向的延迟(Re3)为140nm并具有双轴性。

如图1所示，将一片这种层合延迟膜放置在可商购的IPS型液晶电视(其中背光、下偏振膜、IPS型液晶盒和上偏振膜按照此顺序层合)中，从而位于上偏振膜和液晶盒之间。结果，与不具有该层合延迟膜的IPS型电视相比，发现视角扩大，即使当倾斜观看电视时也提供了更优异的图象。

[实施例6]

如下制备取向基材。

将通过拉伸在平面方向上的延迟为140nm的聚碳酸酯膜(由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产，厚度：40微米，Nx2：1.5930，Ny2：1.5887，Nz2：1.5883)所生产的延迟膜切成15cm方块，并用5重量％的烷基改性聚乙烯醇(MP-203(PVA)，由KURARAY CO.LTD.生产)的溶液旋涂(溶剂是水与异丙醇按照1∶1重量比的混合溶剂)。涂膜在保持为50℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于120℃加热10分钟。PVA层用尼龙布摩擦。所得PVA层的厚度是1.2微米。圆周速度比(摩擦布的移动速度/基材膜的移动速度)设定为4。

在所得的取向基材上旋涂从实施例1制得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于150℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于60℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用600mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料(垂直取向液晶层的厚度：0.8微米)，从而获得层合延迟膜，其中垂直取向液晶膜和聚碳酸酯拉伸膜根据本发明进行层合。

为了确定所得的液晶层形成优异的垂直取向，将液晶层/PVA层/聚碳酸酯拉伸膜上的液晶层经由紫外固化型粘合剂转移到TAC膜上。更具体地说，将厚度为5微米的粘合剂涂到位于PVA层上的固化液晶材料层上，并与TAC膜层合。在层合材料经受来自TAC膜侧的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放PVA/聚碳酸酯拉伸膜。

通过正交尼科尔棱镜偏振显微镜观察所得的层合膜(液晶层/粘合剂层/TAC膜)，确定了该膜以单相畴均匀取向的状态取向，没有倾斜。通过锥光偏振仪观察光学膜，确定了这种取向是具有正单轴折射结构的垂直取向。通过用正交尼科尔棱镜偏振显微镜相似地观察倾斜放置并且使光线倾斜入射的膜，确定了光透射穿过该膜。使用KOBRA21ADH检测该膜的光学延迟。使检测光相对于样品表面垂直或倾斜入射，获得光学延迟和检测光入射角的图表。从该图表确定该膜是垂直取向的。在垂直取向中，在与样品表面垂直的方向上的延迟(平面延迟)基本上是0。当从相对于液晶层的慢轴方向而言的倾斜方向检测该样品的延迟时，能够确定形成了垂直取向，这是因为延迟值随着检测光入射角的增加而增加。从上述评价，液晶层的垂直取向性是优异的。

垂直取向液晶膜的Nx1、Ny1和Nz1分别是1.54、1.54和1.73。

此外，仅仅从层合膜上刮下液晶材料部分，并使用DSC检测其玻璃化转变温度。结果，发现玻璃化转变温度为100℃。该膜的液晶材料表面的铅笔硬度是约2H，由此确定该膜具有足够的硬度。

所得的层合延迟膜(垂直取向液晶层/PVA层/聚碳酸酯膜)具有在平面方向的延迟(Re3)为140nm并具有双轴性。

如图1所示，将一片这种层合延迟膜放置在可商购的IPS型液晶电视(其中背光、下偏振膜、IPS型液晶盒和上偏振膜按照此顺序层合)中，从而位于上偏振膜和液晶盒之间。结果，与实施例1类似，与不具有所述膜的IPS型电视相比，发现视角扩大，即使当倾斜观看电视时也提供了更优异的图象。

[实施例7]

在TAC膜(厚度80微米)上形成的并在400-700nm范围内显示圆形偏振二色性的胆甾醇型液晶层(厚度5微米)上，经由丙烯酸粘性粘合剂的粘性粘合剂层(厚度25微米)层合厚度为50微米的延迟膜(在该延迟膜中由实施例1获得垂直取向液晶膜)和聚碳酸酯拉伸膜的延迟膜(前缘延迟：140nm)，从而制备根据本发明的增亮膜。

如图2所示，所得的增亮膜被放置在可商购的液晶显示器(其中背光、下偏振膜、液晶盒和上偏振膜按照此顺序层合)中，从而位于背光和下偏振膜之间。结果，发现与不含增亮膜的液晶显示设备相比，亮度图象提高了30％。

[对比实施例1]

通过将5重量份的下式(13)表示的侧链液晶聚合物(为方便起见用嵌段聚合物形式表示，在该式中的数字表示单体单元的mol％，重均分子量是5000)、20重量份的显示向列液晶相的光聚合性液晶化合物(Paliocolor LC242，由BASF Ltd.生产)和5重量份(基于光聚合性液晶化合物计的比例)的光聚合引发剂(IRGACURE 907，由CibaSpecialty Chemicals生产)溶解在75重量份的环己酮中制得溶液。用孔径为0.45微米的聚四氟乙烯滤纸过滤该溶液以除去不溶物，从而获得液晶材料溶液。

将所得的液晶溶液旋涂到按照与实施例1相似方式生产的取向基材上。将已涂覆的基材于80℃加热2分钟，然后立即冷却到室温，从而使液晶材料层垂直取向并使该层玻璃固化，保持取向以固定垂直取向液晶层。固定的垂直取向液晶层用紫外光辐照，从而形成垂直取向液晶膜(厚度：1.0微米)。

仅仅刮下所得垂直取向液晶膜的液晶材料部分，并使用DSC检测其玻璃化转变温度。结果，发现玻璃化转变温度为80℃。该膜的液晶材料表面的铅笔硬度是约2B，由此确定该膜具有低硬度。

[实施例8]

如下制备取向基材。

将厚度为38微米的聚萘二甲酸乙二酯膜(由Toray IndustrialsInc.生产)切成15cm方块，并用5重量％的烷基改性聚乙烯醇(MP-203，由KURARAY CO.LTD.生产)的溶液旋涂(溶剂是水与异丙醇按照1∶1重量比的混合溶剂)。涂膜在保持为50℃的电热板上干燥30分钟，并在烘箱中于120℃加热10分钟。PVA层用尼龙布摩擦。所得PVA层的厚度是1.2微米。圆周速度比(摩擦布的移动速度/基材膜的移动速度)设定为4。

在所得的取向基材上旋涂在实施例1中制得的液晶材料溶液。已涂覆的取向基材在保持为60℃的电热板上干燥10分钟，并在烘箱中于150℃加热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在已于60℃加热的铝板上，使之接触，并使用高压汞灯用600mJ/cm²的紫外光辐照(在365nm测量)，从而固化液晶材料。

因为用作基材的聚萘二甲酸乙二酯膜具有大的双折射并进而对于光学膜而言不是优选的，所以在取向基材上的所得液晶膜经由紫外固化型粘合剂被转移到三乙酰基纤维素(TAC)膜上，更具体地说，将厚度为5微米的粘合剂涂到位于聚萘二甲酸乙二酯膜上的固化液晶材料层上，并与TAC膜层合。在层合材料经受来自TAC膜侧的紫外光辐照以固化粘合剂之后，释放聚萘二甲酸乙二酯膜。

通过偏振显微镜观察所得的光学膜(PVA层/液晶层/粘合剂层/TAC膜)，确定了该膜以单相畴均匀取向的状态取向，没有倾斜。通过锥光偏振仪观察光学膜，确定了这种取向是具有正单轴折射结构的垂直取向。通过使用KOBRA21ADH检测，发现TAC膜和液晶膜的结合具有在平面方向的延迟(Re1)为0.5nm，在厚度方向上的延迟(Rth1)为-50nm。TAC膜本身具有负的单轴性，在平面方向的延迟为0.5nm，在厚度方向上的延迟为+40nm。所以，估算液晶层本身具有的Re为0.5nm，Rth为-90nm。

[实施例9]

按照实施例8所述的方法制备光学膜，不同的是垂直取向液晶膜的厚度变为1.0微米。通过使用KOBRA21ADH检测，发现TAC膜和液晶层的结合具有在平面方向的延迟(Re1)为0.5nm，在厚度方向上的延迟(Rth1)为-125nm。TAC膜本身具有负的单轴性，在平面方向的延迟为0.5nm，在厚度方向上的延迟为+40nm。所以，估算液晶层本身具有的Re1为0.5nm，Rth1为-165nm。

[实施例10]

按照实施例8所述的方法制备光学膜，不同的是垂直取向液晶膜的厚度变为0.9微米。通过使用KOBRA21ADH检测，发现TAC膜和液晶层的结合具有在平面方向的延迟(Re1)为0.5nm，在厚度方向上的延迟(Rth1)为-95nm。TAC膜本身具有负的单轴性，在平面方向的延迟为0.5nm，在厚度方向上的延迟为+40nm。所以，估算液晶层本身具有的Re1为0.5nm，Rth1为-135nm。

[实施例11]

下面将参考图3和4描述实施例11的垂直取向型液晶显示设备。

在基材1上形成具有高透射性的由ITO层形成的透明电极3，在基材2上形成对电极4。在透明电极3和对电极4之间夹有用显示负介电各向异性的液晶材料形成的液晶层5。

在液晶层5和透明电极3和对电极4之间的接触表面上，形成垂直取向膜(没有显示)，至少其中一层已经经过取向处理，例如在涂覆后摩擦。

在液晶层5中的液晶分子具有1度的斜角，这是由于取向处理，例如在取向膜上摩擦。

由于使用了显示负介电各向异性的液晶材料用于液晶层5，所以在透明电极3和对电极4之间施加电压时，液晶分子向平行方向倾斜。

作为用于液晶层5的液晶材料，使用具有折射指数各向异性的液晶材料，其中Ne(对非寻常光线的折射指数)＝1.561，No(对寻常光线的折射指数)＝1.478，且ΔN(Ne-No)＝0.083。

线性偏振膜7(厚度约为180微米，SQW-862，由Sumitomo ChemicalCo.Ltd.生产)布置在垂直取向型液晶盒6的显示侧之上(图的上侧)。在上线性偏振膜7和液晶盒6之间是第三光学各向异性元件8(ARTON，由JSR Corporation生产)、第一光学各向异性元件(ZEONOR，由ZEONCorporation生产)和在实施例8中制得的垂直取向液晶膜10。线性偏振膜11(厚度约为180微米，SQW-862，由Sumitomo Chemical Co.Ltd.生产)布置在垂直取向型液晶盒6的后侧之下(图的下侧)。在下线性偏振膜11和液晶盒6之间是另一个第三光学各向异性元件12(ARTON，由JSR Corporation生产)、另一个第一光学各向异性元件13(ZEONOR，由ZEON Corporation生产)和在实施例1中制得的垂直取向液晶膜14。

第一光学各向异性元件9、13各自用在平面中具有光轴和正单轴光学各向异性的光学元件形成。将线性偏振膜7、11的吸收轴取向分别设定为在平面中的45度和135度，如图4中的箭头所示。第一光学各向异性元件9、13的慢轴取向分别设定为90度和0度，如图4中的箭头所示，并且它们具有在平面中的延迟Re2为137.5nm。

第三学各向异性元件8、12各自具有在平面中的延迟Re4为基本0nm，在厚度方向上的延迟为130nm。

垂直取向液晶膜10、14各自具有在平面中的延迟Re1为0.5nm和在厚度方向上的延迟Rth1为-50nm。

图5显示了所有方向上的对比度，由黑色图象0V和白色图象5V的透射比“(白色图象)/(黑色图象)”定义。同心圆表示相同的视角，且在各圆之间的间隔各自表示20度。所以，最外的圆表示80度。

[实施例12]

下面将参考图6和7描述实施例12的垂直取向型液晶显示设备。

按照实施例11的方法生产垂直取向型液晶显示设备，不同的是使用在实施例9中制备的垂直取向液晶膜将实施例11中所用的第一光学各向异性元件9、13(ZEONOR，由ZEON Corporation生产)转变成具有负光学各向异性的那些，并且排除了第三光学各向异性元件8、12。

将线性偏振膜7、11的吸收轴取向分别设定为在平面中的45度和135度，如图7中的箭头所示。第一光学各向异性元件9、13的慢轴取向分别设定为90度和0度，如图7中的箭头所示，并且它们具有在平面中的延迟Re2为137.5nm，其中NZ系数＝2.5。

垂直取向液晶膜10、14各自具有在平面中的延迟Re1为0.5nm和在厚度方向上的延迟Rth1为-125nm。

图8显示了所有方向上的对比度，由黑色图象0V和白色图象5V的透射比“(白色图象)/(黑色图象)”定义。同心圆表示相同的视角，且在各圆之间的间隔各自表示20度。所以，最外的圆表示80度。

[实施例13]

下面将参考图9和10描述实施例13的垂直取向型液晶显示设备。

在基材1上形成具有高反射性的由Al层形成的反射电极15和具有高透射性的由ITO层形成的透明电极3，在基材2上形成对电极4。在反射和透明电极15、3和对电极4之间夹有由显示负介电各向异性的液晶材料形成的液晶层5。

在液晶层5和反射和透明电极15、3和对电极4之间的接触表面上，形成垂直取向膜(没有显示)，至少其中一层已经经过取向处理，例如在涂覆后摩擦。

在液晶层5中的液晶分子具有1度的斜角，这是由于取向处理，例如在取向膜上摩擦。

由于使用了显示负介电各向异性的液晶材料用于液晶层5，所以在反射和透明电极15、3和对电极4之间施加电压时，液晶分子向平行方向倾斜。

作为用于液晶层5的液晶材料，使用与实施例10中相同的材料。

线性偏振膜7(厚度约为180微米，SQW-862，由Sumitomo ChemicalCo.Ltd.生产)布置在垂直取向型液晶盒16的显示侧之上(图的上侧)。在上线性偏振膜7和液晶盒16之间是第三光学各向异性元件8(ARTON，由JSR Corporation生产)、第一光学各向异性元件9(ZEONOR，由ZEONCorporation生产)、第二光学各向异性元件17(ZEONOR，由ZEONCorporation生产)和在实施例10中制得的垂直取向液晶膜10。线性偏振膜11(厚度约为180微米，SQW-862，由Sumitomo Chemical Co.Ltd.生产)布置在垂直取向型液晶盒16的后侧之下(图的下侧)。在下线性偏振膜11和液晶盒16之间是另一个第三光学各向异性元件12(ARTON，由JSR Corporation生产)、另一个第一光学各向异性元件13(ZEONOR，由ZEON Corporation生产)、另一个第二光学各向异性元件18(ZEONOR，由ZEON Corporation生产)和在实施例10中制得的垂直取向液晶膜14。

第一光学各向异性元件9、13和第二光学各向异性元件17、18各自用在平面中具有光轴和正单轴各向异性的光学元件形成。将线性偏振膜7、11的吸收轴取向分别设定为在平面中的15度和105度，如图10中的箭头所示。第一光学各向异性元件9、13的慢轴取向分别设定为90度和0度，如图10中的箭头所示，并且它们具有在平面中的延迟Re2为137.5nm。第二光学各向异性元件17、18的慢轴取向分别设定为30度和120度，如图10中的箭头所示，并且它们具有在平面中的延迟Re 3为275nm。

第三学各向异性元件8、12各自具有在平面中的延迟Re4为基本0nm，在厚度方向上的延迟Rth为105nm。

垂直取向液晶膜10、14各自具有在平面中的延迟Re1为0.5nm和在厚度方向上的延迟Rth1为-95nm。

图11显示了所有方向上的对比度，由黑色图象0V和白色图象5V的透射比“(白色图象)/(黑色图象)”定义。同心圆表示相同的视角，且在各圆之间的间隔各自表示20度。所以，最外的圆表示80度。

[对比实施例2]

按照实施例11的方法生产图12所示的垂直取向型液晶显示设备，不同的是不使用垂直取向液晶膜10、14。

图13显示在各元件中的角度关系。

图14显示了所有方向上的对比度，由黑色图象0V和白色图象5V的透射比“(白色图象)/(黑色图象)”定义。同心圆表示相同的视角，且在各圆之间的间隔各自表示20度。所以，最外的圆表示80度。

从上述图5和8中所有方向上的对比度轮廓与图14中的那些之间的比较可见，当使用垂直取向液晶膜时能够获得更宽的视角特性。

[对比实施例3]

按照实施例13的方法生产图15所示的透反性(transflective)垂直取向型液晶显示设备，不同的是不使用垂直取向液晶膜10、14。

图16显示在各元件中的角度关系。

图17显示了所有方向上的对比度，由黑色图象0V和白色图象5V的透射比“(白色图象)/(黑色图象)”定义。同心圆表示相同的视角，且在各圆之间的间隔各自表示20度。所以，最外的圆表示80度。

从所述图11中所有方向上的对比度轮廓与图17中的那些之间的比较可见，当使用垂直取向液晶膜时能够获得更宽的视角特性。

[附图简述]

图1是显示在实施例2、5和6中所用液晶显示设备的示意图。

图2是显示在实施例4和7中所用液晶显示设备的示意图。

图3是实施例8的垂直取向型液晶显示器的截面示意图。

图4是实施例8的垂直取向型液晶显示器的各元件的角度关系的平面示意图。

图5是当从所有方向观看实施例8的垂直取向型液晶显示器时的对比度。

图6是实施例9的垂直取向型液晶显示器的截面示意图。

图7是实施例9的垂直取向型液晶显示器的各元件的角度关系的平面示意图。

图8是当从所有方向观看实施例9的垂直取向型液晶显示器时的对比度。

图9是实施例10的透反性垂直取向型液晶显示器的截面示意图。

图10是实施例10的透反性垂直取向型液晶显示器的各元件的角度关系的平面示意图。

图11是当从所有方向观看实施例10的透反性垂直取向型液晶显示器时的对比度。

图12是对比实施例2的垂直取向型液晶显示器的截面示意图。

图13是对比实施例2的垂直取向型液晶显示器的各元件的角度关系的平面示意图。

图14是当从所有方向观看对比实施例2的垂直取向型液晶显示器时的对比度。

图15是对比实施例3的透反性垂直取向型液晶显示器的截面示意图。

图16是对比实施例3的透反性垂直取向型液晶显示器的各元件的角度关系的平面示意图。

图17是当从所有方向观看对比实施例3的透反性垂直取向型液晶显示器时的对比度。

符号解释：

a、g   上偏振膜

b、k   垂直取向液晶膜

c      聚碳酸酯膜

d      IPS型液晶盒

e、i   下偏振膜

f、v   背光

h      液晶盒

j      1/4波片

m      胆甾醇型取向膜

n      增亮膜

o、r   扩散膜

p、q   冷凝器

s      导光板

t      反射器

u      灯

1、2   基材

3      透明电极

4      对电极

5      液晶层(垂直取向)

6      垂直取向型液晶盒

7、11  线性偏振膜

8、12  第三光学各向异性元件

9、13  第一光学各向异性元件

10、14 垂直取向型液晶膜

15     反射电极

16     透反性垂直取向型液晶盒

17、18 第二光学各向异性元件

Claims (11)

1.图象显示设备，其包含：

层合延迟膜，其含有液晶层，该液晶层含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定；和整体层合在液晶膜上的具有延迟功能的拉伸膜，且满足以下条件：

[3]0nm≤Re1≤50nm

[4]-500nm≤Rth1≤-30nm

[5]30nm≤Re2≤500nm

[6]30nm≤Rth2≤200nm

其中Re1和Re2分别表示在垂直取向液晶层的平面中和在具有延迟功能的拉伸膜的平面中的延迟值，Rth1和Rth2分别表示在垂直取向液晶层的厚度方向上和在具有延迟功能的拉伸膜的厚度方向上的延迟值，且Re1、Re2、Rth1、Rth2分别定义为Re1＝(Nx1-Ny1)xd1[nm]、Re2＝(Nx2-Ny2)xd2[nm]、Rth1＝(Nx1-Nz1)xd1[nm]、Rth2＝(Nx2-Nz2)xd2[nm]，其中d1和d2分别表示垂直取向液晶层的厚度和具有延迟功能的拉伸膜的厚度，Nx1和Ny1表示在垂直取向液晶层的平面中的主折射指数，Nx2和Ny2表示在具有延迟功能的拉伸膜的平面中的主折射指数，Nz1和Nz2表示在垂直取向液晶层的厚度方向上的主折射指数和在具有延迟功能的拉伸膜的厚度方向上的主折射指数，且Nz1＞Nx1≥Ny1和Nx2＞Ny2，或

增亮膜，其包含所述的层合延迟膜，其中具有延迟功能的拉伸膜在平面中的延迟值(Re2)是在100-170nm范围内，且至少一种胆甾醇型液晶膜层合在层合延迟膜上。

2.用于垂直取向型液晶显示设备的视角补偿器，其含有垂直取向液晶膜，该液晶膜含有液晶物质，该液晶物质含有具有氧杂环丁烷基的侧链液晶化合物作为组分，当该液晶物质处于液晶态时，在取向基材上垂直地取向，并通过使氧杂环丁烷基反应而以垂直取向方式固定，且满足以下条件：

[7]0nm≤Re1≤20nm

[8]-500nm≤Rth1≤-30nm

其中Re1代表在垂直取向液晶膜的平面中的延迟值，Rth1代表在垂直取向液晶膜的厚度方向上的延迟值，Re1和Rth1各自定义为Re＝(Nx1-Ny1)xd1[nm]和Rth1＝(Nx1-Nz1)xd1[nm]，其中d1表示垂直取向液晶膜的厚度，Nx1和Ny1表示在垂直取向液晶膜的平面中的主折射指数，Nz1表示在垂直取向液晶层的厚度方向上的主折射指数，且Nz1＞Nx1≥Ny1。

3.垂直取向液晶显示设备，其包含垂直取向型液晶盒，该液晶盒含有一对基材，在基材之间各自具有电极和当不施加电压时与基材表面垂直取向的液晶分子；两个位于液晶盒之上和之下的线性偏振膜；第一光学各向异性元件，该元件显示在平面中的1/4波长延迟，并且位于液晶盒的两个表面和线性偏振膜之间，其中至少一个根据权利要求2的视角补偿器位于线性偏振膜和第一光学各向异性元件之间。

4.根据权利要求3的垂直取向液晶显示设备，其进一步包含第二光学各向异性元件，该元件具有在平面中的1/2波长延迟，并且位于第一光学各向异性元件和视角补偿器之间。

5.根据权利要求3或4的垂直取向液晶显示设备，其进一步包含至少一个第三光学各向异性元件，该元件具有在厚度方向上的负单轴光学各向异性，并且位于第一光学各向异性元件和液晶盒的一个或两个表面之间。

6.根据权利要求3或4的垂直取向液晶显示设备，其中第一光学各向异性元件具有在平面中的1/4波长延迟和在厚度方向上的负双轴光学各向异性。

7.根据权利要求5的垂直取向液晶显示设备，其中第一光学各向异性元件具有在平面中的1/4波长延迟和在厚度方向上的负双轴光学各向异性。

8.根据权利要求3或4的垂直取向液晶显示设备，其中垂直取向型液晶盒的基材之一包含具有反射性的区域和具有透射性的区域。

9.根据权利要求5的垂直取向液晶显示设备，其中垂直取向型液晶盒的基材之一包含具有反射性的区域和具有透射性的区域。

10.根据权利要求6的垂直取向液晶显示设备，其中垂直取向型液晶盒的基材之一包含具有反射性的区域和具有透射性的区域。

11.根据权利要求7的垂直取向液晶显示设备，其中垂直取向型液晶盒的基材之一包含具有反射性的区域和具有透射性的区域。

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