CN101073023A - 光学薄膜、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

光学薄膜、偏振片和液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种新型光学薄膜。该光学薄膜包含含有取向光学元件的光学各向异性层，其中所述光学元件以有序参数在所述光学各向异性层内取向，所述有序参数代表所述光学元件的取向度，并在薄膜厚度方向变化。

Description

光学薄膜、偏振片和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种光学薄膜和使用该光学薄膜的偏振片和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置含有液晶元件和偏振片。偏振片通常具有保护薄膜和偏振薄膜，并且典型地是通过用碘将由聚乙烯醇薄膜构成的偏振薄膜染色、拉伸、并将保护薄膜叠置到其两个表面上而获得的。透射液晶显示装置是通过在液晶元件的两侧粘附偏振片而构建的，偶尔有一个或多个任选安装在其中的具有光学补偿功能的透明薄膜。反射液晶显示装置通常是通过依次安装反射板、液晶元件、一个或多个透明薄膜和偏振片而构建的。液晶元件含有液晶分子、两个包封该液晶分子的基底和对液晶分子施加电压的电极层。液晶元件随液晶分子的取向状态变化而转换“开”和“关”显示，并且既可用于透射型也可用于反射型，其中曾经提出的显示模式包括TN(扭转向列)、IPS(面内转换)、OCB(光学补偿弯曲)和VA(垂直对齐)、ECB(电控制双折射)。
已将具有光学补偿功能的透明薄膜用于各种液晶显示装置以消除图象着色，并扩大视角。拉伸过的双折射薄膜是一种常用选择(例如参见日本特开专利申请“特开平(Tokkaihei)”2-247602)。然而近年来，已提出使用包括透明支持体和其上含盘状(盘状)分子的层的透明薄膜(例如参见日本特开专利申请“特开平”7-191217和欧洲专利0911656)。这种透明薄膜是通过在安装在透明支持体上的取向薄膜上涂布含盘状化合物的组合物，在高于取向温度的温度下使盘状分子取向，并将所得取向状态固定制得的。
盘状化合物通常呈现大的双折射和各种取向形式。使用盘状化合物可以获得常规拉伸过的双折射薄膜从未获得过的光学特性。由于如此多样的取向形式，因此为了使盘状化合物呈现所需的光学特性，必需控制取向状态。
在使用盘状化合物光学补偿TN型或OCB型的液晶元件的例证情形下，通常相信盘状化合物的盘状面的倾斜角(平均倾斜角)优选在液晶化合物层的厚度方向变化，从而获得混合取向(例如参见日本特开专利申请“特开平”7-191217、9-211444和11-316378)。控制取向的方法在制备这类具有光学补偿功能的透明薄膜中是重要的。
发明内容
为了赋予更精确的光学补偿功能，要求光学薄膜呈现相应于液晶面板中液晶取向分布的光学各向异性的分布。液晶面板中液晶的取向分布在液晶面板的厚度方向不均匀。因此就用于这种液晶面板的光学补偿的薄膜而言还必需在薄膜厚度方向的各向异性分布不均匀，以便保证全面的光学补偿。在现有技术中，透明薄膜的光学各向异性层的液晶分子借助于在从与对齐薄膜的界面到与空气的界面的范围内的对齐薄膜(界面处理)来均匀取向，这样很难随意控制薄膜厚度方向的分布。
因此，本发明的一个目的是提供一种液晶显示装置，特别是一种使用TN型的液晶显示装置，其中液晶元件以精确方式光学补偿，以保证甚至在大视角下高的对比度。
本发明的另一目的是提供一种能够光学补偿液晶元件特别是使用TN型的液晶元件，并有利于在大视角下对比度增加的光学薄膜。
一方面，本发明提供了一种光学薄膜，其包含含有取向光学元件的光学各向异性层，其中所述光学元件以有序参数在所述光学各向异性层内取向，所述有序参数代表所述光学元件的取向度，并在薄膜厚度方向变化。
作为本发明的实施方式，提供了：光学薄膜，其中所述有序参数以z的函数S(z)表示，其中所述光学各向异性层的厚度方向是沿着z-轴，z在0-d之间变化，包括两个端点，d是所述光学各向异性层的厚度；并且S(z)是单调递增函数、单调递减函数或它们的混合函数；光学薄膜，其中S(0)、S(d/2)和S(d)的值彼此不同；光学薄膜，其中所述光学各向异性层含有光学元件以有序参数为0取向的区域；一种光学薄膜，其中所述有序参数在0-0.9的范围内变化，包括两个端点。
所述光学元件可以选自盘状或棒状的液晶分子或聚合物分子。
所述光学各向异性层可以由含盘状化合物和/或棒状化合物的组合物形成。并且所述光学各向异性层可以通过向表面涂敷所述组合物形成。
本发明的一个实施方式是光学薄膜，其中所述光学元件是液晶分子，并且所述液晶分子相对于层面以在层厚度方向变化的角度倾斜。
本发明的另一实施方式是光学薄膜，其中所述光学各向异性层是由通过拉伸聚合物薄膜以使所述聚合物分子取向所制得的拉伸薄膜形成的。
光学各向异性层可以通过单轴和/或双轴拉伸聚合物薄膜制得。
聚合物薄膜可以包含选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚-酮、聚酰胺-酰亚胺、聚酯-酰亚胺和聚芳基-醚-酮中的至少一种。
聚合物薄膜可以包含含有脂环结构的聚合物。
光学各向异性层可以由单层或多层组成。
光学薄膜还至少可以包含光漫射层。
另一方面，本发明提供了一种偏振片，其包含偏振薄膜和两个位于所述偏振薄膜的两个表面上的保护薄膜，至少一个保护薄膜是本发明的光学薄膜；一种液晶显示装置，其包含液晶元件和至少一个偏振片，所述偏振片是本发明的偏振片；和一种液晶显示装置，其包含液晶元件、至少一个偏振薄膜和至少一个位于所述液晶元件与所述偏振薄膜之间的本发明的光学薄膜。
应注意的是本说明书中所述的“平行”或“垂直”允许在精确角度附近±5°的公差。与精确角度的公差优选小于4°，更优选小于3°。至于角度，“+”代表顺时针方向，“-”表示逆时针方向。“慢轴”是指赋予最大折射率的方向。“可见光区”是指380nm-780nm的波长范围。折射率是在可见光区于λ＝550nm下测定的，除非另有明确说明。
在本专利说明书中，除非另有明确说明，“偏振片”既包括长偏振片，也包括切割成大小方便安装在液晶显示装置内的偏振片(本专利说明书中的“切割”包括“冲孔”和“剪切”)。在本专利说明书中，“偏振薄膜”和“偏振片”彼此不同，其中“偏振片”是指在“偏振薄膜”的至少一个表面上有保护该偏振薄膜的透明薄膜的叠置物。
附图说明
图1是解释本发明的液晶显示装置的例证结构的示意图；
图2是显示黑色水平显示时液晶显示装置中液晶分子的倾斜角的分布的图；
图3是解释本发明的液晶显示装置中光学补偿的原理的示意图；
图4是解释常规光学薄膜光学补偿的原理的示意图；和
图5是解释本发明的液晶显示装置中光学薄膜的有序参数的分布的示意图。
附图中的标记具有以下含义。
1偏振薄膜
2透射轴
13偏振薄膜的保护薄膜
14面内慢轴
5光学薄膜
5a偏振薄膜侧盘状化合物的分子对称轴的平均取向方向
6基底
7液晶分子
8基底
9光学薄膜
9a偏振薄膜侧的盘状化合物的分子对称轴的平均取向方向
113偏振薄膜的保护薄膜
114面内慢轴
101偏振薄膜
102透射轴
具体实施方式
下面详细描述本发明。
本发明涉及一种光学薄膜，它包含含有取向光学元件的光学各向异性层，其中所述光学元件在光学各向异性层内以在薄膜厚度方向变化的有序参数取向。有序参数表示所述光学元件的取向度。双折射Δn与有序参数S成比例。有序参数的这一特征例如由De Jeu，W.H.在“Ekishono Bussei(Physical Properties of Liquid Crystal)”(由KyoritsuShuppan Co.，Ltd.出版，1991，第40-54页中)有详述。因此通过改变薄膜厚度方向的有序参数可以改变厚度方向的双折射，并因此可以有效地改变厚度方向的光学薄膜的双折射的倾斜角分布。使用本发明的光学薄膜作为液晶显示装置的光学补偿薄膜，可以获得良好的光学补偿，即使当光学薄膜的倾斜角分布与液晶元件内液晶分子的倾斜角分布不一致时也如此。
现在对有序参数进行解释。光学各向异性的呈现需要光学元件的取向。本文所述的光学元件是光学工程中产生折射率各向异性所用的元件，其实例包括在预定温度范围内显示液晶相的盘状或棒状液晶分子、或者通过拉伸等可以取向的聚合物。光学材料的整体双折射(bulkbirefringence)随单个光学元件的固有双折射和光学元件统计取向的程度而变化。例如，由盘状分子构成的光学各向异性层的光学各向异性的大小由引起光学各向异性的主要光学元件盘状化合物的固有双折射、和所述盘状化合物的统计取向度决定。有序参数S是一个表达取向度的已知参数。典型地对没有分布的结晶而言，取向有序参数的值为1，而对完全无规则如液态而言取向有序参数的值为“0”。例如，通常相信向列液晶具有0.6或0.6左右的值。例如在De Jeu，W.H.(作者)，″Ekisho no Bussei(Physical Properties of Liquid Crystal)″，(KyoritsuShuppan Co.，Ltd.出版，1991，第11页)对有序参数S有详细的描述，并且将其通过下面等式表示：
S = 1 2 < 3 cos 2 &theta; - 1 >
其中，θ是取向元件的取向轴的平均方向与每一取向元件的轴之间的角度。
测定有序参数的已知方法包括偏振Raman法、IR法、X射线法、磷光法和声速法。这些测定方法以可归因于被聚焦观察的一个元件的取向的测定值的各向异性为基础，测定取向分布函数或取向系数。这些取向系数中，上述的有序参数S广泛地用作评价取向状态的指数。它详述于Kazuro Nakayama和Akira Kaido，″Kobunshi wo Naraberu(Aligning Polymers)″(Kyoritsu Shuppan Co.，Ltd.，1991，第76-86页)。
接下来，参照附图详细描述本发明。
图1显示本发明的液晶显示装置的例证构造的示意图。图1所示的TN-型液晶显示装置包括含液晶层7的液晶元件，其中在施加电压下，或者换句话说，在黑色状态下液晶引起电场诱导的转换；和将所述液晶元件夹持于其间的基底6、8。基底6、8在它们的面对液晶的表面上经过摩擦，其摩擦方向用箭头RD表示。背面的摩擦方向用虚线箭头表示。安装偏振薄膜1、101以便将液晶元件夹持于其间。偏振薄膜1、101的透射轴2、102彼此垂直地对齐，并且与液晶元件的液晶层7的较近侧的方向RD成90°或0°的角度。在偏振薄膜1、101与液晶元件之间，分别提供偏振薄膜的保护薄膜13、113和光学薄膜5、9。安装保护薄膜13、113以便与各自的相邻偏振薄膜1、101的透射轴2、102的方向垂直或平行地对齐它们的慢轴14、114。本实施方式的光学薄膜5、9是本发明的光学薄膜，各自包括通过取向盘状分子而功能化的光学各向异性层。
图1中所示的液晶元件包括上基底6和下基底8、和其间夹持的由液晶分子7组成的液晶层。基底6、8各自具有在它们的面对液晶分子7的表面(本文后面有时称之为″内表面″)上形成的对齐薄膜(未显示)，以控制以预倾角平行对齐的液晶分子7的取向。基底6、8各自还在它们的内表面上具有通过其对由液晶分子7组成的液晶层施加电压的透明电极(未显示)。在本发明中，液晶层的厚度d(μm)与折射率的乘积Δn·d优选落在0.1-1.5μm的范围内，更优选0.2-1.0μm，甚至更优选0.2-0.5μm，再次更优选0.3-0.5μm。这些范围保证了在施加白色态电压时在白色状态下的高亮度，并因此提供了一种亮的高对比度的显示装置。所用液晶材料没有特别的限制，其中将具有正介电各向异性、与所施加的电场平行地引起液晶分子7响应的任意液晶材料，用于在上基底6与下基底8之间施加电场的实施方式。
就构建成TN-型液晶元件的例证液晶元件而言，在上基底6与下基底8之间可以使用具有正介电各向异性、Δn＝0.08和Δε＝5或5左右的向列液晶材料。液晶层的厚度d没有特别的限制，但是就使用具有上述范围的性能的液晶的情形而言，可以将其调整至4μm或4μm左右。白色状态下的亮度随施加白色状态电压下厚度d与折射率各向异性Δn的乘积Δn·d的值而变化，从而考虑到在白色状态下获得足够水平的亮度，优选将不施加电压时液晶层的Δn·d调整至0.3-0.5μm的范围内。
TN-型液晶显示装置有时会加有手性剂以降低取向缺陷。TN-型显示装置有时会构建成具有多域结构。多域结构是指液晶显示装置的单个象素被分成多个域的结构。考虑到改善亮度和色调的视角相关的特性，优选将多域结构用于TN-型装置。更具体地说，通过对具有液晶分子的初始取向状态彼此不同的两个或多个(优选4或8)域的每一象素的构象的平均化，可以降低亮度和色调的依赖于视角的不匀性。通过用彼此不同的两个或多个域构建每个象素也可以获得类似效果，其中在施加电压下液晶分子的取向方向可以连续变化。
偏振薄膜1、101的保护薄膜13、113各自也可以起光学薄膜5、9的支持体的作用。也功能化为偏振薄膜的保护薄膜的光学薄膜5、9使得不用保护薄膜13、113成为可能。偏振薄膜1、保护薄膜13和光学薄膜5；或者偏振薄膜101、保护薄膜113和光学薄膜9可以形成一体化的叠置物并且可以加入到液晶显示装置中，或者各自可以作为单个元件加入。优选保护薄膜13的慢轴14和保护薄膜113的慢轴114彼此基本上平行、或者垂直地交叉。保护薄膜13、113的慢轴14、114的垂直排列可以减少垂直入射到液晶显示装置上的光的光学特性的降低，这是由于两个光学薄膜的双折射性能被抵消。慢轴14、114的平行排列可以使用这些保护薄膜的双折射性能补偿液晶层的任意残余延迟。保护薄膜13、113也可以没有面内慢轴14、114。
偏振薄膜1、101的透射轴2、102的方向、保护薄膜13、113的慢轴14、114的方向、和液晶分子7的取向的方向可以根据构成单个组件所用的材料、显示模式和组件的叠置结构来调整至最佳范围内。即，设置偏振薄膜1的透射轴2和偏振薄膜101的透射轴102以使它们彼此基本上垂直地交叉。然而本发明的液晶显示装置并不限于该构造。
光学薄膜5、9分别放置在偏振薄膜1、101与液晶元件之间。光学薄膜5、9各自通常是由含盘状化合物的化合物构成的光学各向异性层。在光学薄膜5、9中，将盘状化合物的分子固定至预定取向状态。光学薄膜5、9具有面内光学各向异性，其中光学各向异性是通过薄膜内光学元件、或者盘状化合物分子的取向产生的，其中表示光学元件的取向度的有序参数在薄膜的厚度方向变化。该构造可以相应于液晶层7的取向分布(在厚度方向不均匀)的方式保证足够水平光学薄膜的光学补偿功能。
在对液晶元件基底6、8的各个透明电极(未显示)施加黑色状态电压下的操作状态下，液晶层中的液晶分子7以90°或90°左右倾斜均匀地保持TN状态，在元件的中心周围于电场方向竖起，并且到了元件基底的表面几乎水平地突然平卧，显示液晶分子的倾斜角的向上凸起的分布。图2显示在操作状态下液晶显示装置(LCD)的液晶元件中液晶分子7的倾斜角的分布。优选黑色状态下具有光学补偿功能的光学薄膜也具有相应于元件内液晶分子的这种倾斜角分布的倾斜角分布。图3显示了理想地补偿夹持于其间安装的液晶元件所需的光学薄膜的倾斜角分布、以及液晶元件内液晶分子的倾斜角分布。实际上，很难制得具有这种倾斜角分布并因此具有这种光学各向异性分布的光学薄膜，并且用于光学补偿的常规薄膜，如图4所示，具有与液晶元件不同的倾斜角分布。
本发明的本实施方式，以在厚度方向变化的光学薄膜5、9的有序参数为基础，可以提供相应于液晶分子的倾斜角分布的光学补偿，即使如图4所示当光学薄膜5、9没有与液晶元件相同的倾斜角分布时也如此。
光学薄膜5、9，如图5所示，具有在厚度方向变化的有序参数。有序参数的变化相应于液晶元件内液晶分子7的倾斜角的函数的斜率。更具体地说，光学薄膜内盘状分子的取向的有序参数对以大斜率变化的倾斜角对齐的元件内液晶分子的光学补偿有影响，或者换句话说，倾斜角突然变化的区域内的液晶分子，有序参数被调整至小值，并且因此将双折射抑制至小值。另一方面，光学薄膜内盘状分子的取向的有序参数对以随小斜率变化的倾斜角对齐的元件内液晶分子的光学补偿有影响，或者换句话说，倾斜角变化小的区域内的液晶分子，有序参数被调整至较大值，并且因此使双折射增加。换言之，光学薄膜5、9具有在厚度方向不恒定的双折射，并呈现相应于液晶元件内液晶分子的倾斜角分布的双折射分布。具有如图5所示的有序参数的分布的光学薄膜5、9，可以实现与图3所示相似的倾斜角的有效分布，即使如图4所示其倾斜角分布与液晶元件中的液晶分子7的不一致也如此，因此可以获得与图3所示类似的效果，并提供所需的光学补偿。
对将本发明的光学薄膜用于TN-型液晶显示装置的光学补偿的实施方式进行了以上说明，然而本发明的光学薄膜也可用于基于其它模式的液晶显示装置的光学补偿。根据为光学补偿目标的液晶元件内液晶分子的倾斜角的厚度方向分布，和这种光学补偿所需的双折射的分布，通过产生与光学各向异性层中光学元件的取向有关的有序参数的分布，可以制得可用于任意模式的液晶装置的光学补偿的光学薄膜。上述实施方式显示使用两个光学薄膜用于光学补偿的例证情形，然而本发明的光学薄膜的数量可以是一个、或者三个或更多。
在本发明的光学薄膜中，对有序参数的变化方式没有特别的限制，连续变化和间歇变化都是可以的。也可以是这些变化的组合。光学薄膜，使用连续变化和间歇变化的组合，可以通过叠置有序参数连续变化的层和有序参数保持恒定的层制得。现在假设有序参数S以z的函数，S(z)表示，其中光学各向异性层的厚度方向是沿图1的z-轴，z在0-d之间变化，包括两个端点(0≤z≤d)，d是所述光学各向异性层的厚度；S(z)是单调递增函数、单调递减函数或它们的混合函数的任意实施方式都落入本发明的范围内。特别是，为了TN-型液晶显示装置的光学补偿，S(z)优选是单调递增函数、单调递减函数及它们的混合函数中的任意一种。有序参数的变化方式可以是如上所述的间歇的，其中优选至少三个值S(0)、S(d/2)和S(d)彼此不同。
光学各向异性层可以包括有序参数的值约为0的区域。约为0是指有序参数几乎是0，更具体地说有序参数落入0-0.1的范围内，包括两个端点。约为0的有序参数是指几乎没有延迟的状态，并且在光学工程方面几乎是各向同性的。对有序参数的上限和下限没有特别的限制，可以根据使用目的在预定范围内变化。为了TN-型液晶显示装置的光学补偿，有序参数优选在0-0.9的范围内，包括两个端点，更优选0-0.8。
通过采用各种方法可以控制有序参数，根据用于制备光学各向异性层的光学元件的类型来选择方法。方法的实例包括改变单轴拉伸的拉伸比的方法、改变双轴拉伸的拉伸比的方法、使用凝胶拉伸的方法、使用单晶栅的方法、使用可聚合粉末的方法、基于取向结晶的方法、基于熔融拉伸的方法、基于辊压的方法、基于控制温度和压力下挤出固体的方法、基于拉延的方法、使用液晶聚合物的流化的方法、通过注塑制得取向结构的方法、通过外部场改变取向结构的方法、通过温度控制取向度的方法、和通过温度梯度控制取向度的方法。改变通过任意这些方法控制薄膜厚度方向的取向的条件，可以使有序参数在厚度方向变化。取向控制详述于Kazuro Nakayama和Akira Kaido，″Kobunshi wo Naraberu(Aligning Polymers)″(Kyoritsu Shuppan Co.，Ltd.，1991，第9-75页)。
接下来，详细描述制备本发明的光学薄膜所用的材料等。
本发明的光学薄膜具有通过将光学元件取向而形成的光学各向异性层。构成光学各向异性层的光学元件是如上所述光学工程中引起折射率各向异性所用的元件，并且列举有在预定温度范围内显示液晶相的盘状或棒状液晶分子、和通过拉伸等可以取向的聚合物。就光学元件是液晶分子的情形而言，使用包含盘状化合物的组合物、或者使用包含棒状化合物的组合物，可以形成光学各向异性层。上述光学各向异性层可以通过在支持体或对齐薄膜的表面上涂敷所述组合物，并使盘状分子或棒状分子在预定条件下取向，然后固定所需取向状态而形成。就光学元件是聚合物分子的情形而言，通过在预定条件下拉伸聚合物薄膜可以形成光学各向异性层。本发明的光学薄膜可以包括多个上述光学各向异性层，或者可以仅包括一个光学各向异性层。例如，光学薄膜可以仅包括具有盘状或棒状液晶分子作为光学元件的光学各向异性层，或者可以仅包括具有聚合物分子作为光学元件的拉伸聚合物薄膜。也可以将选自上面的两个或多个光学各向异性层叠置。本发明的光学薄膜还可以具有除所述光学各向异性层之外的层，并且典型地可以包括具有盘状或棒状液晶分子作为光学元件的光学各向异性层、和聚合物薄膜作为光学各向异性层的支持体。根据使用目的，该光学薄膜还可以具有功能层如后面所述的光漫射层。光学各向异性层可以包括多层，并且典型地可以是由具有在其厚度方向变化的有序参数的光学各向异性层、和有序参数保持不变的光学各向异性层构成的叠置物。
本发明的光学薄膜优选在其光学各向异性层中含有下面所列的盘状液晶化合物中的任意化合物。光学各向异性层可以通过用对齐薄膜将液晶分子取向，并通过固定所得的取向状态来形成。液晶分子优选具有可聚合基团以固定液晶分子的取向状态。
(盘状液晶化合物)
盘状液晶化合物包括C.Destrade等，Mol.Cryst.，第171卷，第111页(1981)中所述的苯衍生物；C.Destrade等，Mol.Cryst.，第122卷，第141页(1985)和Physics Lett.，A，第78卷，第82页(1990)中所述的torxene衍生物；B.Kohne等，Angew.Chem.，第96卷，第70页(1984)中所述的环己烷衍生物；和J.M.Lehn，J.Chem.Commun.，第1794页(1985)和J.Zhang等，J.Am.Chem.Soc，第116卷，第2655页(1994)中所述的氮杂冠基(azacrownbase)或苯乙炔基大环。
上述盘状液晶化合物还包括具有在分子中心的各个核被侧链如直链烷基、取代的苯甲酰氧基的烷氧基放射状取代的结构的液晶化合物。这些分子或分子聚集体优选具有旋转对称，并且例如可能具有一定取向的那些。
如上所述，就用液晶化合物形成的光学各向异性层情形而言，不再必需光学各向异性层中最终所含的化合物呈现液晶性。在低分子量盘状液晶化合物具有热或光反应性基团，并且光学各向异性层是通过热或光诱导基团反应所引起的聚合反应或交联反应将所述化合物转变成高分子量化合物而形成的例证情形中，光学各向异性层中所含的化合物可能已经失去了其液晶性。日本特开专利申请“特开平”8-50206描述了盘状液晶化合物优选实例。日本特开专利申请“特开平”8-27284中描述了盘状液晶化合物的聚合反应。
为了通过聚合反应固定盘状液晶化合物，必需用可聚合基团作为取代基与盘状液晶化合物的盘状核心结合。然而，可聚合基团与盘状核心直接结合使得在聚合反应期间难以保持所需的取向状态。因此在盘状核心与每一可聚合基团之间加入偶联基团。因此，具有可聚合基团的盘状液晶化合物优选是例如下式(III)代表的那些化合物：
式(III)
D(-L-Q)n
其中，D代表盘状核心、L代表二价偶联基团、Q代表可聚合基团，并且n代表4-12的整数。
下面显示盘状核心(D)的实例。在下面的每一实例中，LQ(或QL)是指二价偶联基团(L)和可聚合基团(Q)的组合。
Figure A20058003813800181
Figure A20058003813800191
在式(III)中，二价偶联基团(L)优选是选自如下基团中的任意一种：亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和这些基团的组合。二价偶联基团(L)更优选是以至少两种选自如下基团的二价基团的组合为基础：亚烷基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-。二价偶联基团(L)最优选是以至少两种选自如下基团的二价基团的组合为基础：亚烷基、亚芳基、-CO-和-O-。亚烷基的碳原子数优选是1-12。亚烯基的碳原子数优选是2-12。亚芳基的碳原子数优选是6-10。
下面列举了二价偶联基团(L)的实例。左端连接有盘状核心(D)，并且右端连接有可聚合基团(Q)。AL代表亚烷基或亚烯基，并且AR代表亚芳基。亚烷基、亚烯基和亚芳基可以具有取代基(例如，烷基)。
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-
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-AR-O-AL-CO-
L17：-O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L18：-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L19：-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L20：-S-AL-
L21：-S-AL-O-
L22：-S-AL-O-CO-
L23：-S-AL-S-AL-
L24：-S-AR-AL-
式(III)中的可聚合基团(Q)根据聚合反应的类型来确定。可聚合基团(Q)优选是环氧基的不饱和可聚合基团，更优选不饱和可聚合基团，最优选烯键式不饱和可聚合基团。
在式(III)中，n是4-12的整数。n的具体值根据盘状核心(D)的类型来确定。L和Q的多个组合可以不同，但是优选相同。
(棒状液晶化合物)
可用于本发明的棒状液晶化合物的实例包括偶氮甲碱化合物、氧化偶氮化合物、氰基联苯基化合物、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷化合物、氰基取代的苯基嘧啶化合物、烷氧基取代的苯基嘧啶化合物、苯基二烷化合物、二苯乙炔化合物和烯基环己基苄腈化合物。不仅可以使用上面所列举的低分子量液晶化合物，也可以使用高分子量液晶化合物。
棒状液晶分子优选具有可聚合基团以便通过聚合反应将其固定。可用于本发明的可聚合的棒状液晶化合物的实例包括例如Makromol.Chem.，190，第2255页(1989)、Advanced Materials，5，第107页(1993)、美国专利4683327、美国专利5622648、美国专利5770107、国际专利(WO)95/22586、国际专利95/24455、国际专利97/00600、国际专利98/23580、国际专利98/52905、日本特开专利申请“特开平”1-272551、日本特开专利申请“特开平”6-16616、日本特开专利申请“特开平”7-110469、日本特开专利申请“特开平”11-80081和日本特开专利申请“特开”2001-328973中所述的化合物。
(包含盘状液晶分子或棒状液晶分子的光学各向异性层)
在光学各向异性层中，棒状化合物或盘状化合物的分子优选以取向状态固定。在与光学薄膜的界面处的液晶化合物分子的对称轴的平均取向方向与光学薄膜的面内慢轴以约45°的角度交叉。应注意的是本文中“约45°”是指45°±5°的范围，优选42-48°，更优选43-47°。光学各向异性层中液晶化合物分子的对称轴的平均取向方向与支持体的纵向(即，支持体的快轴方向)优选以43°-47°范围内的角度交叉。
液晶化合物分子的对称轴的平均取向方向通常可以通过选择构成对齐薄膜的液晶化合物或材料、或者通过选择摩擦方法来调整。在形成光学各向异性层的对齐薄膜是通过摩擦制得的本发明的例证情形下，与构成支持体的聚合物薄膜的慢轴成45°的方向摩擦，可以制得至少在与聚合物薄膜的界面外具有与聚合物薄膜的慢轴成45°的平均取向方向的光学各向异性层。例如，使用慢轴与其纵向平行的长聚合物薄膜可以连续制得光学各向异性层。更具体地说，在长聚合物薄膜的表面上连续涂布形成对齐薄膜的涂布液，然后在与纵向成45°的方向连续摩擦涂布过的薄膜的表面，由此形成对齐薄膜，然后在由此形成的对齐薄膜的表面上连续涂布形成含液晶化合物的光学各向异性层用的涂布液，从而使液晶化合物分子取向并固定该取向状态，由此形成长光学各向异性层，进而以连续方式制备长光学薄膜。将由此制得的长光学薄膜切成所需几何形状然后加入到液晶显示装置中。
通常通过选择液晶化合物的种类或者与液晶化合物组合使用的任意添加剂可以调整空气界面侧的液晶化合物分子的对称轴的平均取向方向。与液晶化合物组合使用的添加剂的实例包括增塑剂、表面活性剂、可聚合单体和聚合物。与上面所述类似，通过选择液晶化合物和添加剂可以调整分子对称轴的取向方向的变化度。特别是，考虑到与上述涂布液的表面张力的控制相平衡，优选表面活性剂。
与液晶化合物组合使用的增塑剂、表面活性剂和可聚合单体优选例如是可以与盘状液晶化合物相容的，和是引起液晶化合物分子的倾斜角变化的，或者是不抑制取向的。其中，优选可聚合单体(例如，具有乙烯基、乙烯基氧基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物)。上述化合物的添加量通常落在液晶化合物的1-50质量％的范围内，更优选5-30质量％。混合使用具有四个或更多可聚合的反应性官能团的单体可以强化对齐薄膜与光学各向异性层之间的粘合性。
就使用盘状液晶化合物作为液晶化合物的情形而言，优选使用与盘状液晶化合物具有一定程度的兼容性并且能够改变盘状液晶化合物的倾斜角的聚合物。
聚合物例如有纤维素酯。纤维素酯的优选实例包括乙酸纤维素酯、乙酸丙酸纤维素酯、羟丙基纤维素和乙酸丁酸纤维素酯。聚合物的添加量优选调整至盘状液晶化合物的0.1-10质量％的范围内以便不抑制其取向，更优选0.1-8质量％，甚至更优选0.1-5质量％。
盘状液晶化合物从向列液晶相转变为固相的温度优选落在70-300℃的范围内，更优选70-170℃。
(对齐薄膜)
当形成其光学各向异性层时，可以使用对齐薄膜制备本发明的光学薄膜。在使用含有液晶化合物的组合物形成光学各向异性层的例证情形中，通常在支持体上形成它，其中优选在支持体表面上形成对齐薄膜，然后在其上形成光学各向异性层。当形成光学各向异性层时也可以仅使用对齐薄膜，并且可以在对齐薄膜上形成光学各向异性层之后，仅将光学各向异性层转移到由聚合物薄膜等构成的支持体上。对齐薄膜优选是由交联聚合物组成的层。用于对齐薄膜的聚合物可以是本身可自发交联的聚合物，或者可以是可以借助交联剂交联的聚合物。当然可以使用具有这两种功能的聚合物。通过使具有官能团(其中固有存在的或者后加入的)的聚合物分子借助于热或pH改变等彼此反应；或者通过使为高度反应性化合物的交联剂与聚合物反应以便将由其获得的偶联基团加入到聚合物分子之间，由此使聚合物交联，可以形成对齐薄膜。
由交联聚合物构成的取向薄膜通常可以通过在支持体表面上涂布含这种聚合物的涂布液、或者含所述聚合物和交联剂的混合物，然后加热涂布过的薄膜来形成。
考虑到在后面所述的摩擦中抑制粉尘产生，本文优选提高交联度。现在定义交联度是值(1-(Ma/Mb))，它是1减去比例(Ma/Mb)，其中(Ma/Mb)是加入到涂布液中的交联剂的量(Mb)与交联之后涂布液中剩余的交联剂的量(Ma)之比，交联度优选是50％-100％，更优选65％-100％，最优选75％-100％。
可用于对齐薄膜的聚合物可以是本身可以自发交联的聚合物，或者可以是借助交联剂可以交联的聚合物。当然可以使用具有这两种功能的聚合物。聚合物的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/马来酰亚胺共聚物、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺酸化聚乙烯、硝酸纤维素、聚氯乙烯、氯化聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯、以及硅烷偶联剂。优选的聚合物的实例包括水溶性聚合物例如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇，其中更优选明胶、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇，尤其优选聚乙烯醇和改性聚乙烯醇。
已知的聚乙烯醇典型地具有70-100％的皂化度，其中通常优选皂化度为80-100％的那些，更优选皂化度为82-98％的那些。聚合度优选在100-3000的范围内。
改性聚乙烯醇可以列举有通过共聚合改性的那些(例如，具有COONa、Si(OX)3、N(CH3)3·Cl、C9H19COO、SO3Na或C12H25作为改性基团加入其中)、通过链转移改性的那些(例如，具有COONa、SH或SC12H25作为改性基团加入其中)、和通过嵌段聚合改性的那些(例如，具有COOH、CONH2、COOR或C6H5作为改性基团加入其中)。聚合度优选在100-3000的范围内。其中，优选皂化度为80-100％的未改性或改性的聚乙烯醇，更优选皂化度为85-95％的未改性或烷硫基改性的。
用于对齐薄膜的改性聚乙烯醇优选是下式(6)代表的化合物与聚乙烯醇的反应产物：
式(6)：
Figure A20058003813800251
其中，R1d代表未取代的烷基、或被丙烯酰基、甲基丙烯酰基或环氧基取代的烷基，W代表卤原子、烷基或烷氧基，X1d代表形成活性酯、酸酐或酰基卤所必需的原子团，1代表0或1，并且n代表0-4的整数。
也优选下式(7)代表的化合物与聚乙烯醇的反应产物作为用于对齐薄膜的改性聚乙烯醇：
式(7)：
Figure A20058003813800252
其中X2d代表形成活性酯、酸酐或酰基卤所必需的原子团，并且m代表2-24的整数。
与式(6)和(7)代表的化合物反应的聚乙烯醇的实例包括未改性聚乙烯醇、和共聚改性的聚乙烯醇例如通过链转移或者通过嵌段聚合改性的。日本特开专利申请“特开平”8-338913中详述了上述特定改性聚乙烯醇的优选实例。
就将亲水聚合物例如聚乙烯醇用于对齐薄膜的情形而言，考虑到薄膜的硬度，优选控制水分含量，优选将其调整至0.4％-2.5％，更优选调整至0.6％-1.6％。该水分含量可以使用商业Karl-Fischer水分滴定器测定。
对齐薄膜优选厚度为10μm或更薄。
(由聚合物薄膜构成的光学各向异性层)
如上所述，光学各向异性层可以由聚合物薄膜形成。聚合物薄膜是用能够呈现光学各向异性的聚合物形成的。这种聚合物的实例包括聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、降冰片烯基聚合物)、聚碳酸酯、多芳基聚合物、聚砜、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和纤维素酯(例如，三乙酸纤维素酯、二乙酸纤维素酯)。也可以使用这些聚合物的共聚物或混合物。
聚合物薄膜的光学各向异性优选是通过拉伸获得的。拉伸优选是单轴拉伸、双轴拉伸或二者的组合。更具体地说，优选实例包括利用两个或多个辊的圆周速度的差异的纵向单轴拉伸、在保持其两边的同时进行聚合物薄膜的宽度方向拉伸的拉幅机拉伸、和基于这些方法的组合的双轴拉伸。也可以使用两个多个聚合物薄膜，使得两个或多个薄膜作为一个整体的光学特性可以满足上述条件。考虑到降低双折射的不匀性，聚合物薄膜优选是通过溶剂流延法制得的。聚合物薄膜的厚度优选是20-500μm，更优选40-100μm。
本文优选使用的另一制备形成光学各向异性层的聚合物薄膜的方法，是例如使用选自如下的至少一种聚合物材料：聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚-酮、聚酰胺-酰亚胺-聚酯-酰亚胺和聚芳基-醚-酮，在基底上涂布将这种聚合物材料溶解在溶剂中制得的溶液，并使溶剂蒸发留下薄膜。本方法优选使用的技术是例如拉伸聚合物薄膜和基底来产生光学各向异性，并使用它们作为光学各向异性层，其中可以优选使用本发明的纤维素酰化物薄膜作为基底。也优选在单独基底上预先制得聚合物薄膜，然后从基底上剥离聚合物薄膜并将其放置在纤维素酰化物薄膜上，从而将它们一起作为光学各向异性层使用。该技术成功地使聚合物薄膜变薄，其厚度优选是50μm或更小，更优选1-20μm。
(含有脂环结构的聚合物)
聚合物薄膜优选包含含有脂环结构的聚合物。含有脂环结构的聚合物是在聚合物的重复单元中具有脂环结构的化合物，其中脂环结构可以含在主链也可以含在侧链中。脂环结构可以列举有环烷结构和环烯结构，其中考虑到热稳定性，优选环烷结构。构成脂环结构的碳原子的数量通常是4-30，优选5-20，更优选5-15。保持在上述范围内的构成脂环结构的碳原子的数量使得获得耐热性和柔性优异的保护层成为可能。含有脂环结构的聚合物中具有脂环结构的重复单元的比例可以根据使用目的适当选择，通常为50质量％或更大，优选70质量％或更大，更优选90质量％或更大。具有脂环结构的重复单元的比例极小的话，导致耐热性降低，并且是不理想的。含有脂环结构的聚合物中具有脂环结构的重复单元之外的任意重复单元可以根据使用目的适当选择。
含有脂环结构的聚合物的具体实例包括(1)降冰片烯基聚合物、(2)单环烯烃聚合物、(3)环状共轭二烯聚合物、(4)乙烯基脂环烃聚合物、和聚合物(1)-(4)的氢化物。其中，考虑到耐热性和机械强度等，优选降冰片烯基聚合物氢化物、乙烯基脂环烃聚合物及其氢化物。
降冰片烯基聚合物是指单体的聚合产物，所述单体主要包括降冰片烯基单体例如降冰片烯及其衍生物、四环十二烯及其衍生物、二环戊二烯及其衍生物、和亚甲基四氢芴及其衍生物，并且具体实例包括降冰片烯基单体的开环聚合物、降冰片烯基单体与可以与其通过开环反应共聚合的任意其它单体的开环聚合物、降冰片烯基单体的加成聚合物、和降冰片烯基单体与可以与其共聚合的任意其它单体的共聚物。其中，最优选降冰片烯基单体的开环聚合物的氢化物。降冰片烯基聚合物、单环烯烃聚合物或环状共轭二烯聚合物的分子量可以根据使用目的适当选择，其中以环己烷溶液的形式(对于不溶性聚合物是甲苯溶液)通过凝胶渗透色谱测定，如果聚异戊二烯-或聚苯乙烯-当量重均分子量通常调整至5,000-500,000的范围，优选8,000-200,000，更优选10,000-100,000的话，可以优异地使光学薄膜的机械强度和模压性能平衡。乙烯基脂环烃聚合物是指具有乙烯基环烷或乙烯基环烯衍生的重复单元的聚合物，并且可以使用的实例包括含乙烯基的环烷和含乙烯基的环烯例如乙烯基环己烯和乙烯基环己烷，或者换言之，乙烯基脂环烃化合物及其氢化物的聚合物；和乙烯基芳香烃化合物例如苯乙烯和α-甲基苯乙烯的聚合物的芳香基部分的氢化物。乙烯基脂环烃聚合物可以是共聚物，例如乙烯基脂环烃化合物或乙烯基芳香烃化合物与可以与其共聚合的其它单体的无规共聚物和嵌段共聚物、及它们的氢化物。嵌段共聚物包括二嵌段、三嵌段和更大的多嵌段共聚物和梯度嵌段共聚物，没有特别的限制。乙烯基脂环烃聚合物的分子量可以根据使用目的适当选择，其中以环己烷溶液的形式(对于不溶性聚合物为甲苯溶液)通过凝胶渗透色谱测定，如果聚异戊二烯-或聚苯乙烯-当量重均分子量通常调整至10,000-300,000的范围，优选15,000-250,000，更优选20,000-200,000的话，可以优异地使光学薄膜的机械强度和模压性能平衡。
主要构成上述光学各向异性层的聚合物的玻璃化转变点(Tg)可以根据使用目的适当选择，其中通常优选80℃或更高，更优选100℃-250℃，甚至更优选120℃-200℃。考虑到优异地使耐热性和模压性能平衡，优选这些范围。
也可以模塑上述聚合物制得本发明的光学薄膜。可以使用的模塑光学薄膜的方法包括热熔模塑和溶剂流延。热熔模塑还可以分成挤出模塑、压力模塑、吹胀模塑(inflation moulding)、注塑、吹塑和拉伸，其中，考虑到获得机械强度和表面精度优异的薄膜，优选挤压模塑、吹胀模塑和压力模塑。可以根据使用目的适当选择模塑条件，其中在热熔模塑中，通常将圆柱体温度调整至150-400℃，优选200-350℃，甚至更优选230-330℃。聚合物材料的温度太低将使流化性受损，并且导致所得薄膜收缩或形变，而聚合物材料的温度太高导致模塑缺陷例如归因于聚合物分解的空隙、银色条纹和薄膜变黄。
在本发明中，上述光学各向异性层优选具有面内光学各向异性。光学各向异性层的面内延迟Re优选落在3-300nm的范围内，更优选5-200nm，甚至更优选10-100nm。光学各向异性层的厚度方向延迟Rth优选落在20-400nm的范围内，更优选50-200nm。光学各向异性层的厚度优选是0.1-20μm，更优选0.5-15μm，最优选1-10μm。
(其它功能层)
除了上述光学各向异性层之外，根据使用目的，本发明的光学薄膜可以具有功能层。例如，在光学各向异性层的表面上具有光漫射层的光学薄膜不仅可以呈现光学补偿性能，而且可以呈现光漫射性能，并且当用于液晶显示装置时还可以降低显示特性的方向依赖性。
也可以将本发明的光学薄膜与偏振薄膜一体化加入到液晶显示装置。在光学各向异性层是通过固定液晶分子的取向而形成的层的例证情形下，可以在偏振薄膜或者保护偏振薄膜的保护薄膜上形成光学各向异性层，使用这些薄膜作为支持体。在光学各向异性层是聚合物薄膜的例证情形下，也可以将光学各向异性层用于偏振薄膜的保护薄膜。这种一体化结构有助于使液晶显示装置薄化。
[偏振片]
在本发明中，可以使用含有偏振薄膜和一对在其间夹有该偏振薄膜的保护薄膜的偏振片。例如，可以使用通过如下获得的偏振片：用碘将偏振薄膜染色，所述偏振薄膜典型地由聚乙烯醇薄膜等制成、将所述薄膜拉伸、并在其两个表面上叠置保护薄膜。将偏振片安装在液晶元件外部。优选安装一对偏振片，所述偏振片分别包括偏振薄膜和一对在其间夹持该偏振薄膜的保护薄膜，以便在其间夹持液晶元件。安装在液晶元件侧的保护薄膜可以是本发明的光学薄膜。
(保护薄膜)
可用于本发明的偏振片例如具有叠置在偏振薄膜的两个表面上的一对保护薄膜(也称之为保护薄膜)。对保护薄膜的种类没有特别的限制，其中其可以使用的实例包括纤维素酯类例如乙酸纤维素酯、乙酸丁酸纤维素酯和丙酸纤维素酯；聚碳酸酯；聚烯烃、聚苯乙烯和聚酯。如上所述，也可以使用满足本发明的光学薄膜所需的光学特性的纤维素酰化物薄膜作为保护薄膜。
保护薄膜通常以卷状提供，从而优选将其与长偏振薄膜连续粘合同时保持两个薄膜纵向之间一致。保护薄膜的取向轴(慢轴)可以与任意方向对齐，其中为了操作方便优选将其与纵向平行地对齐。
透明保护薄膜的延迟优选是小的。在偏振薄膜的透射轴与保护薄膜的对齐薄膜不平行的实施方式中，通常相信由于保护薄膜的取向轴(慢轴)的倾斜的不对齐，大于预定值的透明保护薄膜的延迟值不希望地将线性偏振转变成椭圆偏振。优选可用于本文具有小延迟的聚合物薄膜包括聚烯烃例如三乙酸纤维素酯、Zeonex、Zeonor(都得自ZeonCorporation)和ARTON(得自JSR Corporation)。其它优选实例包括非双折射光学聚合物材料，如日本特开专利申请“特开平”8-110402或日本特开专利申请“特开平”11-293116中所述。就本实施方式中使用叠置物作为光学补偿层的情形而言，所述叠置物包含支持体和在该支持体上形成的由液晶化合物构成的光学各向异性层，保护薄膜也可以起光学各向异性层的支持体的作用。
保护薄膜优选与偏振薄膜粘合使得至少一个保护薄膜(当加入到液晶显示装置中时放置得较靠近液晶元件的保护薄膜)的慢轴(取向轴)与偏振薄膜的吸收轴(拉伸轴)交叉。更具体地说，偏振薄膜的吸收轴与保护薄膜的慢轴之间的角度优选落在10°-90°的范围内，更优选20°-70°，甚至更优选40°-50°，尤其优选43°-47°。对其它保护薄膜的慢轴与偏振薄膜的吸收轴之间的角度没有特别的限制，并且可以根据偏振片的目的适当调整，其中优选满足上述范围，并且也优选所述一对保护薄膜的慢轴彼此一致。
保护薄膜的慢轴与偏振薄膜的吸收轴平行排列成功地提高偏振片的机械稳定性，例如防止尺寸变化和卷曲。如果偏振薄膜和一对保护薄膜这三个薄膜的至少两个轴，即，保护薄膜的慢轴和偏振薄膜的吸收轴，或者两个保护薄膜的慢轴，彼此基本上平行的话，可以获得相同的效果。
《粘合剂》
对偏振薄膜与保护薄膜之间所用的粘合剂没有特别的限制，其中其优选实例包括PVA基聚合物(包括用乙酰乙酰基、磺酸基、羧基和氧化烯等改性的改性PVA)和硼化合物水溶液，其中优选PVA基聚合物。粘合剂的干膜厚度优选是0.01-10μm，尤其优选0.05-5μm。
《偏振薄膜和保护薄膜的连续制备方法》
可用于本发明的偏振薄膜是通过如下制得的：将用于制备偏振薄膜的薄膜拉伸并使其收缩以降低挥发成分，其中在干燥之后或干燥期间至少在其一个表面上粘附透明保护薄膜，并使该叠置物经过后加热。在透明保护薄膜也用作起光学薄膜作用的光学各向异性层的支持体的实施方式中，后加热优选在将透明保护薄膜粘附到偏振薄膜的一个表面上之后进行，并在相对表面上粘附其上形成有光学各向异性层的透明支持体。具体粘附方法包括在薄膜干燥过程中使用粘合剂将透明保护薄膜粘附到偏振薄膜，同时夹持其两边，干燥之后将两边切掉的方法；和将用于制备偏振薄膜的薄膜干燥，在干燥之后从边缘夹持器释放所述薄膜，将薄膜两边切掉，并粘附透明保护薄膜的方法。切开的方法可以是常用方法，并且包括使用切缘的方法、和借助激光切割的方法。粘合之后，优选将产物加热以将粘合剂干燥并提高偏振性能。加热条件可以随粘合剂而变化，其中水基粘合剂优选30℃或更高的温度，更优选40℃-100℃，甚至更优选50℃-90℃。考虑到产物性能和生产效率，这些加工步骤更优选以连续的生产线进行。
《偏振片的性能》
包括透明保护薄膜、偏振器和透明支持体的本发明的偏振片的光学性能和耐用性(短期和长期耐贮性)优选与可商购获得的超高对比度产品(例如，HLC2-5618，得自Sanritz Corporation)的性能相当，或者优于所述产品的性能。更具体地说，偏振片优选具有42.5％或更大的的可见光透射率、{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2≥0.9995的偏振度(其中，Tp是平行透射率，并且Tc是垂直透射率)，在60℃、90％RH下静置500小时和在80℃的干燥环境下静置500小时之前和之后光的透射率的变化率以绝对值计为3％或更小，更优选1％或更小，并且偏振度的变化率以绝对值计为1％或更小，更优选0.1％或更小。
实施例
下面参照实施例更具体地描述本发明。应注意的是这些实施例仅显示本发明精神的具体实施例，不会限制本发明。
[实施例1]
使如图1所示构建的液晶显示装置经过光学模拟以证实效果。使用得自Shintech，Inc的LCD Master Ver.6.08进行光学计算。液晶元件、电极、基底和偏振片等是液晶显示装置常用的那些。本文用于液晶元件的的液晶材料是与LCD Master相连的ZLI-4792。将预倾角为3°的平行水平取向用于液晶元件，其中在基底之间的元件间隙是3.0μm，液晶材料具有正的介电各向异性，并且延迟(即，液晶层的厚度d(μm)和折射率各向异性之积Δn·d)为300nm。这里所用的偏振薄膜是与LCD Master相连的G1220DU。施加到液晶上的电压就白色状态而言是1.0V，并且就黑色状态而言是5.3V。这里所用的光学薄膜(图1中的5和9)是有序参数在其中变化以便使倾斜角的有效分布相应于液晶层的光学薄膜，这样黑色状态下液晶层的延迟在倾斜方向也可以得到光学补偿。更具体地说，确定光学薄膜的有序参数使其从其较接近液晶元件的表面到其较远离液晶元件的表面从0到0.8连续变化，这样将在较靠近液晶层的侧的光学薄膜的有序参数设置在小的范围内并且将较远离液晶层的侧的有序参数设置在大的范围内；并且光学薄膜的Δn假设与有序参数成比例，经过设置使其在其厚度方向(图1中的z轴方向)相应于由此确定的有序参数变化。这里所用的光源是与LCD Master相连的C光。以这种方式，使用图1所示的模型构造测定液晶显示装置的光学特性。
[对比例1]
为了比较，使用LCD Master计算如实施例1所述类似地构造，只是光学薄膜的有序参数设置为恒定的液晶显示装置的光学特性。
<测定液晶显示装置的漏光和染色性>
对这些液晶显示装置分别施加白色状态和黑色状态的电压，并在极角＝60°并且方位角＝0°、90°、180°和270°的视角下测定白色状态与黑色状态之间的透射率值之比或对比度值。方位角＝0°在图1中的y轴的“+”方向，方位角＝90°在图1中的x轴的“-” 方向，方位角＝180°在图1中的y轴的“-”方向，方位角＝270°在图1中的x轴的“+”方向。
结果示于表1。
[表1]
表1：在极角＝60°和方位角＝0°、90°、180°
和270°的视角下观察的对比度值
方位角     0°     90°     180°     270°
实施例1     23     47     23     10
对比例1     10     5     10     9
由表1的结果可知，与对比例1相比，通过改变光学薄膜的厚度方向的有序参数有效地控制光学薄膜的倾斜角分布的实施例1在黑色状态下在60°的极角于所有方向都给出较大对比度值。
工业实用性
根据本发明，可以提供在黑色状态下能够光学补偿液晶元件，特别是TN-型液晶元件的光学薄膜。本发明的光学薄膜呈现了通过控制厚度方向的有序参数光学最佳化了的光学补偿功能。与现有技术中的相比，本发明的液晶显示装置因此在黑色状态下倾斜观察时的漏光得到缓和，并且视角依赖性对比度得到提高。
相关申请的交叉引用
本申请要求2004年9月7日申请的日本专利申请2004-259441的优先权的益处。

Claims (19)

1、一种光学薄膜，其包含含有取向光学元件的光学各向异性层，其中所述光学元件以有序参数在所述光学各向异性层内取向，所述有序参数代表所述光学元件的取向度，并在薄膜厚度方向变化。
2、权利要求1的光学薄膜，其中所述有序参数以z的函数S(z)表示，其中所述光学各向异性层的厚度方向是沿着z-轴，z在0-d之间变化，包括两个端点，d是所述光学各向异性层的厚度；并且S(z)是单调递增函数、单调递减函数或它们的混合函数。
3、权利要求2的光学薄膜，其中S(0)、S(d/2)和S(d)的值彼此不同。
4、权利要求1-3任一项的光学薄膜，其中所述光学各向异性层含有光学元件以有序参数为0取向的区域。
5、权利要求1-4任一项的光学薄膜，其中所述有序参数在0-0.9的范围内变化，包括两个端点。
6、权利要求1-5任一项的光学薄膜，其中所述光学元件是盘状或棒状的液晶分子或聚合物分子。
7、权利要求1-6任一项的光学薄膜，其中所述光学各向异性层是由含有盘状化合物的组合物形成的层。
8、权利要求1-6任一项的光学薄膜，其中所述光学各向异性层是由含有棒状化合物的组合物形成的层。
9、权利要求1-8任一项的光学薄膜，其中所述光学元件是液晶分子，并且所述液晶分子相对于层面以在层厚度方向变化的角度倾斜。
10、权利要求8或9的光学薄膜，其中所述光学各向异性层是通过向表面涂敷所述组合物形成的。
11、权利要求1-6任一项的光学薄膜，其中所述光学各向异性层是由通过拉伸聚合物薄膜使得所述聚合物分子取向所制备的拉伸薄膜形成的。
12、权利要求11的光学薄膜，其中所述光学各向异性层是由通过单轴拉伸、双轴拉伸或它们的组合来拉伸所述聚合物所制备的拉伸薄膜形成的。
13、权利要求11或12的光学薄膜，其中所述聚合物薄膜含有选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚-酮、聚酰胺-酰亚胺、聚酯-酰亚胺和聚芳基-醚-酮中的至少一种。
14、权利要求11-13任一项的光学薄膜，其中所述聚合物薄膜至少包含含有脂环结构的聚合物。
15、权利要求1-14任一项的光学薄膜，其中所述光学各向异性层含有多层。
16、权利要求1-15任一项的光学薄膜，其至少还包含光漫射层。
17、一种偏振片，其包含偏振薄膜和两个位于所述偏振薄膜的两个表面上的保护薄膜，至少一个保护薄膜是权利要求1-16任一项的光学薄膜。
18、一种液晶显示装置，其包含液晶元件和至少一个偏振片，所述偏振片是权利要求17的偏振片。
19、一种液晶显示装置，其包含液晶元件、至少一个偏振薄膜和至少一个位于所述液晶元件与所述偏振薄膜之间的权利要求1-15任一项的光学薄膜。
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