CN1942813A - 具有垂直排列液晶膜的延迟膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有垂直排列液晶膜的延迟膜、偏振膜、IPS(平面内转换)模式液晶显示器及其制备方法。更具体而言，本发明涉及由含有可聚合反应性液晶单体的液晶混合溶液制备的、以改善ISP模式液晶显示器的视角特征和减小色移的垂直排列液晶膜；通过整合定向延迟膜制备的延迟膜及其制备方法；具有位于偏振元件或偏振板和液晶盒之间的延迟膜的偏振膜及其制备方法；和具有该偏振膜的IPS模式液晶显示器。有利的是，因为用含有反应性液晶单体的液晶混合溶液制备具有厚度方向延迟的垂直排列液晶膜，所以根据本发明的延迟膜不需要高温热处理和冷却过程，从而它可以用于高速连续过程。此外，具有下面优势，具有与垂直排列液晶膜整合的定向延迟膜的延迟膜布置在IPS模式液晶显示器的偏振元件或偏振板和液晶盒之间，从而对比率可以增加到大约1520％，并且也可以改善色移特性。

Description

具有垂直排列液晶膜的延迟膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及具有垂直排列液晶膜的延迟膜、偏振膜、IPS(平面内转换In-Plane Switching)模式液晶显示器及其制备方法。更具体而言，本发明涉及自含有可聚合反应性液晶单体的液晶混合溶液制备的、以改善ISP模式液晶显示器的视角特征和减小色移的垂直排列液晶膜；通过整合定向延迟膜制备的延迟膜及其制备方法；具有位于偏振元件或偏振板和液晶盒之间的延迟膜的偏振膜及其制备方法；和具有偏振膜的IPS模式液晶显示器。
背景技术
通常，视角狭窄是具有重量轻、体型薄、功率消耗低等方面的优点的液晶显示器的最重要的缺点之一。视角狭窄表示取决于人看显示屏幕的方向在显示屏幕上显示完全不同的图像。这样，取决于视角在液晶显示器上看到的图像不同的原因是由于液晶的各向异性和偏振板的缺陷造成的。
视角是指对比率一般是10∶1或10∶1以上的角。至此，黑态为完全的黑暗状态并需要均匀的亮度。考虑到此类需要，已经进行了多种尝试以改善液晶显示器的视角。
作为用于改善光学视角方法的实例，在TN(扭曲向列液晶TwistedNematic)模式中使用了诸如补偿膜、DDTN(双域TN，Dual-DomainTN)、MDTN(多域TN，Multi-Domain TN)等方法。例如，与常常用正常白色模式的TN模式液晶显示器相反，VA(垂直排列，VerticalAlignment)模式的优点是在于用将最初排列方向设定为垂直方向的正常黑暗模式，从而由于通过用两张前后偏振板的黑暗状态达到完全黑暗状态，因此增加了对比率。在IPS(平面内转换)模式中用下述方法，该方法是当液晶水平排列时，液晶在平面上旋转，将两个电极驱动到一张衬底上从而使光得到传播或屏蔽，因此改善光学视角。
尤其是，由于在IPS模式中通过液晶的水平运动控制光量以使视角特性变得非常，所以当前在许多产品中使用IPS模式。与VA模式相反，IPS模式甚至在基本没有应用延迟膜的状态下也具有视角和色移的优良特性。
此外，美国专利号6,115,095公开了下面所提出的结构，贴附有为正单轴、光学各向异性膜并与光轴平面垂直的+C-板，和贴附有为正单轴、光学各向异性膜并与光轴平面平行的+A-板，以使这些延迟膜用于IPS模式，从而获得更优良的视角和色移特性。
如在日本专利公开出版号2001-166133中公开的，通过适当的方法控制延迟特性，所述的方法是加工由聚合物制成的膜以延长、或控制厚度方向的折射指数从而可以获得此种延迟膜。尤其是，可通过下面方法得到延迟膜：通过用粘合层等将一张或两张可热收缩膜粘合到膜的一面或两面，并通过热将可收缩膜的收缩力加到膜上从而使膜在纵向或横向上延长或收缩，或在收缩力下两个方向上均延长或收缩。
此外，日本专利公开出版号2000-227520公开了假定平面内主要折射指数为nx和ny，厚度方向的折射指数为nz，且nx≥ny，延迟板包含具有互不相同的折射指数的两种以上的延迟膜的组合，延迟膜各具有nx＝ny＞nz、nx＞ny＞nz、nx＞ny＝nz、nx＞nz＞ny、nx＝nz＞ny、nz＞nx＞ny或nz＞nx＝ny的折射指数特性。此外，使用由多种液晶聚合物如盘形分子或向列液晶系统制成的排列膜作为延迟膜，其排列层用膜衬底支持。
此外，日本专利公开号2003-149441公开了一种延迟膜，其中C-板和A-板被层叠和整合，从而可以广泛控制厚度方向的延迟，所述C-板是自含有垂直排列支链液晶聚合物或对应的支链液晶聚合物，和可光聚合的液晶化合物的垂直排列液晶组合物形成的垂直排列液晶膜，所述A-板是具有延迟功能的定向膜。
在这个日本专利公开号2003-149441中，使用了支链液晶聚合物，所述支链液晶聚合物是用于形成垂直排列液晶膜的液晶聚合物且包含(a)含有具有正折射指数各向异性的液晶片段支链的单体单元和(b)含有非液晶片段支链的单体单元；该支链液晶聚合物具有除(a)普通支链液晶聚合物中包括的含有液晶片段支链的单体单元外的(b)含有具有烷基链等的非液晶片段支链的单体单元；并且虽然没有用垂直排列膜，但是通过含有非液晶片段支链的单体单元的作用，例如，通过热处理，向列液晶相显示为液晶状态从而可以表现出垂直排列。
然而，通过日本专利公开号2001-166133和2000-227520中公开的方法获得的延迟膜在其厚度方向延伸上具有局限性，并且存在厚度方向的延迟不能受到广泛控制的问题。此外，由于通过向膜加入可热收缩膜的收缩力收缩延迟膜的方法存在延迟膜的厚度在大约50至100μm的范围变厚的问题，从而不能充分满足厚度减小的需要。
此外，在日本专利公开号2003-149441中公开的用支链液晶聚合物形成垂直排列液晶膜的方法存在以下问题：由于使垂直排列液晶膜具有液晶相的热处理温度，即玻璃化转变温度(Tg)一般在60～300℃的范围，更特别是在70～200℃的范围，所以需要高温热处理过程；由于在热处理中消耗的时间也在20秒～30分钟的范围，所以难于将此方法用于高速连续过程；由于在完成热处理后需要空气冷却、水冷却等的冷却操作以固定垂直排列液晶膜的排列，所以难于将此方法用于连续过程；并且含有液晶聚合物的液晶聚合物化合物具有相容溶剂的低溶解性。
发明内容
技术问题
本发明拟解决上述问题。因此，本发明的一个目的是提供新的延迟膜，其中可以更加提高IPS模式液晶显示器的对比率，可以更佳降低色移，并且可以广泛控制厚度方向的延迟。
本发明的另一目的是提供制备上述延迟膜的方法，其中不需要高温热处理和长时间冷却过程，从而此方法可以用于高速连续过程。
本发明的其它目的是提供偏振膜，其中延迟膜贴附在与液晶盒相邻的偏振元件或偏振板的一个表面上，以使延迟膜位于偏振元件或偏振板之间，及其制备方法。
本发明的又一目的是提供包括该偏振膜的IPS模式液晶显示器。
技术方案
为了达到本发明的这些和其它目的，提供了一种延迟膜，其中将定向膜和自含有可聚合反应液晶单体的溶液形成的垂直排列液晶膜进行层叠从而使它们整合，并且通过其中延迟膜层叠在包含偏振元件和透明保护膜的偏振元件或偏振板和液晶盒之间的，偏振膜，显著改善了IPS液晶显示器的对比率和色移特性。
垂直排列液晶膜是此种垂直排列液晶膜，其中通过在表面处理为亲水性的定向延迟膜表面上涂覆、干燥和紫外光辐射含有表面活性剂和反应性液晶单体的可聚合液晶混合溶液制备具有垂直排列性质的液晶层，从而不需要额外的排列膜。此外，反应性液晶单体是通过光或热与邻近液晶单体结合的反应剂，并且可以使用一种或多种选自具有与其连接的丙烯酸酯基的基团。
此外，虽然定向延迟膜的材料是选自包括三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯和如降冰片烯衍生物的环烯聚合物、聚乙烯醇、二乙酰纤维素、聚醚砜的组的一种或多种，但其不限于此。
此外，根据用于达到上述目的的本发明另一技术方案，提供了用于制备该延迟膜的方法，所述方法包含制备延迟膜的步骤，其中通过在表面处理为亲水性的定向延迟膜表面上涂覆、干燥和紫外光辐射含有表面活性剂和反应性液晶单体的可聚合液晶混合溶液形成垂直排列液晶膜，从而整合定向延迟膜和垂直排列液晶膜。
此外，根据用于达到上述目的的本发明的另一技术方案，提供了制备该延迟膜的方法，所述方法包含以下步骤：通过在表面处理为亲水性的塑料衬底上涂覆、干燥和紫外光辐射含有表面活性剂和可聚合反应性液晶单体的溶液制备垂直排列液晶膜；和用粘合剂将定向延迟膜贴附在垂直排列液晶膜上从而将它们整合。
有益效果
具有以下有益效果，如果根据本发明的延迟膜布置在偏振元件或偏振板，和液晶盒之间则液晶显示器的对比率可以增加到大约1520％，并且色移也可以降低，从而视角和色移性质可以得到改善。
此外，具有以下有益效果，与用支链液晶聚合物的常规制备方法相反，根据本发明提供延迟膜的厚度方向延迟的垂直排列液晶膜不需要高温热处理和长时间冷却过程，从而它可以用于高速连续过程，因此减少了加工时间和提高了生产率。
附图说明
图1为显示取决于通过实施方案1获得的垂直排列液晶膜的视角的延迟值变化曲线的视图。
图2为显示第一优选实施方案的局部结构的分解透视图，其中根据本发明的延迟膜布置在偏振板和液晶盒之间。
图3为显示结构的分解透视图，其中延迟膜没有布置在偏振板和液晶盒之间。
图4为显示结构的分解透视图，其中只有定向延迟膜布置在偏振板和液晶盒之间。
图5为显示对于图2至4的各结构在方位角45度处当入射角转变为80度时对比率的曲线图。
图6为在球面坐标系中显示方位角(Φ)和极角(Θ)的视图。
图7为显示根据本发明的优选实施方案的色移特性的曲线图。
图8为显示具有图3结构的液晶显示器的色移特性的曲线图。
图9为显示具有图4结构的液晶显示器的色移特性的曲线图。
图10为显示聚合化学式1或化学式2的反应性液晶单体后的结构的视图。
图11为显示聚合化学式3的反应性液晶单体后的结构的视图。
图12为取决于通过比较实施例获得的垂直排列液晶膜的视角的延迟值变化曲线的视图。
具体实施方式
在下文中，参考附图本发明将得到更充分地描述。
通过首先自含有可聚合反应性液晶单体的液晶混合溶液制备垂直排列液晶膜，然后在该垂直排列液晶膜上层叠定向延迟膜以使它们被整合，可以获得由本发明提供的延迟膜。
这时，虽然由液晶混合溶液中含有的液晶构成的固体含量和光引发剂根据液晶层的厚度和涂覆方法而不同，但是它不特别被限制，但在总液晶混合溶液中优选由10～50wt％组成。
此外，光引发剂优选由100wt％总固体的3～10wt％构成。
通常，以总固体作为基准加入0.3～3wt％的液相表面活性剂，并且使用为典型亲水性衬底的玻璃衬底或其表面处理为亲水性的塑料衬底作为液晶混合溶液在其上涂覆的衬底。
将表面活性剂分为基于碳氟化合物的表面活性剂和基于硅的表面活性剂。由美国3M生产的Novec(商品名)FC4430和Novec FC4432、由美国Dupont生产的Zonyl等用作基于碳氟化合物的表面活性剂，和由BYK-Chemie生产的BYK(商品名)用作基于硅的表面活性剂。
如上所述，以总溶液中含有的总固体质量作为标准，表面活性剂的含量优选为0.3～3.0wt％。这是因为会引起以下问题，对于低于0.3wt％的情况，液晶排列的状态不好；对于高于3.0wt％的情况，液晶排列的状态不好，此外，溶液的展开性质增加，因此其涂覆性质大大降低。
此外，此种表面活性剂使具有亲水基的末端基团移动并附着在玻璃衬底或处理为亲水性的塑料衬底表面，并使通过液晶混合溶液的涂覆、干燥和紫外辐射过程获得的液晶层为垂直排列。因此，液晶层垂直排列，而没有形成额外的排列膜。
可聚合反应性液晶单体与邻近液晶单体通过光或热聚合，然后形成液晶聚合物。优选地，一种或多种选自连接有丙烯酸酯基的化合物用作引起与反应性液晶单体进行聚合反应的反应剂。更优选地，液晶聚合物包括以下化学式3的反应性液晶单体，并且可以包括至少一种或多种以下化学式1和2的反应性液晶单体。
[化学式1]
[化学式2]
Figure A20068000006700132
[化学式3]
Figure A20068000006700133
为具有网络结构，液晶聚合物包括化学式3的化合物，此外，可以任选地包括化学式1或2的化合物。
如果通过混合化学式3和化学式1或2制备反应性液晶溶液，垂直排列液晶膜的玻璃化转变温度Tg的范围变大，从而可以自外部热因素维持稳定的结构。
取决于引发聚合反应的材料种类，光引发剂分为自由基光引发剂和阳离子光聚合引发剂。由瑞士的Ciba-Geigy生产的Irgacure(商品名)907、Irgacure 651、Irgacure 184等用作自由基光引发剂，和由美国的Union Carbide生产的UVI(商品名)6974等用作阳离子光聚合引发剂。
如果溶剂具有反应性液晶单体的优良的溶解和涂覆性质并且不腐蚀机器，则与上述表面活性剂、反应性液晶单体和光引发剂一起形成反应性液晶溶液的溶剂种类不特别限制。尤其是，如果使用反应性液晶单体，则与液晶聚合物化合物相比，可以看到相容性溶剂的溶解性大大增加。具体地说，优良的溶解性表示溶剂分子易于渗透到溶质分子之间，因此可以容易地看到具有短分子长度的液晶单体的溶解性好于具有长分子长度的液晶聚合物化合物的溶解性。
例如，虽然卤化碳氢化合物诸如氯仿、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯和氯苯；芳族碳氢化合物诸如苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮诸如丙酮、甲基乙基酮、环己酮和环戊酮；醇诸如异丙醇、正丁醇；溶纤剂诸如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂；等等用作溶剂，它不限于此但可以以单一或混合化合物形式使用。
其次，用于使塑料衬底表面具有亲水基和塑料衬底适用于本发明的亲水性处理将在以下描述。
亲水性处理中可以用电晕放电处理或碱处理。在电晕放电处理中，如果对电极施加高电压且衬底和电极以一定的间隔分开，则在衬底和电极之间存在的空气被离子化，从而离子化空气的颗粒改变了塑料衬底的表面性质，因此产生醇(OH)基、酮(C＝O)基等。碱处理是将塑料衬底浸渍到碱性水溶液中几十秒到几分钟，然后用水清洗它并在干燥箱中蒸发其水分的过程。NaOH水溶液可以作为适用于塑料衬底的碱处理的处理材料的优选实例。
三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯和如降冰片烯衍生物的环烯聚合物、聚乙烯醇、二乙酰纤维素、聚醚砜等的膜可以是用于塑料衬底的实例，在实施电晕放电处理后，含有表面活性剂的液晶混合溶液在所述塑料衬底上垂直排列是可能的。因为塑料衬底是工业中常常使用的产品，所以它们可以自多个制造商容易地获得，并且它们不限于此。
此外，将特定塑料衬底诸如纤维素衍生膜、尤其是三乙酰纤维素膜浸渍到碱性溶液中以处理，然后用根据本发明的含有表面活性剂的液晶混合溶液涂覆，从而通过碱处理其表面具有亲水基的塑料衬底可以获得垂直排列液晶层。这是因为在碱性溶液中三乙酰纤维素膜的乙酸酯基水化成醇基。
通过将含有表面活性剂和反应性液晶单体的液晶混合溶液涂覆到塑料衬底或玻璃衬底上形成垂直排列液晶膜的详细的制备过程将如以下描述，所述塑料衬底或玻璃衬底表面通过如以上描述的亲水性处理，诸如电晕放电或碱处理。
首先，虽然将液晶混合溶液涂覆在玻璃衬底或塑料衬底上的方法没有特别限制，但是优选以均匀厚度涂覆的方法。旋转涂覆、绕线棒控涂覆、微凹板涂覆、微照相凹板式涂覆、浸渍涂覆、喷雾涂覆等方法用作涂覆方法。
虽然在衬底上涂覆的液晶层的厚度取决于需要获得的延迟，即Δn(双折射)*d(液晶层的厚度)而不同，但是优选液晶层的厚度一般是大约0.1～10μm。
如果涂覆方法是可以完全除去溶剂的方法，且涂覆的液晶层不滴落或剧烈流动，自以预定浓度在衬底上涂覆的液晶混合溶液中除去溶剂的方法不特别限于此，但是一般可以用室温干燥、干燥箱中干燥、通过加热在加热板上干燥、用紫外光干燥等方法。
溶剂蒸发后，需要通过聚合作用固化垂直排列液晶层的过程。固化液晶的方法主要分为通过光固化和通过热固化，且是光反应性液晶单体的本发明所用的反应性液晶单体是通过紫外辐射固定的材料。
这时，在吸收波长为紫外区的光引发剂存在下进行聚合过程，并且在空气中或在氮气氛下进行紫外辐射以通过屏蔽氧气增加反应效率。
紫外辐射器用一般照度为大约100mW/cm2以上的中压或高压汞紫外灯或金属卤化物灯，并且可以在衬底和紫外灯之间安装冷光镜或其它冷却装置从而使液晶层的表面温度在液晶的温度范围内。
由于通过上述方法制备的本发明的垂直排列液晶膜用反应性液晶单体而不是支链液晶聚合物以形成液晶层，所以紫外固化的液晶聚合物的状态是网络结构，且使用支链液晶聚合物的垂直排列液晶膜需要通过高玻璃化转变温度(Tg)的高温处理过程。另一方面，因为在溶剂蒸发后，液晶层通过紫外辐射聚合和固化，所以根据本发明的含有反应性液晶单体的液晶混合溶液不需要高温热处理过程。
有多种方法测定通过该方法获得的垂直排列液晶膜的垂直排列的存在和定量延迟值。可以用肉眼或偏光显微镜鉴定在互相垂直的偏振板之间垂直排列液晶膜的垂直排列的存在。
即，因为当根据本发明的垂直排列液晶膜位于互相垂直的偏振板之间并且自相对于膜表面垂直入射方向观察时垂直排列液晶层不产生延迟，所以不产生光透射，因此它看起来是黑的。此外，因为如果当倾斜入射角时观察垂直排列液晶膜，则产生延迟，所以产生光透射，因此它看起来是亮的。
这时，可以用自动双折射测定仪KOBRA-21ADH(由日本的Oji科学仪器生产)测定自垂直入射角以特定角度倾斜的方向的定量延迟值。
优选地，选自包括三乙酰纤维素、聚对苯二酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯和如降冰片烯衍生物的环烯聚合物、聚乙烯醇、二乙酰纤维素、聚醚砜的组的一种或多种化合物用作延迟膜，该延迟膜层叠在通过上述方法制备的垂直排列液晶膜上，且与根据本发明的延迟膜整合。此外，优选使用通过以下数学式1定义的平面内折射指数Rin具有50～300范围的定向延迟膜。更优选地，使用定向在与液晶盒中液晶分子排列方向垂直的方向，其Rin在100～200nm范围的延迟膜。
[数学式1]
Rin＝Δnxy·d＝(nx-ny)·d
其中，nx为折射指数为平面上最大的方向的折射指数，ny是与nx方向垂直方向的折射指数，其中该折射指数是在该平面上最小的折射指数，和d是膜的厚度。
在以上描述的定向延迟膜通过粘合剂与垂直排列液晶膜结合的情况下，或处理为亲水性以获得垂直排列液晶膜的的塑料衬底为定向延迟膜的情况下，用作衬底的定向延迟膜和在其上形成的垂直排列液晶膜作为单一定向延迟膜整合而不需要任何额外过程。
在粘合定向延迟膜和垂直排列液晶膜中所用的粘合剂没有特别限制，但可以适当地选择使用称为基质聚合物的基于丙烯基的聚合物、基于硅的聚合物、聚酯、聚氨基甲酸乙酯、聚酰胺、聚醚、氟或基于橡胶的聚合物。尤其是，可以优选使用具有在光透明度、适当的湿润性、凝聚性、粘合性、耐候性、抗热性等方面具有优良性质的如基于丙烯基的粘合剂的粘合剂。
具有垂直排列液晶膜和与其层叠并整合的定向延迟膜放入延迟膜与偏振板结合，从而最终获得偏振膜。偏振板包含通过向如基于聚乙烯醇的膜的亲水性聚合物膜吸收二色碘然后对其进行单轴定向获得的偏振元件，和用粘合剂贴附在偏振元件的两侧以保护偏振元件的透明保护膜。
虽然透明保护膜的材料一般用三乙酰基纤维素，但是它不特别限于此，而与上述定向延迟膜的情况相同，可以使用聚对苯二酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯和如降冰片烯衍生物的环烯聚合物、聚乙烯醇、二乙酰纤维素、聚醚砜等。因此，在具有垂直排列液晶膜和与其整合的定向延迟膜的延迟膜中含有的定向延迟膜也可以用作偏振元件的透明保护膜。
IPS模式液晶显示器包括上述偏振膜，从而对比率增加，并且视角和色移性质变得更好。
在以下实施方案中，根据本发明的具有垂直排列液晶膜和与其中整合的定向膜的延迟膜布置在IPS模式液晶显示器的偏振板和液晶盒之间，并且与对比实施例相比可以看到，视角得到改善，且色移减小。
实施方案1
在本发明实施方案中所用的可聚合光反应性液晶单体混合化合物中含有的液晶单体中，将以40wt％的化学式1的化合物、27wt％的化学式2的化合物、27wt％化学式3的化合物和6.0wt％的Irgacure 907(由Ciba-Geigy生产)的比例混合的固体融化在70wt％甲苯和30wt％环己酮的混合溶剂中，达25wt％的固体浓度，以制备反应性液晶溶液。
加入基于碳氟化合物的表面活性剂Novec(商品名，由美国的3M生产)FC4430，与总溶液中含有的100wt％的总固体相比为1.0wt％。
在三乙酰纤维素膜(商品名：80UZ，由日本的Fuji生产)上实施电晕放电处理后，用绕线棒控涂覆器(4号)将液晶溶液涂覆到该膜上，并将膜在50℃的干燥箱中保持2分钟，然后用80W/cm的高压汞灯以3m/min的速度固化一次。以这种模式产生的液晶膜是透明的且其厚度是1.0μm。
由于为产生聚合反应的反应剂的丙烯酸酯基与在产生的液晶膜的液晶聚合物结构中对应于化学式1和2的化合物部分的一端连接，所以由化学式1和2最终产生的聚合物部分具有如图10显示的支链形式。然而，因为丙烯酸酯基与化学式3的化合物的两侧连接，所以最终产生的聚合物具有如图11显示的网络结构。此外，将由化学式1和2的化合物形成的支链形式与由化学式3的化合物形成的网络结构混合，从而使液晶聚合物完全具有如图11显示的网络结构。
为了检查液晶膜的光学性质，使用其上涂覆粘合剂的玻璃衬底仅将液晶膜层剥落在三乙酰纤维素膜上，并且用自动双折射测定仪KOBRA-21ADH(商品名，由日本的Oji科学仪器生产)测定取决于视角的液晶膜层的延迟。结果在图1中显示。
根据图1，因为在膜的垂直方向没有延迟，随着视角变大延迟增加，并且负(-)方向与正(+)方向视角的值互相对称，所以可以看到液晶膜的液晶分子在对于膜表面的垂直方向上排列。
此外，假设平面内平均折射指数为no，厚度方向的折射指数为ne，和从取决于视角的延迟值得到的液晶膜的厚度为d，厚度方向的延迟值(Rth)通过以下数学式2计算为110nm。
在图2中，其中通过上述方法制备的垂直排列液晶膜7与Zeonor(产品名，由日本的Zeon生产)定向延迟膜5整合层叠的延迟膜8制成后，将延迟膜8置于IPS(平面内转换)模式液晶显示器的偏振板1(产品名称：ST-CLR，由韩国LG化学有限公司生产)和液晶盒2之间，并且它用来确定视角性质的改善程度。
这里，不含包含在液晶盒2和贴附在液晶盒2下面的普通偏振板10之间的延迟膜的普通偏振板10用于比较根据本发明垂直排列液晶膜7和由其制备的延迟膜8与比较实施利2和3中垂直排列液晶膜7和延迟膜8的作用，所述比较实施例2和3将在后面描述。此外，延迟膜8贴附在偏振板1下以使它们被整合，其称为偏振板9。
这时，定向延迟膜5的定向6与液晶盒2中液晶分子的排列方向4垂直，且为平面上延迟值的定向延迟膜5的平面内延迟值Rin是通过以下数学式1计算的。这时，为厚度方向延迟值的垂直排列液晶膜7的厚度方向的延迟值Rth是通过以下数学式2计算的。
[数学式1]
Rin＝Δnxy·d＝(nx-ny)·d
其中，nx是平面上折射指数最大的方向的折射指数，ny是与nx方向垂直方向的折射指数，其中该折射指数是该平面上最小的，和d是膜的厚度。
[数学式2]
Rth＝Δn·d＝(ne-no)·d
其中，no以(nx+ny)/2计算，且ne是nz。
比较实施例1
将以30wt％的HEA(丙烯酸羟乙酯)、30wt％的HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、35wt％的PETA(三丙烯酸季戊四醇酯)和5.0wt％的Irgacure 907(由瑞士的Ciba-Geigy生产)的比例混合的固体融化在70wt％的IPA(异丙醇)和30wt％的甲苯混合溶剂中，使固体浓度变为10％，加入基于碳氟化合物的表面活性剂Novec(商品名，由美国的3M生产)FC4430，与总溶液中含有的100wt％的总固体相比为2.0wt％，从而制备排列膜溶液。
用绕线棒控涂覆器(5号)将排列膜溶液涂覆到膜上，且将膜在50℃的干燥箱保持2分钟，然后用80W/cm的高压汞灯以3m/min的速度固化一次。产生的排列膜是透明的且其厚度为0.7μm。
用只有FC4430的反应性液晶溶液在排列膜上制备厚度为1.0μm的液晶膜，FC4430为表面活性剂，通过与实施方案1相同的涂覆和光固化操作自与实施方案1相同的反应性液晶溶液中除去，且如实施方案1中相同的模式测定液晶膜的延迟性。
根据比较实施例1，在图12中显示了取决于视角的延迟值的变化，且厚度方向的延迟(Rth)为103nm。
在如实施方案1的比较实施例1中，因为延迟随视角变大而增加，且负(-)方向和正(+)方向视角的值互相对称，所以可以看到液晶膜的液晶分子也是在对于膜表面垂直的方向排列。
此外，因为比较实施例1与实施方案1中厚度方向的延迟值(Rth)几乎没有不同，所以可以看到它们之间的排列度没有差异。
比较实施例2
在图3中，偏振板1和10分别贴附在液晶盒2的上面和下面，且被设置为使贴附在液晶盒上面和下面的偏振板1和10之间不包含任意延迟膜，从而比较具有垂直排列液晶膜和定向延迟膜被整合层叠的延迟膜的实施方案1的效果。
这时，偏振板1和10的定向方向3和30互相垂直，且液晶盒2中液晶分子的排列方向4与贴附在液晶盒2下面的偏振板10的排列方向相同。
比较实施例3
在图4中，在只有Rin＝120nm的Zeonor(商品名，由日本的Zeon生产)定向延迟膜5与普通偏振板1用粘合剂结合以制备偏振膜11后，将偏振膜11贴附在液晶盒2上。
这时，定向延迟膜5的定向方向6与液晶盒2中液晶分子的排列方向垂直，且为平面上延迟值定向延迟膜5的Rin是通过以下数学式1计算的。
[数学式1]
Rin＝Δnxy·d＝(nx-ny)·d
其中，nx是平面上折射指数最大的方向的折射指数，ny是与nx方向垂直方向的折射指数，其中该折射指数是该平面上最小的，且d是膜的厚度。
为了估测贴附在实施方案1和比较实施例3的偏振膜9和11、和比较实施例2的偏振板1的液晶盒的视角特性，用法国Eldim生产的EZ contrast 160R(产品名)测定的对比率在图5中显示。
用于参考，在用于估测视角特征的方法中最常使用的方法是测定对比率，且对比率是白色状态的透射比除以黑色状态的透射比的值。当该值增加时，图像清楚，并且可见度高。由于液晶显示器具有对比率随视角变化的特性，通过取决于入射角的对比率的位移度可以定量视角特性。通常以黑色状态中光泄漏最多的方位角作为参照，移动入射角时观察对比率的情况下，易于比较相对视角特性。
图6是在球面坐标系中显示方位角(Φ)和极角(Θ)的视图。方位角是指当从+Z轴方向观察时从+X轴反时针旋转角，而极角(Θ)是指从垂直于XY平面的Z轴方向倾斜的角。因为极角根据情况也称为入射角，所以文中以下入射角是指极角。
因此，对于IPS模式LCD，因为偏振板的定向轴或吸收轴分别是0°或90°的方位角(当从前面观察LCD时右水平方向定义为0°的情况)，在方位角为45°时，入射角从0°～80°移动时观察到的对比率在图5显示。
此外，以下表1显示对于图5中的各偏振膜结构由20°测定的对比率。
[表1]
通过图5和表1，可以看到含有图2的定向延迟膜5和垂直排列液晶膜7的偏振膜9的对比率与图3的普通偏振板1相比增加大约1,520％，与图4的偏振膜11相比也增加大约260％。
其次，将比较具有图2结构的实施方案1的液晶显示器的色移特性与具有图3和4结构的比较实施例2和3的液晶显示器的色移特性。
通常，由于与固定方位角和移动入射角时相比，当以70°以上固定的入射角连续测定0°～360°的整个方位角时，液晶显示器的色移显示较大的移动宽度，所以在用于估测色移特性的入射角固定为75°的状态下，自0°～360°以1°移动方位角时测定各色移特性。
这时，测定值是在1964年由CIE(Intemational IlluminationCommittee国际照明委员会)建立的xy色度图中所用的x和y，且测定仪器是在实施方案1中所用的由法国的Eldim生产的EZ contrast160R(产品名)。
图7显示图2结构，即具有偏振膜9的液晶显示器的色移特性，层叠在普通偏振板1上的具有垂直排列液晶膜7和定向延迟膜5的延迟膜8被进一步层叠并贴附于偏振膜9上。另外，当使用其上层叠具有图2的延迟膜8的偏振膜9时，可以看到最小量的色移。
图8显示图3结构，即具有其中贴附普通偏振板1的液晶显示器的色移特性，和图9显示图4结构，即在其中贴附的普通偏振板1上贴附只具有定向延迟膜的偏振膜11的液晶显示器的色移特性。
在以下表2中，获得了各图7、8和9中最大x和y的值，和最小x和y的值，然后计算了各为最大和最小值的差值的Δx和Δy。这时，当Δ值变小时，在整个方位角处的色移程度变小。即，色移特性是优良的。
[表2]
  补偿结构   图2   图3   图4
  色坐标   x   y   x   y   x   y
  最大   0.3213   0.2865   0.4143   0.3775   0.4011   0.3662
  最小   0.2087   0.1516   0.2039   0.1531   0.2014   0.1564
  最大-最小(Δ)   0.1127   0.1349   0.2104   0.2243   0.1997   0.2098
如表2的结果，与图3的补偿结构相比，图2的补偿结构Δx降低46.4％，且Δy降低39.9％。另外，与图4的补偿结构相比，图2的补偿结构Δx降低43.6％，且Δy降低35.7％，所以色移明显降低。
虽然结合特定实施方案详细描述了本发明，但本领域技术人员易于理解在本发明的技术精神和范围内可以进行各种修饰和变化。修饰和变化落入由所附权利要求限定的本发明的范围内也是显而易见的。

Claims (10)

1、一种延迟膜，其中，将定向膜和由含有可聚合反应性液晶单体的溶液形成的垂直排列液晶膜层叠以使它们整合。
2、根据权利要求1的延迟膜，其中，含有可聚合反应性液晶单体的溶液含有以下化学式3的反应性液晶单体和至少一种或多种以下化学式1和2的反应性液晶单体：
(化学式1)
Figure A2006800000670002C1
(化学式2)
Figure A2006800000670002C2
(化学式3)
3、如权利要求1的延迟膜，其中，定向延迟膜的材料选自包括三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯和如降冰片烯衍生物的环烯聚合物、聚乙烯醇、二乙酰纤维素、聚醚砜的组的一种或多种化合物。
4、一种偏振膜，其中，权利要求1～3中任意一项的延迟膜贴附在偏振板上并位于偏振板和液晶盒之间。
5、一种偏振膜，其中，权利要求1～3中任意一项的延迟膜直接贴附在与液晶盒相邻的偏振元件的一侧并位于偏振元件和液晶盒之间。
6、一种IPS模式液晶显示器，包括权利要求4的偏振膜。
7、一种IPS模式液晶显示器，包括权利要求4的偏振膜。
8、一种制备延迟膜的方法，包括制备延迟膜的步骤，其中通过在表面处理为亲水性的定向延迟膜表面上涂覆、干燥和紫外光辐射含有表面活性剂和反应性液晶单体的可聚合液晶混合溶液形成垂直排列液晶膜，以整合定向延迟膜和垂直排列液晶膜。
9、一种制备延迟膜的方法，包括以下步骤：
通过在表面处理为亲水性的塑料衬底上涂覆、干燥和紫外光辐射含有表面活性剂和反应性液晶单体的溶液制备垂直排列液晶膜；和
用粘合剂将定向延迟膜贴附到垂直排列液晶膜上以使它们整合。
10、一种制备偏振膜的方法，包括将通过权利要求8或9的方法制备的延迟膜贴附到与偏振元件或偏振板相邻的液晶盒的一个表面上的步骤。
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