TW200815803A - Optical element, its manufacturing method, and liquid crystal display device - Google Patents

Optical element, its manufacturing method, and liquid crystal display device Download PDF

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Description

200815803 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使液晶分子傾斜配向而形成之光學元 件、該光學元件之製造方法、以及使用有該光學元件之液 晶顯示裝置。 【先前技術】 關於組裝入液晶顯示裝置之光學元件，知悉有包含聚合 型液晶材料的光學元件，其廣泛用作構成液晶顯示裝置之 吸收型圓偏光板（λ/4相位差層、χ/2相位差層）、直線偏光 板、或各種液晶模式之視角補償層。 例如已知悉’於 ECB (Electrically Controlled Birefringence，電場控制雙折射）模式之液晶顯示裝置中， 藉由將使液晶分子傾斜配向而形成所謂混合式構造之光學 元件設為相位差層，可獲得較廣之視角。亦即，液晶分子 傾斜配向後之光學元件（相位差層）中的相位差具備視角依 存性。因此，關於ECB模式之液晶單元（liquid crystal cell)，係組合相位差具備特定視角依存性的混合式構造之 光學元件（相位差層）而構成液晶顯示裝置，以消除黑顯示 時之液晶層LC (liquid crystal)之殘留相位差，藉此可確保 較廣之視角。 以上所述之相位差層（光學元件）係在將包含聚合性液晶 化合物及界面活性劑等組合物塗佈於基板上後，藉由光昭 射或加熱’使聚合性液化合物聚合而形成的。： 寬面積上均勾且容易地塗佈組合物，亦提出有能確保較高又 119345.doc 200815803 組合物黏度，且具備即使放置於室溫條件下亦不易析出結 曰曰之、纟U構的聚合性液晶化合物（參照下述專利文獻1 )。 [專利文獻1]日本專利特開2005-272560號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，於形成上述之混合式構造的相位差層（光學元件） 時’相位差之視角依存性的控制係藉由對構成相位差層之 聚合性液晶化合物等加以材料選擇而進行的。因此，難以 獲得所需之視角依存性。 又’近年來’提出有藉由將上述相位差層設置於液晶單 元之内側而内置於液晶單元内（in cell)，以使得裝置變薄 之結構。欲實現如此使相位差層内置於液晶單元内之結 構，要求相位差層具有某種程度之耐熱性。因此，藉由上 述之材料選擇來控制相位差層中相位差之視角依存性的方 法中，由於進而需要選擇具備耐熱性之材料，故而為獲得 具有所需視角依存性之混合式構造之相位差層變得愈發困 難。 因此，本發明之目的在於：提供一種可控制相位差之視 角依存性而並不僅依賴材料選擇的混合式構造之光學元件 及其製造方法，又，藉此提供一種液晶顯示裝置，其係能 夠實現將相位差具備所需視角依存性之混合式構造的光學 元件（相位差層）内置於液晶單元内。 [解決問題之技術手段] 用以達成如此目的之本發明之光學元件係使聚合性液晶 119345.doc 200815803 單體混成配合而形成之光學元件，其特徵在於：其係使用 相對於經配向處理之面保持固定角度而配向之第1聚合性 液晶單體、以及相對於經配向處理之面而混成配合之第2 聚合性液晶單體而構成。並且，藉由第1聚合性液晶單體 與第2聚合性液晶單體之含量比來控制相位差之視角依存 性。 又’本發明亦係如此光學元件之製造方法、以及已組裝 入由如此光學元件所構成之相位差層的液晶顯示裝置。 於如此光學元件中，可藉由配合第1聚合性液晶單體與 第2聚合性液晶單體之配向性，調整該等之含量比，而控 制相位差之視角依存性。因此，聚合性液晶單體混成配合 而形成之光學元件中的相位差之視角依存性得以控制，而 並不僅依賴材料選擇。 [發明之效果] 如以上說明般，根據本發明，能夠控制相位差之視角依 存性而並不僅依賴材料選擇，藉此，可提昇形成光學元件 時材料選擇之自由度，並能夠提昇具有所需相位差之光學 元件的耐熱性。藉此，能夠將聚合性液晶單體混成配合之 光學元件作為相位差層而設置於要求耐熱性之液晶單元 内。 【實施方式】 以下說明本發明之實施形態。 <光學元件> 圖1係使用有以上聚合性液晶組合物之光學元件之結構 119345.doc 200815803 示意圖。如圖1所示，光學元件1〇〇設置於表面經配向處理 之配向基板200上。作為如此之配向基板20〇，例如可使用 表面覆蓋有已實施摩擦處理作為配向處理之配向膜的玻璃 基板、或具有配向力之基板。 配向膜通常使用聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯醇等，摩擦 處理則通常採用如下方法，即，將材料選自人造纖維、 棉、聚酸胺、聚甲基丙烯酸甲酯等素材的摩擦布纏繞於金 屬輥上，使其在與薄膜接觸之狀態下旋轉，或者在使輥固 ® 定之狀態下傳送薄膜，藉此以摩擦之方式對薄膜面施以摩 擦。 並且，光學元件100由設置於配向基板200之經配向處理 之面（5己作基板面）上的第1層101、以及其上部之第2層102 所構成。 其中，第1層101係於相對基板面保持固定角度而配向之 狀悲下三維交聯有第丨聚合性液晶單體Ml的層。於該第i _ 層1〇1中，膜厚方向上第1聚合性液晶單體Ml之長軸與配 向基板200之基板面所形成的角度（預傾角）為固定。又，第 1聚合性液晶單體Ml之長軸的配向係與配向基板2〇〇之配 向方向一致。此處，圖示有第丨聚合性液晶單體河丨平行配 向於基板面之水平配向狀態。然而，第丨聚合性液晶單體 Ml之配向狀態並未限定於水平配向’亦可為位於膜厚方 向上之第1聚合性液晶單體^!丨相對於基板面成固定角度（垂 直情形除外），例如亦可為在以特定角度相對基板面傾斜 之狀態下配向的傾斜配向。再者’相對於第i聚合性液晶 119345.doc 200815803 配向基板1上基板面之配向 單體Ml之基板面之角度可藉由 處理加以控制。 如此之用於第1層1〇1之筮 之弟1聚合性液晶單體Ml，可使用 相對於經配向處理之面保持固定角度而配向之材料，其中 更好：疋使用具有較高耐熱性之材料。如此之第ι聚合性 液晶早體Μ1之具體例，可於/土 J T車乂佳使用下述結構式（1)所表示 之化合物。 [化2]
〇
LC270(BASF製造商品名）、LC1057(BASF製造商品名）等。
又’苐2層102係第2聚合性液晶單體m2於混成配合狀態 下三維交聯並固定之層。於該第2層1〇2中，愈是接近第1 層101侧’苐2聚合性液晶早體M2之長轴愈平行於第1層 101之表面。另一方面，隨著向上而遠離第1層1〇1，第2聚 合性液晶單體M2之長軸與配向基板200之基板面所成的角 度（預傾角）增大。又，第2聚合性液晶單體M2之長軸的配 向係與構成第1層101之第1聚合性液晶單體Ml之長軸方向 一致。 如此之用於第2層102之第2聚合性液晶單體M2係相對於 配向面混成配合之聚合性液晶單體，可使用至少具有2個 119345.doc 200815803 聚合性官能基之化合物。如此第2聚合性液晶單體M2，可 例示下述通式（1)所表示之化合物。 [化3]
-(CH2)cpCOCH^CH2 CH2=CHCO〇(cH2)r W1^Y1 通式<1)
於該通式（1)中，界!及W2分別獨立表示單鍵、-〇… COO-或-OCO…γΐ及γ2分別獨立表示_c〇〇或_〇c〇，ρ 及q分別獨立表示2〜18之整數，式中所存在之3種1，仁伸苯 基之氫原子亦可分別獨立地被碳原子數1〜7之烷基、烷氧 基、烷醯基、氰基或素原子取代一個以上。 、又，根據室溫條件下不易析出結晶之觀點，可含有2種 、上通式(1)所表不之化合物，而較好的是含有3種以上。 此外根據確保耐熱性之觀點、以及於室溫條件下不易 析出：晶之觀點，可含有通式⑴所表示之聚合性液晶單體 60質量。/〇以上，較好的是65質量％以上，更好 量 %以上。 又，亦可使用如此通式（1) 所表不之聚合性液晶單體的 同時，配合使用下述通式（2) 飞1〜通式（2)_4所表示之向列梨 液晶，藉此提昇聚合性液晶覃 早體之配向性。亦可使用該等 通式（2)-1〜通式（2)_4所表示之6 〈向列型液晶中的2個以上。
Ut4] ^ 119345.doc -10. 200815803 0C0^^0(CH2)n02Cm^H2C 通式<2)·1
GH 浐 CHG%n 师 剛神 2eHC»H2C 通式(2>·2
NC CHr-CHCOaWO^CON^OCO-^ _ ym 一
CH产CHC〇2n{caH2》0《^^CHsCHC〇2<^—MOHOOO^-^^C^OH^nOsGHO^C 通式¢2)-4 其中，通式（2)-1〜通式（2)-4中的n設為2〜10。 再者，於上述第1層101及第2層102中，除聚合性液晶單 體Ml、M2以外，亦含有光聚合引發劑及界面活性劑。
0(C_02CHOH3C 通式α)·3 光聚合引發劑，可適當使用例如下述通式（3)或通式（4) 所表示之化合物。具體而言，可例示作為通式（3)之一例的 汽巴精化（Ciba Specialty Chemicals)股份有限公司製造之 Irgacure907、以及作為通式（4)之一例的汽巴精化股份有限 公司製造之Irgacure369。 [化5] R2
其中，通式（3)及通式（4)中的R1〜R6分別獨立表示氫原 119345.doc -11 - 200815803 子或甲基。 該光聚合引發劑可根據需要配合使用複數個種類，亦可 另添加其他光聚合引發劑。又，光聚合引發劑之添加量的 範圍通常為0_01〜15重量％，較好的是01〜12重量％，更好 的是0 · 5〜1 〇重量％。 界面活性劑，可使用Megafack F-08(大日本油墨製造）、 BYK361(畢克化學 ’ BYK-Chemi)、Polyflow461(共榮社化
學）等。又’此外亦可使用氟系界面活性劑或丙烯酸系界 面活性劑。氟系界面活性劑，可使用DMAOP(AZmax公司 製造商品名）等。而丙烯酸系界面活性劑，可使用 BYK361(畢克化學公司製造商品名）、Polyflow46l(共榮社 化子么司製造商品名）等。該等界面活性劑既可單獨使 用’亦可使用複數個種類。 界面活性劑之添加量可於不妨礙液晶之配向的範圍内作 適當添加’通常相對於液晶材料較好的是0.001 wt%〜10 加％左右，更好的是0.01 wt%〜5 wt%左右。 如此界面活性劑係於使用有該聚合性液晶組合物之光學 元件中，控制聚合性液晶單體之傾角I，從而可形成以在 面内傾斜角均勻之傾角而使聚合性液晶單體混成配合的光 學元件。 以上之第1層101與第2厚1 mt ττ/ 、昂102積層而形成的光學元件100 之特徵在於：藉由第1 jS 1 〇彳击 》 θ 01中之弟1聚合性液晶單體Ml的 含量及膜厚tl、以及第2屉1Λ > 曰102中之弟2聚合性液晶單體m2 的含量及膜厚t2，而調整作Α 门王作馮整個光學元件100之第1聚合 119345.doc -12- 200815803 性液晶單體Ml與第2聚合性液晶單體M2之含量比，藉此押 制相位差之視角依存性。 亦即，考慮到例如光學元件1〇〇之耐熱性及製造製程方 面之容易度，第1層101及第2層1〇2中之各聚合性液晶單體 Ml、M2的組合比被確定為固定值。於此情形時，根據整 個光學元件100之膜厚（tl + t2)，將視角正面方向上相位差 之中央值設定為特定值，並根據膜厚比u ·· t2，將視角方 向上相位差之變化量控制在特定值。 以上述方式構成之光學元件1〇〇，可控制相位差之視角 依存性而並不僅依賴聚合性液晶單體或其他化合物之材料 選擇。因此，能夠提昇構成光學元件1〇〇之聚合性液晶單 體或其他化合物的選擇自由度。 因此’例如’能夠使用耐熱性較高但視角方向上相位差 之變化量過高或過低的材料來構成具有所需視角依存性 (相位差）之光學元件100，從而能夠提昇光學元件1〇〇之耐 熱性。 再者’於以上實施形態中，已對以下結構加以說明， 即’藉由第1層101之膜厚與第2層1〇2之膜厚tl、t2，而調 整由泫等積層構造所構成的光學元件i 〇〇中之第1聚合性液 晶單體Ml與第2聚合性液晶單體“2之含量比。然而，本發 明之光學元件若為相位差之視角依存性可藉由第1聚合性 液曰曰單體M1與第2聚合性液晶單體M2之含量比而加以控制 的結構即可。因此，光學元件亦可為含有第1聚合性液晶 單體Ml及第2聚合性液晶單體％2二者之單層構造。 H9345.doc -13- 200815803 於如此之單層構造之光學元件中，第1聚合性液晶單體 Μ1受到弟2聚合性液晶單體]y[2之配向狀態的影響而成為混 成配合。另一方面，第2聚合性單體M2受到第1聚合性液 晶單體Μ1之水平配向的影響，而整體配向於傾角較低之 方向上。
並且，以固定角度配向之第1聚合性液晶單體Ml的含量 愈多，該等第1聚合性液晶單體Ml及第2聚合性液晶單體 M2之膜厚方向的傾斜角度之變化量愈小，從而視角方向 上之相位差之變化量愈小。因此，為獲得相位差所需之視 角依存性，设結構為已調整好第i聚合性液晶單體Μ1相對 於弟2水合性液晶單體M2之含量。 再者，當第1聚合性液晶單體M1單獨傾斜配向時，第2 聚合性單體M2受到第丨聚合性液晶單體M1i傾斜配向的影 響，而整體配向於傾角較高之方向上。因此，第丨聚合性 液晶單體Ml之含量愈多，視角方向上之相位差的變化量 愈大’故而考慮到此情形須調整第i聚合性液晶單體撾工相 對於第2聚合性液晶單體m2之含量。 此外，利用圖1加以說明的積層結構亦可為如下結構 即’猎由使第2層102中含有特定量之第！聚合性液晶單 Ml」而調整第2層1()2上相位差之視角依存性，此外亦 由第1層101之膜厚而調整相位差之視角依存性。 <光學元件之製造方法> 方法作說明。 即句第1聚合性 其次’對圖1所示之光學元件1⑽的製造 首先’將用以形成第！層101的各材料， 119345.doc -14- 200815803 液晶單體Ml、b)光聚合引發劑、以及〇界面活性劑，、 述之特定比例溶解於溶劑中，並將其調製成塗：二 次，於配向基板200上，形成塗佈有特定贈p 、 、騰与之塗佈液的 塗膜。再者，塗膜之形成方法可應用各種塗佈方法。 繼而，使配向基板200上之塗膜中的溶媒乾燥後，於、 晶相與等向相之間的邊界溫度+1〇。〇之溫度條件下進行液 向處理，之後藉由照射放射線，而使）筮 忑 )弟聚合性液晶單 體Μ1二維交聯。 此時較好的是，於氮氣（NO等惰性氣體環境中，對塗膜 進行放射線之践。藉此，可製作耐純優良之光學半 100而不受氧氣干擾。 又’關於照射塗膜之放射線’可使用低壓汞燈、高壓汞 燈、超高壓汞燈等汞激發光源以及氙 摆止2 , 原4，較好的是選 源先起始劑t靈敏度較大之波長㈣中具有強峰值的光 此外，如此之對塗狀放射線照㈣於室溫 1體之透明點（N-m)以下的溫度條件下進行。藉此，可 …聯密度大且耐熱性優良之光學元件1〇〇而並不損室 液晶性（各向異性）。再者，所 、σ ^ , ^ β疋知液晶相盥涪相 之相轉移溫度。 Hw夜相 =之第丨層101的形成係藉由塗佈方式，例如於旋塗方 ;:形時’可藉由溶液中之固形分濃度、旋塗旋轉數、 間等加以調整’而於狹縫式塗佈、模塗 佈方式之情形時，則藉由調整溶液中之固形分濃度、狹缝 119345.doc -15- 200815803 模頭（slit head)或模頭（die head)與塗佈基板的相對速度、 塗佈量等來控制膜厚tl。 其次’將用以形成第2層102之各材料，即a)第2聚合性 液晶單體M2、b)光聚合引發劑、以及c)界面活性劑，以上 述特定比例而溶解於溶劑中，並將其調製成塗佈液。其 次’於弟1層101上形成塗佈有特定膜厚之塗佈液的塗膜。 再者，塗膜之形成方法可應用各種塗佈方法。 繼而’藉由加熱處理，使塗膜乾燥，並且使塗膜中之第 2聚合性液晶單體M2混成配合。藉此，無須在配向方向不 同之基板間夾入塗佈膜進行處理，便可使之混成配合。此 時，第1層101成為配向膜，而第2聚合性液晶單體!^2之配 向方向與構成第1層101的第1聚合性液晶單體Ml之配向方 向一致。又，此處，利用加熱溫度而調整第2聚合性液晶 單體M2之傾角，藉此控制光學元件100之相位差。 其後，於室溫條件下取出該塗膜，藉由以與形成第1層 1〇1同樣之方式照射放射線，使a)第2聚合性液晶單體％2三 維交聯。 於形成以上之第2層1〇2時’以與第1層1〇丨同樣之方式控 制膜厚t2。 以上述方式而形成使聚合性液晶單體Μ1、M2三維交聯 後的弟1層101及弟2層102之後’藉由進行熱處理而進一步 促進三維交聯。此處，在液晶性單體之透明點（Ν_〗點）以上 的温度條件下進行熱處理，藉此可進一步獲得耐熱性優良 之傾斜配向相位差層。該熱處理亦取決於材料、及相位差 119345.doc -16- 200815803 成膜步驟以後之步驟的加熱處理條件，設定在1〇〇。〇以上 且WC以下進行1G分鐘〜12时鐘。藉此，可獲得防止住 因以後步驟之熱處理而導致發黃或相位差量降低等劣化因 素的光學元件100。 、以上之製造方法中’已明確的是，藉由制通式⑺或 通式（4)所表TF之光聚合引發劑，可獲得使聚合性液晶單體 混成配合之光學元件’並且如後述之實施例所示般，其耐 熱性得以提昇。 精此’即便對該光學元件i⑽施加以後步驟之加熱處理 時：亦彳於該加熱處理之前後M吏光學元件100之特性保 持^疋而不產生變化。你丨| C , 例如’可使正面之相位差及來自向 極角方向傾斜之方向上的相位差’於加熱處理之前後保持 穩定而不產生變化。 <液晶顯示裝置·1> 圖2係本發明之液晶顯示裝置第i實施形態之剖面結構 圖。圖2所tf之液晶顯示裝置la係以Ε(：β模式驅動之透過 型液晶顯示裝置la ’且具備上述之光學元件作為使液晶分 子’混成配合之相位差層（以下記作混合相位差層）。如此液 晶顯示裝置1 a係構成如下。 亦即’液晶顯示裝置la係以ECB顯示模式驅動，該㈣ 顯示模式係未施加電壓時觀察者側之液晶配向軸與光源侧 之液晶配向軸實質上相等。該液晶顯示裝置ia具備驅動基 板10、與該驅動基板10之元件形成面側對向配置的對向基 板20、以及夾持於該等驅動基板1〇與對向基板2〇之間的液 119345.doc -17- 200815803 晶層LC。又，於驅動基板10之外側面，設有λ/4相位差板 30呈密著狀態，此外，在驅動基板1〇及對向基板20之外側 面，於正交偏光鏡（crossed nico Is)上設有偏光板31、32呈 密著狀態。又，於配置在驅動基板1〇側之偏光板31外側’ 配置有背光源33以及反射板34。 其中，驅動基板10係於玻璃基板之類的透明基板11之面
向液晶層LC的面上，設有驅動電極層12，其係於每個像素 上形成有例如TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體）等驅 動元件以及與其連接之像素電極等。繼而，以覆蓋該驅動 電極層12之狀態，設有配向膜13。該配向膜13係例如於特 定方向上對驅動基板1 〇側的偏光板3 1之透過軸進行摩擦處 理或配向處理後所得者。 另一方面，對向基板2〇係於如玻璃基板之類的透明基板
21之面向液晶層LC的面上，依序設有R(Red，紅）、G (Green，綠）、B(Blue，藍）各色彩色濾光片22，配向膜 23，混合相位差層24，對向電極25，以及配向膜％。此 卜；、寸向電極2 5上，設有此處省略圖示之配向膜。該配 向膜4為、、二與设置於驅動基板〗〇側之配向膜反向平行摩擦 處理或配向處理者。 Π77 具有特徵性的是，利用有用圖1所說明之積層構 造：2先4學元件1〇°，作為使液晶分子混成配合之混合相位 敕亦即’該混合相位差層24形成有如下結構，即， 錢:^圖1所說明之2種聚合性液晶單體的含量比，以 …、吩液晶層IX之殘留相位差在廣視角中得以消除， 119345.doc •18- 200815803 而使相位差具備特定視角依存性。 再者，設有配向膜23之透明基板21對應於用圖1所說明 的配向基板。因此，於混合相位差層24中〆混成配合之第2 聚合性液晶單體M2係於透明基板21側與基板面為水平平 行，而面向液晶層LC側則成為逐漸垂直立起之配向狀態。 又’混合相位差層24，亦可替換成用圖1所說明之積層構 造之光學元件100，而使用以特定組合比混合前面所說明 之第1聚合性液晶單體Ml與第2聚合性液晶單體M2的單層 構造之光學元件。 又，該混合相位差層24之配向方向構成為，使向對向電 極25及像素電極施加電壓而顯示黑時的液晶層lc之殘留相 位差、與相位差板（χ/4相位差板3 〇)之相位差實質性相抵。 如此結構之液晶顯示裝置1 a係使混合相位差層24介隔彩 色濾光片22成膜形成於透明基板21上而内置於液晶單元内 者。 在具有以上所說明之結構的液晶顯示裝置la中，將具有 用圖1所說明之結構的光學元件100作為混合相位差層24組 裝入ECB模式之液晶顯示裝置la中，藉此可消除顯示黑時 液晶層LC之殘留相位差，從而獲得較廣之視角。 並且，尤其藉由形成液晶分子之傾角於膜厚方向產生變 化之結構，而利用藉由以上述方式提昇材料選擇性之自由 度來破保耐熱性的光學元件，構成相位差因力口熱而易於變 化之混合相位差層24，藉此即使該相位差層24内置於液晶 單元内，亦可發揮充分耐熱性，並確保所需相位差。 119345.doc 19 200815803 其結果為，在設有混合相位差層24之ECB模式之液晶顯 示裝置la、以及使用有該液晶顯示裝置la之電子機器中， 能夠提昇混合相位差層24之配向性，故而可進行視角良好 且對比度高之顯示。 又，藉由將該混合相位差層24設置於彩色濾光片22之上 部，而使得混合相位差層24亦兼具作為彩色濾光片22之保 護層的功能。藉此，可防止從彩色濾光片22去除氣體。 <液晶顯示裝置-2> 圖3係本發明之液晶顯示裝置第2實施形態之剖面結構 圖。圖3所示之液晶顯示裝置ib與圖2所示之液晶顯示裝置 la的不同之處在於對向基板2〇侧之結構。亦即，於液晶顯 示裝置1 b中，其結構為利用平坦化絕緣膜4〇來覆蓋透明基 板21上之彩色濾光片22，並在其上部設置配向膜23及混成 配合膜24，而其他結構則與圖2之液晶顯示裝置la相同。 如此’可藉由設置平坦化絕緣膜4 〇，而於平坦之基底面 上形成混成配合膜24。藉此，可提昇混合相位差層24之配 向性。 <液晶顯示裝置-3> 圖4係本發明之液晶顯示裝置第3實施形態之剖面結構 圖。圖4所示之液晶顯示裝置1 c與圖2所示之液晶顯示裝置 1 a的不同之處在於對向基板2〇側之結構。亦即，於液晶顯 示裝置lc中，其結構為將配向膜23及混成配合膜24直接設 於透明基板21上，而其他結構則與圖2之液晶顯示裝置u 相同。 119345.doc -20- 200815803 藉由設成如此之結構，亦可使成膜形成混合相位差層24 之基底更為平坦，故而可進一步提昇混合相位差層24之配 向性。 再者，於上述之第1實施形態〜第3實施形態中，例示有 將混合相位差層24設置為視角補償層的ECB模式之液晶顯 •示裝置’對其結構已作說明。然而，本發明亦可應用於將 _ 混合相位差層24内置於液晶單元内而設置的TN (Twisted
Nematic ’扭轉向列）模式之液晶顯示裝置。於此情形時， — 將配置於實施形態中所說明之液晶單元内部及外側的偏光 板等之光學結構，作適當變更以應用於TN模式之驅動顯 示即可。又’混合相位差層24可設在與上述之各實施形態 相同的位置，由此可獲得與各實施形態相同之效果。 又’於上述實施形態中，對將本發明應用於透過型液晶 顯示裝置之結構已作說明。然而，本發明之液晶顯示裝置 亦可應用於半透過半反射型之液晶顯示裝置。於此情形 _ 時，在利用上述光學元件之製作方法來形成混合相位差層 24的一系列步驟中，對聚合性液晶組合物之塗膜照射放射 線時，使用具有透過放射線之區域與遮擋或反射放射線之 .區域的遮罩來將透過顯示部及反射顯示部區分為放射線之 曝光部及未曝光部。藉此，一方面於曝光部中，使聚合性 液晶單體三維交聯而形成特定相位差，另一方面，於未曝 光部中，不讓聚合性液晶單體三維交聯，以使相位差為〇 或特定較低值。 此外，於上述各實施形態中，對將λ/4相位差板3〇配置 119345.doc -21 - 200815803 於液a曰單元之外側的結構已作說明。然而，該λ/4相位差 層30亦可内置於液晶單元内。 於此情形時，關於λ/4相位差層3〇，可例示例如配置於 /a相位差層24之下層側的結構。於如此結構中，亦可利 用與形成混合相位差層相同之方法M吏用聚合性液晶材料 形成λ/4相位差層30，並將該表面作為配向表面，於上部 直接没置混合相位差層24。又，亦可於λ/4相位差層3〇上 進一步形成配向膜，而於其上部設置混合相位差層24。 再者’於此情形時，將要内置於液晶單元内之λ/4相位 差層30無需為混合式構造，因此較之混合相位差層24，易 於獲付耐熱性’但重要的是即使如此之χ/4相位差層3 〇， 亦應選擇耐熱性良好之材料而構成。 此外’本發明亦可應用於混合相位差層24未内置於液晶 單元内之液晶顯示裝置，並可獲得因混合相位差層24之耐 熱性得以提昇所帶來的效果。 [實施例] <實施例1、實施例2> 以如下方式來製作圖1所示之積層構造之光學元件1〇〇。 調製組合物A :混合下述（a)〜(d)之材料，作為用以形成 第1層1 0 1之組合物A。 a) 第1聚合性液晶單體Μ1 :下述結構式（1)之化合物2 〇重量 份。 b) 光聚合引發劑：通式（3)之一的Irgacure907(汽巴精化股 份有限公司製造商品名）1重量份。 119345.doc -22- 200815803 c) 界面活性劑：Megafack F-08(大日本油墨公司製造商品 名）0.02重量份。 d) 溶劑：丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA)78.98重量份。 [化6]
結構式C1>
調製組合物B ··混合下述Ο)〜(d)之材料，作為用以形成 第2層102之組合物B。 a) 第2聚合性液晶單體M2 ··下述通式（1)中之Y1、Y2設為 -COO-，W1、W2設為-OCO-、p設為4，q設為4的化合物20 重量份。 b) 光聚合引發劑：上述通式（3)之一的IrSacure907(汽巴精 化股份有限公司製造商品名）1重量份。 c) 界面活性劑：〇.〇2重量份之MegafackF-08。 d) 溶劑：丙二醇甲醚醋酸醋（PGMEA)78.98重量份。 [化7] OCH^CH2 通式⑴ 藉由旋塗，將組合物A塗佈於摩擦處理完畢之配向膜 AL1254(JSR公司製造商品名）上，形成塗膜。其後’藉由 減壓乾燥（最終到達真空度0.4 Torr)去除塗膜中的溶劑’繼 119345.doc -23- 200815803 而於加熱板上（8(rc)，進行 )适仃1刀4里加熱之配向處理。其後， 於氮氣中（氧氣濃度G.UX下），利用超高觀燈對塗膜進行 照度30 mW/em2、曝光時間2()秒之曝光，進行經水平配向 之第1聚合性液晶單體Ml的二維吞_老w 幻—維父聯處理，從而形成第1 層 101 〇
於形成如此之第Μ101時，藉由調整旋塗之旋轉數，而 於實施m中形成有膜厚0.3叫之第w1Gl，於實施例2中 形成有膜厚0·6 μιη之第1層1〇1。 其次，藉由旋塗，將組合物Β直接塗佈於第丨層丨…上， 形成塗膜。#後，#自減麗乾燥（最㈣達真空度〇>4 去除溶劑，繼㈣加熱板上（6(rc)，進行以鐘加熱之配向 處理。其後’於氮氣中（氧氣濃歧⑽下），利用超高壓采 燈對塗膜進行照度30 mW/cm2、曝光時間2〇秒之曝光，進 仃第2聚合性液晶單體河2之二維交聯處理，從而形成第2 層 102。 於形成如此之第2層102時，藉由調整旋塗之旋轉數，而 於實施例1中形成有膜厚〇·5 μηι之第2層1〇2，於實施例2中 形成有膜厚0_3 μιη之第2層102。 於以上操作之後，於保持在氮氣環境中之烘箱（220。〇、 氧氣濃度1%以下）中進行60分鐘熱處理。藉此，進一步促 進第1層101及第2層102内之聚合性液晶單體三維交聯。 針對鞛由以上方式所製作的實施例1與實施例2之光學元 件（相位差層），測定相位差之視角依存性。將其結果展示 於圖5中。 H9345.doc • 24 - 200815803 又，關於比較例1〜3，分別形成僅由第2層1 02所構成的 光學元件（相位差層），該第2層102使用有混成配合之第2聚 合性液晶單體M2。此時，於摩擦處理完畢之配向膜 AL1254(JSR公司製造商品名）上，藉由旋塗，直接塗佈組 合物B而形成塗膜，其後，進行與實施例1、2相同之程 序。並且，於比較例1中，形成有膜厚1.〇 μηι之第2層 102，於比較例2中形成有膜厚〇.6 μχη之第2層102，而於比 較例3中形成有膜厚0.3 μηι之第2層102。 針對藉由以上方式戶/f製作的比較例1〜3之光學元件（相位 差層），測定相位差之視角依存性，並將其結果一併展，示 於圖5中。 根據圖5之圖表，可明確：由第1層ιοί與第2層1〇2之積 層構造所構成的實施例1、2之光學元件中，可利用各自之 膜厚比來控制相位差之視角依存性。又，於僅由膜厚大致 與實施例1、2之總膜厚相同之第2層102所構成的比較例1 之光學元件中，視角正面的相位差之值與實施例1、2相 同。與該比較例1相對，實施例1、2中，視角方向上的相 位差之變化量具有逐漸變小之趨勢。據此可明確，藉由以 特定膜厚重疊水平配向之第1層101，可於特定狀態丁減小 視角方向上之相位差的變化量。 與此相對，根據比較例1〜3之結果可知，當僅改變混合 式構造之相位差層即第2層102的膜厚之情形時，包含正面 (極角0°)之相位差在内，相位差整體波動，而無法於將視 角正面之相位差固定在所需值的狀態下，對相位差之視角 119345.doc -25- 200815803 依存性進行控制。 <實施例3> 製作已調整第1聚合性液晶單體]^^與第2聚合性液晶單 體M2之含量比的單層構造之光學元件。 混合實施例1、2中所製備的組合物A與組合物B，以使 聚合性液晶聚合物中第2聚合性液晶聚合物M2之比例 (wt%)達到i wt%〜100 wt%之比率，由此調製成各組合物 C。 繼而，藉由旋塗，將該組合物c塗佈於摩擦處理完畢之 配向膜AL1254(JSR公司製造商品名）上，形成塗膜。其 後，藉由減壓乾燥（最終到達真空度〇·4 T〇rr)去除塗膜中之 溶劑，繼而於加熱板上(100。。)，進行!分鐘加熱之配向處 理。其後，於氮氣中（氧氣濃度〇」以下），利用超高壓汞燈 對塗膜進行照度30 mW/cm2、曝光時間2〇秒之曝光，而進 行聚合性液晶單體Μ1、M2之三維交聯處理。 ;X上操作之後，於保持在氮氣環境中之烘箱。〇、 乳氣濃度1%以下）中進行60分鐘之熱處理。藉此，進一步 促進聚合性液晶單體ΜΙ、M2之三維交聯。 再者於以上权序中，藉由調整旋塗之旋轉數而改變膜 厚，以使正面之延遲達9〇〜1〇〇 nm左右，以此方式而形成 光學元件。 —針對藉由以上方式所製作之各光學元件（相位差層），測 疋相位差之視角依存性，將其結果展示於圖6中。 根據圖6之圖表，可明確：藉由調整相對於經配向處理 H9345.doc -26 - 200815803 之面保持固定角度而配向的第1聚合性液晶單體Μ1、與相 對於經配向處理之面而混成配合的第2聚合性液晶單體M2 之組合比，可控制相位差之視角依存性。 【圖式簡單說明】 圖1係實施形態之光學元件之結構圖。 圖2係本發明之液晶顯示裝置第1實施形態之剖面結構 圖。 圖3係本發明之液晶顯示裝置第2實施形態之剖面結構 圖4係本發明之液晶顯示裝置第3實施形態之剖面結構 圖。 圖5係表示實施例i、2及比較例i〜3之光學元件中相位差 之視角依存性的圖表。 圖6係表示 的圖表。 實施例3之各光學元件中相位差之視角依存性
【主要元件符號說明】 la、lb、lc 11、21 23 24 100 LC Ml M2 液晶顯示裝置 透明基板 配向膜 混合相位差層（光學元件） 光學元件 液晶層 第1聚合性液晶單體 第2聚合性液晶單體 119345.doc -27-

Claims (1)

  1. 200815803 十、申請專利範圍·· 1 · 一種光學元件，其係使聚合性液晶單體混成配合而形成 者，其特徵在於包括： 弟1聚合性液晶早體’其相對於經配向處理之面保持 固定角度而配向；以及 弟2聚合性液晶單體，其相對於經配向處理之面而混 成配合，並且 藉由上述第1聚合性液晶單體與第2聚合性液晶單體之 含量比來控制相位差之視角依存性。 2.如請求項1之光學元件，其含有使用上述第1聚合性液晶 單體所構成之上述配向膜上之第1層、以及使用上述第2 聚合性液晶單體所構成之第2層，且 藉由合計上述第1層及第2層的上述第！聚合性液晶單 體與第2聚合性液晶單體之含量比來控制相位差之視角 依存性。
    如請求項2之光學元件，其中上述第丨聚合性液晶單體與 第2聚合性液晶單體之含量比，係藉由上述第1層之膜厚 與上述第2層之膜厚而加以調整。 如請求項2之光學元件，其中上述第2層中含有上述第工 聚合性液晶單體。 5.如請求項丨之光學元件，其中上述第丨聚合性液晶單體為 下述結構式（1)所示之化合物。 119345.doc 200815803 ο ο
    ο 人 ο 結構式(1〉 6.如明求項1之光學元件，其中含有上述第1聚合性液晶單 體及第2聚合性液晶單體，並且含有聚合引發劑及界面 活性劑。 7·如明求項丨之光學元件，其中混合有上述第i聚合性液晶 單體及第2聚合性液晶單體，且 藉由上述第1聚合性液晶單體與第2聚合性液晶單體之 混合比來控制相位差之視角依存性。 8 ·種光學元件之製造方法，其係於經配向處理之面上塗 佈聚合性液晶單體溶解於溶劑中的溶液並使之成膜，且 於上述經配向處理之面上，使上述聚合性液晶單體於混 成配合之狀態下進行三維交聯，其特徵在於： 使用相對於經配向處理之面保持固定角度而配向的第 1聚合性液晶單體、以及相對於經配向處理之面而，混成 配合的第2聚合性液晶單體，作為上述聚合性液晶單 體，並且 藉由上述第1聚合性液晶單體與第2聚合性液晶單體之 含量比來控制相位差之視角依存性。 9.如請求項8之光學元件之製造方法，其中步驟為 形成第1層，該第1層的形成方式為於上述經配向處理 之面上塗佈上述第1聚合性液晶單體溶解於溶劑中的溶 119345.doc 200815803 液並使之成膜，在上述經配向處理之面上，使該第1聚 合性液晶單體在配向之狀態下進行三維交聯； 形成第2層，该第2層的形成方式為於上述第丨層上塗 佈上述第2聚合性液晶單體溶解於溶劑中的溶液並使之 成膜，並以上述第1層為配向膜，使該第2聚合性液晶單 體在混成配合之狀態下進行三維交聯。 10.如請求項8之光學元件之製造方法，其中於上述經配向 處理之面上塗佈上述第丨聚合性液晶單體與第2聚合性液 晶單體溶解於溶劑中的溶液並使之成膜，且於上述經配 向處理之面上，使該第丨聚合性液晶單體與第2聚合性液 晶單體於配向之狀態下進行三維交聯。 11· 一種液晶顯示裝置，其係組合有在一對基板間夾持液晶 層而形成之液晶單元、以及使聚合性液晶單體混成配合 之相位差層，其特徵在於： 上述相位差層係使用相對於經配向處理之面保持固定 角度而配向的第1聚合性液晶單體、以及相對於經配向 處理之面而混成配合的第2聚合性液晶單體所構成者， 並且 藉由上述第1聚合性液晶單體與第2聚合性液晶單體之 S畺比來控制相位差之視角依存性。 12·如請求項〇之液晶顯示裝置，其中上述液晶單元係以電 場控制雙折射模式加以驅動。 •如明求項π之液晶顯示裝置，其中上述相位差層係成膜 幵/成於上述一對基板其中之一的基板之上述液晶層側 119345.doc 200815803 者。 Η.如请求項13之液晶顯示裝置’其中上述相位差層係介隔 彩色濾光片而設於上述其中之一笑板上。 .15.如請求項I3之液晶顯示裝置，其中上述相位差層係介隔 平坦化膜而設於上述其中之一基板上。
    il9345.doc
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