TWI321150B - A homeotropic alignment liquid crystal film without alignment layer and method for preparing the same - Google Patents

Description

1321150 欢、發明說明 【發明所屬之技術領域】

本發明係關於一種沒有配向層之同向配向液晶層 (homeotropic alignment liquid crystal film)及其之製備方 法。特定言之，係關於一種不使用一單獨配向層來誘發液 晶之同向配向的同向配向液晶層，其中藉由在一塑膠基板 (該塑膠基板的表面係經過親水處理）上塗佈一可聚合且具 反應性之液晶混合物溶液（其中含有一預定量的介面活性 劑），將該混合物溶液乾燥及照射UV光，來使液晶層具有 一同向配向性質，以及其之製備方法。 【先前技術】 一般來說，液晶種類可依據其形狀被分成一桿狀液晶 (rod-type liquid crystal)及一錢幣式碟形液晶（c〇in-type discotic liquid crystal)。一具有至少2種不同的3-D折射 率（nx、ny及 nz)的材料在此被稱為一雙折射材料（a birefringence material)。此外，光線在入射方向線性極化 且不會產生相位差的方向被定義為「光軸（optic axis)」，因 此在桿狀液晶中，一分子之長軸方向會成為光轴，而在螺 形液晶中，一分子的短轴方向則會成為光轴β 桿狀液晶又可依據其配向而區分成如下5種。 首先’一平面配向（a planar alignment)係指光軸係與 膜層之一平面平行；其次，一同向配向（a homeotropic alignment)係指光轴係與膜層之一平面垂直，亦即，平行 5 1321150 於該膜層的垂直方向’第三，一傾斜配向（a tilted alignment) 係指光抽係以一與旗層之一平面成〇度到90度的角度傾斜 配向。第四’一斜角配向（a Splay alignment)係指光軸以從 0度到90度的角度連續變化或是在0度到9〇度的範圍内 從最小值變化到最大值之配向；第五，一膽固醇型配向（a cholesteric alignment)係指當朝向液晶長度方向前進同時 光軸與膜層平面平行時，從與其平面垂直的方向來看會發 現光轴係以一固定角度噸時鍾或反時鐘旋轉。 在上述第二種同向配向中，可使用一垂直配向層作為 諸如TN(扭曲向列）型、一STN(超級扭曲向列）型、一 IPS(同 平面切換）型、一 VA (垂直配向）型、一 〇CB(光學補償雙折 射）型等之液晶顯示器（LCD)的光學臈層，例如位相差膜（a retardation film)、一視角補償層（a viewing angle compensation film)等，藉由單獨使用垂直配向層或組合使 用其他膜層，其係藉由塗佈一習知配向材料來形成一薄配 向層’接著塗佈一液晶的方式來形成。 主要使用一玻璃作為基板來獲得這類垂直配向層，且 用於該玻璃基板上的配向材料依據種類主要可分成有機配 向材料及無機配向材料。 有機配向材料的例子包括卵磷脂、三氣矽烷及三甲氧 丙基矽烷、齒化十六烷基三甲銨、烷基羧基單鉻鹽等，該 無機配向材料代表性例子包括Si〇2或琴2等。 至於—使用無機配向材料來製備垂直配向層之方法， 已經知道有在一玻璃基板表面上沉積Si02或MgF2的方 6 1321150 一用以形成這類垂直配向層的原則簡單揭示如下。 果將少量般來說低於1%)的該無機配向材料溶在— 發性溶劑中，塗佈於一基板上，之後將該溶劑揮發，則 板上只會留下一薄層的配向材料；如果將液晶塗佈在一 上，則該液晶會因為配向材料之極性基團被黏附至具有 性的玻璃表面上而成垂直配向，一疏水性烷基鏈則是被 列在與玻璃表面垂直的方向上，可藉由烷基鏈與液晶材 間的吸引力來達成液晶分子的同向配向。 因為用以形成這類配向層的方法係藉由該玻璃基板 一清洗方法、該配向層的一印刷方法、及依序實施的乾 及烘烤方法來達成，且一液晶胞的光電性質主要視是否 成配向層及其表面處理而定，因此，很重要的是在該配 層的印刷過程中可在整個基板表面上形成一具有均句厚 的配向層，更重要的是在摩擦過程中執行一均勻的表面 理。 換句話說，用以排列液晶分子成單—方向的配向層 般需要在20(TC或以下溫度具有少於ι〇〇〇Α之均一厚度 對基板表面具有優異的黏性，同時還必須具備足夠穩定 化學性質使得其不會與液晶反應，且其電性中不會出現 何會捕捉電荷㈣醉，1具有（夠高^阻抗使不會影 任何液晶胞的操作。 如果能夠在不塗佈一配向層的情况下而直接將液晶 佈在一基板上來獲得具有同向配向性質的同向配向液 如 揮 基 層 極 排 料 的 燥 形 向 度 處 且 的 任 響 塗 晶 7 1321150 層’則製程中將可不再考慮上述配向層所需的各種麻煩的 特性及限制條件，因此可簡化製程及缩短產品製造時間， 並可連成提高產率的目的。

韓國專利申請案第2002-0〇45547號揭示一種不使用 一額外配向層的同向配向液晶層，其中所使用的液晶是一 種液晶聚合物’其具有一包括一液晶結晶斷片側鏈（a liquid crystalline fragment side chain)的單體單元及一包 括一非液晶結晶斷片側鏈（a non-liquid crystalline fragment side chain)的單體單元。這類液晶聚合物的缺點 是其係在液體狀態下進行塗佈，並乾燥以移除溶劑，之後 因為其本身較其他具反應性之液晶來得高的玻璃轉換溫度 (Tg)之故，因使需要經過一介於70-200°C的高溫熱處理， 且因為其所需約20秒至30分鐘的時間，使得其幾乎無法 以快速連續製程來施用。

同時，如果使用一玻璃基板來製造這類同向配向液晶 層，則其對於在由玻璃組成的LCD胞中同向配向一液晶非 常有用，但玻璃基板並不適合用來達到一同向配向液晶層 的目的，因為其會黏附在一用以改善亮度或補償視角等的 極性板上》 換言之，如果一同向配向液晶層係由一玻璃基板製 成，則需執行一種如該製程中所揭示的滾筒-至-滾筒製程 (roll-to-roll process) ’即在加壓並以一怪疋速度通過兩個 彼此面對的滾筒來製備偏光板（P〇iarizing Plate)，使得其 可黏附在一用以改善亮度或補償視角等的偏光板上’但在 8

因此，如果可以在無需塗佈— 液晶層直接塗佈在一塑膠基板上 層，則其不僅可簡化製程並因省略 ，此外還可達到 此過程中幾乎是不可能在 璃基板快速通過兩個滾筒 方法幾乎是不可能用於大 為了解決上述問題， 對壓力及撞擊具有彈性的 但是，一塑膠基板並 一垂直配向層，因為塑膠 樣高的偏光性（或極性）。 因此，已有人提出一 板代替玻璃基板時的這個 GB2324382A 揭示一 配向層，該材料中一界面 或一可聚合的高分子加以 此外，GB2358481A 塑膠基板上的鋁層作為一 但是，兩專利案均揭 上塗佈一配向層，之後再 積的鋁層作為配向層時， 面而導致該鋁層出現缺陷 脫落。 可缩短製程時間 不破壞玻璃基板的情況下 間’因此該專利申請案所 量量產上。 可能可以考慮除玻璃基板 塑勝板來作為基板使用。 無法作為上述的配向材料 基板比面並不具有和玻璃 些改良的方法來解決當以 問題》 種方法，其中以一材料來 活性劑係被一可聚合的液 固定在一塑膠基板上。 揭示一種方法，其係以沉 垂直配向層。 示種方法，即先在一塑 塗佈一液晶層，而如果係 則會因為銘點附在該塑膝 ’因為部分的鋁可能會在 配向層的情況下 來製備一同向配 形成一配向層的 大量量產的目 的， ，讓玻 揭示的 外那些 以獲得 基板一 塑膠基 作為一 晶材料 積在一 膠基板 使用沉 基板表 剝離時 *將一 向液晶 步驟而 因為上 9 1321150 述不適於使用玻璃基板的滚筒·至-滾筒的製程 . 【發明内容】 因此，本發明目的係為了解決前技問題 β 明一目的即係為了提供一種同向配向液晶層 β 另一單獨配向層的情況下形成一同向配向、 叹Ba層 Φ 藉由在一經過親水處理的塑膠基板表面上直接 界面活性劑於其中之一可聚合且具有反應性的 溶液來達成。 且，本發明另一目的係提供—種偏光」 film)，其中該偏光板係耦接至該同向配向液晶 用該偏光層製備而成的液晶顯示元件。 技術手段 為了完成上述目的’本發明提供一種同向配 製備該同向配向液晶層的方法，其係可在不使用 • 向層的情況下，藉由在一經過親水處理的塑膠基 接塗佈包含一界面活性劑於其中之一可聚合且 的液晶混合物溶液’乾燥並以UV光照射該混合 成一具有同向配向性質的液晶層來達成發明目的 ' 較佳是’依據包含在該含有至少一種氟化碳 • 系界面活性劑之液晶混合物溶液中的固體總重量 在該可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液中 • 劑的量介於0.3%至3.0%(重量％)間。 將變得可 出，且本發 可在不使用 ’該目的係 塗佈包含一 液晶混合物 皆（polarizer 層上；及使 向液晶層及 任一單獨配 板表面上直 具有反應性 物溶液使形 〇 系或氧化矽 來說，混合 的界面活性 10 1321150 且當在可將塑膠基板用於滾筒-炱-滚筒製程的情況下 時，較佳是實施一冠狀放電處理或一鹼處理作為一親水處理 使塑膠基板表面變成具有親水性，且特別佳是以一纖維素衍 生物薄膜作為在該鹼性處理後具有良好親水性質的塑膠基 板。

此外，本發明也提供一以上述方法製備而成的同向配向 液晶膜層’一包括該同向配向液晶膜層的偏光膜，及一包括 該偏光膜的液晶顯示器。 發明效果 依據本發明，可製備出同向配向液晶膜層，其中該同向 配向液晶膜層可在無須於一經過親水處理之塑膠基板上形 成一額外的配向層的情況下具有一同向配向性質，因此本發 明具有諸如因為簡化製程而使成本降低的優點，並因而可縮 短製程時間，且因省略需形成一配向層的步驟而可減少本發 明製程中出現不良產品。

且，本發明還具有可大量生產一同向配向液晶膜層的優 點，其係藉由施用一大量製造時所必須使用的滾筒-至-滾筒 製程來達成’塑耀·基板係先經過親水處理，可使用包括在 該偏光膜中之一偏光板的保護層或其他位相差膜作為基 板，來製作一同向配向液晶膜層。 此外，包括在該同向配向液晶膜層的偏光層及依據本發 明製備而成的同向配向液晶層，具有可作為各種LCD模式中 該視角補償膜及該位相差膜等之主要組成的優點。 11 ^21150 【實施方式】

以下將參照附圖詳細說明本發明的這些及其他特徵、 點及優點。 首先，在詳細說明本發明之前，先說明習知的同向配 技術中必須滿足的兩項要件。 第一項要件是一配向層的一疏水基，即一烧基鍵，必 和一基板垂直，使得液晶可被配向而與基版垂直，且同時 須能吸引液晶分子，且連接到該烷基鍵的一末端部分必須 有一與該炫>基鍵極性相反的親水基’並黏附至一基板表面 第二項要件是一基板表面必須係由具有高極性的材 製成，使得在上述第一要件中描述的親水基可黏附至表 上。 本案發明人發現除了具有疏水性烷基鏈及親水性末 基之習知的同向配向材料外，廣泛用來降低一塗層溶液表

張力以改善塗層性質、或加強光滑性之界面活性劑亦可滿 第二項要件，因此也應能滿足上述的同向配向技術。 已知，可移動一界面活性劑的親水性末端基團並將其 定至一親水性基板表面，如果包括一界面活性劑於其中之 聚合且具有反應性的液晶混合物溶液係藉由將界面活性

混入一包括有一具反應性液晶單體、 溶液中來裳備，接著將該溶液塗佈在一已知可代表親水 板的玻璃基板上的話；料還知道可省略__用來製備一 層的額外Μ，如果其錢心界面活㈣於其 可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液的話，#由肉眼 无起始劑及 特 向 須 必 具 〇 料 面 端 面 足 固 可 劑 的 基 向 之 以 12 1321150 一偏光顯微鏡來觀察一薄層’即一經由塗佈、乾燥及以uv 光照射所製得的一液晶層，具有一同向配向性質。 但是’如果一同向配向液晶層係形成在一破璃基板上， 則無須施加一包括一界面活性劑於其中之可聚合且具有反 應性的液晶混合物溶液至該一玻璃基板上，因為該玻璃美板 幾乎不可能被用在在製造偏光板過程中所必須用到的滚筒_ 至-滾筒製程中。 為了塗佈本發明一包括一界面活性劑於其中之可聚合 且具有反應性的液晶混合物溶液至一塑膠基板上以形成— 同向配向液晶層，必須實施一親水性處理使得代表界面活性 劑親水性基團的末端基團可被固定在該塑膠基板上。此外， 該包括一界面活性劑於其中之可聚合且具有反應性的液晶 混合物溶液，如果係被施用在一未經處理的基板上並不會形 成一同向配向液晶層，因為該未經處理的基板的親水性並不 像一代表性的親水材料（玻璃基板）一樣這麼高。 因此，本發明確認可在不需要額外配向層的情況下形成 一同向配向液晶層，因為如果一塑膠基板表面經過親水處 理，特別是冠狀放電處理或鹼處理，來提高該塑膠基板表面 的親水性，則可將該包括一界面活性劑於其中之可聚合且具 有反應性的液晶混合物溶液塗佈於該塑膠基板表面上。 用來做親水處理的冠狀放電的原則係如下述。如果在一 電極（其係與基板間维持著一段固定的距離）上施加高電 磨在電極與基板間的空氣會被游離，之後該游離的空氣粒 子會改變該塑膠基板的表面性質。此時，已知會產生具有強 13 1321150 親水性的醇基（OH)或酮基（C = 0)等，因此表面電能會較冠狀 放電處理之前來得高。 用於本發明之該包括一界面活性劑、光起始劑、反應性 液晶單趙及溶劑於其中之可聚合且具有反應性的液晶混合 物溶液，將詳細說明如下。 用於本發明之界面活性劑包括氟化碳系或氧化矽系界 面活性劑6該氟化碳系界面活性劑包括N〇vEC FC4430 (購 自3M公司）、n〇VECFC4432、及Zonyl (購自杜邦公司）等， 且該氧化矽系界面活性劑包括BYK (購自BYK-Chemie公 司）。 此時’以該液晶混合物溶液中的固體總重量來說，該界 面活性劑的量較佳是介於〇·3%至3 0%(重量％)間。如果含量 低於0.3%，液晶配向性將不佳；如果含量超過3 〇%，液晶 配向性亦不佳，且塗層性質將會受到破獲，因為溶液的分散 性變高之故。 此外’光起始劑主要被區分成自由基光起始劑及可產生 離子的光起始劑，視啟動聚合反應之材料種類而定。自由基 光起始劑的例子包括 Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 等（購自 Ciba-Geigy (Switzerland))、及 UVI 6974(購自 Union Carbide (USΑ))等，均可作為正型光聚合起始劑。 反應性液晶單體係與周圍液晶單體經過光或熱加以聚 合成為一聚合物，且其種類並不限於所述。至少一群選自黏 附有一丙烯酸基的化合物群，可作為該反應性基團的例子， 其可進行這類反應性液晶單體的聚合反應。 14 1321150 所代表之化合物 反應性液晶單趙的例子包括式1至 其可被單獨使用或組合使用。 [式1]

CH2=CHC00(CH2)e0 [式2] CH2=CHC00(CH2)60

CO丨

CN

[式3 ] CH2=CHCOO(CH2)：

CO丨

.CH OC丨

0(CH2)3〇〇CCH=CH2 可依據欲求液晶層的厚度及塗佈方法，來改變當液晶單 體被溶解在溶劑中時之固體含量。其含量較佳是介於5%至 7〇%(重量。/。）間，更佳是介於1〇%至50%(重量％)間。 如果該固體量低於50%時，可能會使乾燥時間變長，或 因為溶劑用量太高而使表面流動性變高而產生許多點，當固 趙量超過70%時，會因為溶劑量太少而在保持期間使得液晶 析出’或因為黏滯性太高導致破壞了塗層的可濕潤性。 包含在該含有界面活性劑、反應性液晶單體及光起始劑 之可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液中的溶劑種類並 無特別限制，只要其與相關的液晶混合物間具有優異的溶解 度且塗層時具有優異的塗層性質，且不會腐蝕基板即可。 15 舉例來說’這類溶劑包括（但不限於）鹵化的碳氫化物， 例如氣仿、二氣甲烷、四氣乙烷、三氣乙烯、四氣乙烯、氣 化苯等；芳香性礙氫化物，例如笨、甲苯、二甲苯、酽氧苯、 i，2-二f氧苯等，·酮類，例如丙鲷、F乙酮、環己酮、環戊 網等；醇類’例如異丙醇、正-丁醇等；溶鐵（ceU〇s〇】ves)， 例如甲基溶織、乙基溶繊、丁基溶鐵等。且，該些溶劑可單 獨使用或組合使用。

接下來’將詳細說明表面經過親水處理而適用於本發明 方法的塑膠基板。 在冠狀放電處理後，可同向配向該包括一界面活性劑於 其中之可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液的塑膠基板 的實例之一包括下列膜層，例如三乙酿基纖維素，聚乙稀苯 對一甲酸輯（polyethylene terephthalate)，聚竣酸醋，聚乙 歸’諸如等之環聚合物，聚乙烯醇，二乙醯基纖維素，聚鱗 颯等。該塑膠基板主要是可購自商業來源的產品，因此可輕 易地由各供應商處取得。

除了冠狀放電處理外，當諸如一纖維素衍生物層之類的 特定基板’特別是三乙醯基纖維素層，被施以鹼處理後可 於其上塗佈該包括一界面活性劑於其中之可聚合且 玲有反 應性的液晶混合物溶液來製備一同向配向液晶層。因為該_ 乙酿基織維素層的乙醯基在鹼性溶液中會被水解成 d 醇基 對這類塑膠基板來說，有許多具優異彈性且耐用的商業 產品可供選擇，相較於玻璃基板，其可適用於大 ^'座所必 16 1321150 進數中 板中箱 基液烘 對溶燥 來銅乾 液化在 溶氧後 納氮之 化 一 ， 氧入洗 。 氫浸清 程I層水 製用膜以 W使了 7 係將間 至要係時 筒主理的 ¾，處等 Γ中該不 速明且鐘。 高發，分發 的本理數蒸 用在處至分 使 鹼秒水 須 行十將

面後聚晶 表之可液 糙，之向 粗理中配 | 處其向 的水於同 板親劑 I 基的性備 膠類活製 塑 之面來 1 理界液 中處一溶 其檢括物 ，或包合 程理之混 _ 0 製處明晶T 定電發液*» 特放本的明 一狀佈性i 示冠塗應程 揭如上反製 下諸面有細 以過表具詳 經該且， 係 在合層 首先’在一塑膠基板上塗佈包括一界面活性劑於其中之 可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液的方法並沒有特別 限制’只要其能在表面上塗佈一均勻厚度的方法即可，這類 方法包括一旋轉塗佈法、一線·柱塗佈法（a wire-bar coating process)、（a microgravure coating process)、（a gravure coating process)、一浸泡塗佈法（a dip c〇ating pr〇cess)、一 喷塗法（a spray coating process)等 ° 該同向配向液晶層的厚度可依據欲求的相位差來變 化’即，△ n (雙折射率）*d (液晶層的厚度），其一般較佳係 介於0.1 μιη至10 μιη間》 以上述塗佈法塗佈在一定密度下於基板表面上塗佈該 反應性液晶混合物溶液，在該塗層移除溶劑的方法並無特別 限制，只要可揮發掉大部分溶劑且該液晶層不會到處自由流 動即可，可使用諸如習知的室溫下乾燥、在一乾燥烘箱中 17 1321150 燥、在一加熱板上加熱乾燥、紅外線乾燥等等。 在將溶劑揮發掉之後，需要藉由聚合將一同向配向 層加以硬化。且，此用以硬化一液晶層的方法主要分成 線硬化或是加熱硬化，且用於本發明之液晶混合物乃是 可以UV光照射硬化之光反應性液晶混合物。 此時’聚合反應係在有—光起始劑的情況下實施， 起始劑可吸收一範圍的uv光，且可在室壓下照射uv 或是在氮氣下藉由中斷氧並照射UV光來提高反應效率 一般係使用照明度約10〇 mW/cm2或以上之一中壓 壓UV燈或鹵化金屬燈來作為一 uv燈源。 此外，可在基板與該UV燈之間裝設一冷鏡或其他 設備，使得液晶層之表面溫度在照射UV光時仍可位在 晶結晶溫度範圍。 有各種可測量以本發明方法製備而成之液晶層是 在有同向配向及一定量相位差値的方法。液晶層是否具 向配向性可藉由肉眼或以偏光顯微鏡來觀察位於垂直 的偏光板間的液晶配向。 換言之’當一液晶層係位在垂直交又的偏光板間， 和該膜層一表面垂直的光入射方向觀察時，該光線不 透’因此看到的是黑色，因為同向配向的液晶不會產生 差；但如果係從與入射光方向具有一斜角的方向來觀察 會出現一相位差可讓光線穿透，因此可看到明亮的膜層

此時’在與從垂直入射角至一特定角度成傾斜的方 可使用一自動雙折射測量設備 KOBRA-21ADH 液晶 以光 -種 該光 光， 〇 或高 冷卻 該液 否存 有同 交又 並以 會穿 相位 ，則 〇 向上 (〇ji 18 1321150

Scientific Instruments，Japan)來量測一定量相位差値。 最後，對依據本發明方法以包括上述之界面活性劑於其 中之可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液及經過親水處 理之塑膠基板等製備同向配向液晶層時，可減少其製備時 間’因為不再需要用來形成一配向層的額外步称，且因其可 適用滾筒-至-滾筒製程，因此可被大量生產。

此外’該同向配向液晶層（其已經以上述方法確認過其 同向配向性質）可在使用一壓敏性黏劑（PSA)將其自基板表面 取下後’即可使用。也可在不將該該同向配向液晶層自基板 表面上移除而直接使用。因此，依據本發明製備而成之同向 配向液晶層可有效地作為諸如一 TN(扭曲向列）型、一 STN (超級扭曲向列）型、一 lps(同平面切換）型 一 (垂 直配向）型、一 〇CB(光學補償雙折射）型等之各種形狀的液 晶顯不器（LCD)的一位相差膜或一視角補償層。如果該同向 配向液晶層係以黏附在一偏光板上的偏光膜層來使用的話。

以下，將參照附圖說明本發明一實施例，其中形成在— 塑膠基板上的-同向se<向液晶層係被黏附至—偏光板或一 偏光膜上，用以改善其亮度或補償其視角。 第1圖不出一偏光層5，其係以上述方法在不使用一額 外的配向層的情況下，以一用來保護-偏光板3之-偏光器 :的保護4 1作為一基板來形成一同向配向液晶層4,之後， 該同向配向液晶層4則被耦接至該偏光板3。第2圏示出_ 偏光層7，#係藉由將形成在另一基板上的同自配向液晶層 λ壓敏性黏劑6轉移至一偏光板3上而形成的。 19 1321150 第3及4圏示出方法，其中一位相差膜（一高分子量媒 層或一塑膠層）係被層壓在一同向配向液晶層上，以製備一偏 光層。「位相差膜（retardation film)J最近被廣泛用在補償— 光學視角性質，因為視角性質一般並無法實現可在一單—配 向模式中具有對稱性，除了 IPS之外。第3圓示出一偏光^ 9，其係以位相差膜8作為一基板，以一壓敏性黏劑6將上 述方法製備而成的同向配向液晶層黏附至一偏光板3上所製 備而成的》 ,第4圖示出一偏光膜10,其係以一壓敏性黏劑6將預先 形成在其他基板上的同向配向液晶層4轉移至一偏光板3 上，接著再以一壓敏性黏劑6將其他位相差膜8黏到該液晶 層表面上所製備而成的。 表1不出在基板處理前、冠狀放電處理後及鹼處理後及 每一基板被塗佈以包括有界面活性劑於其中之可聚合且具 有反應性的液晶混合物溶液後是否存在有一同向配向層之3 種塑膠基板的表面能量值。 以購自Kruss公司（Gemany)的一種表面能量測量設備_ G2接觸角儀來測量並以吳氏公式來計算接觸角之表面能 量0 20 1321150 表1 膜層種類 條件 表面能量 有或無同向配向 (mN/m) 三乙醢基纖維 處理前 54.1 無配向 素 冠狀放電處理後 60.2 有配向 鹼處理後 78.0 有配向 聚乙烯苯對二 處理前 55.3 無配向 曱酸酯 冠狀放電處理後 61.5 有配向 冰片烯衍生物 處理前 43.3 無配向 (norborene 冠狀放電處理後 63.0 有配向 derivatives)

上述表1中，三乙醯基纖維素係購自Fuji公司的產品（商 品名：80UZ，曰本），聚乙烯苯對二甲酸酯係購自SKC公司 的產品（商品名：SH34，韓國），冰片烯衍生物係購自 Zeon 公司的產品（商品名.Zeoner’曰本）。

所有上述的膜層都示出在冠狀放電處理後，表面能量值 提高的現象，且其在處理前並沒有同向配向，但在冠狀放電 處理後，均呈現同向配向。

此外，經過鹼處理的三乙醯基纖維素在在冠狀放電處理 後，亦呈現同向配向，且相較於處理前，其處理後的表面能 能亦較高。 21 1321150 太發明實施例 以下，將以實施例來說明本發明，但本發明範鳴並不僅 限於該等實施例範圍中。 【實施例1】 包括在本發明一實施例所用的可聚合且具有光反應性 的液晶混合物溶液之液晶單體如下列：

[式1] CH2=CHCOO(CH2)6〇

c3h7 [式2] CH2=CHC00(CH2)60

[式3] CH2=CHCOO(CH2)3

CO

o(ch2)3oocch=ch2 可依據GB 2,280,445中所揭示的方法來製備式1化合 物，及依據 D.J. Broer，etc· Makromol. 〇hem. 1 90，320 1 -32 1 5 (1989)所揭示的方法來製備式2化合物，及依據w〇 93/22397 中所揭示的方法來製備式3化合物》 一化合物，其中混有40%(重量％)之式1化合物、27%(重 量％)之式2化合物' 27%(重量％)之式3化合物及6%(重量 22 1321150 %)之Irgacure 907 (瑞士 Ciba-Geigy公司製造），將其溶在一 包含有70%(重量％)曱苯及30%(重量％)環己酮之混合溶液 • 中，使固體含量為25%(重量％)，來製備一可聚合且具有光 . 反應性的液晶混合物溶液。 將一氟化碳系界面活性劑NovecFC4430 (商品名，美國 3M公司製造）加到該可聚合且具有光反應性的液晶混合物溶 液中’使其中固體含量為1%(重量％)(以整個溶液所含固趙總 ^ 量為100%來計算）。 將該二乙酿基纖維素（購自Fuji公司的產品，商品名： 8 0UZ，日本）施以冠狀放電處理，之後以一線柱型塗佈機（4 號）來塗佈一層該包括有界面活性劑其中之可聚合且且有光 反應性的液晶混合物溶液，在50 °C乾燥烘箱中烘乾2分鐘， 之後立即以一 80 W/cm高壓水銀燈在3公尺/分鐘的速率下 硬化。所得液晶層為透明的且厚度為1〇微米。 為確認該液晶層的光學性質，以塗佈有一壓敏性黏劑的 玻璃基板將位在該三乙醯基纖維素層上的一層液晶層撕 • 下’之後以一自動測量雙折射的設備（KOBRA-21ADH，曰本

Oji Scientific Company製造）依據視角來測定相位差。結果 示於第5圖中。 從第5圖可知，液晶層中的液晶分子係與膜層表面垂 ·· 直’因為在該膜層的垂直方向並沒有出現相位差。隨著視角 • 增加，該相位差值也跟著升高。視角在-方向及+方向上的值 彼此係對稱的〇 此外，如果依據視角該相位差值中的同平面平均折射率 23 1321150 稱為「η。」，垂直方向上的折射率則稱為「ne」，液晶層 為「d」，則依據以下公式1所計算出來垂直方向上的相 值（Rth)為 1 06 nm。 【公式1】 R〇, =And = (ne-n0)d 【實施例2】 依如下步驟製備一厚約1.0微米的液晶層··除了以一 冠狀放電處理過後的聚乙烯苯對二甲酸酯膜（購自韓國 公司的產品，商品名：SH34)作為基板以塗佈該液晶混 溶液之外，依實施例1揭示方式塗佈該具有反應性的液 合物溶液並施以光硬化處理，再依據實施例1所揭示方 量相位差值。 實施例2中依據視角之相位差值的變化示於第6圖 比較實施例2與實施例1，液晶層中的液晶分子係垂直 膜層表面’因為在該膜層的垂直方向並沒有出現相位差 疋在垂直方向上的相位差值（Rth)有些許不同，為995 隨著視角增加，該相乜差值也跟著升高，且視角在-方^ 方向上的值彼此係對稱的，如實施例丨中的情況。 【實施例3】 依如下步称製備一厚約1.〇微米的液晶層：除了以_ 冠狀放電處理過後的冰片烯衍生物膜Ze〇noe (購自 Zeon么司）作為基板以塗佈該液晶混合物溶液之外依 厚度 位差 經過 SKC 合物 晶混 式測 中。 對準 ，但 im > ϊ及+ 經過 曰本 實施 24 例1揭示方式塗佈該具有反應性的液晶混合物溶液並施以光 硬化處理。 對實施例3來說，液晶層的相位差值可依據實施例1所 揭示方式測量，且依據視角之相位差值的變化示於第7圖 中。且實施例3中垂直方向上的相位差值（Rth)為99.0 nm。

從實施例3可看到，液晶層中的液晶分子同樣也垂直對 準媒層表面，因為在該膜層的垂直方向並沒有出現相位差， 隨著視角增加，該相位差值也跟著升高，且視角在—方向及4 方向上的值彼此係對稱的，如實施例1及2中的情況。 【實施例4】 以親水處理期間經過鹼處理之三乙醯基纖維素（購自

Fuji公司的產品’商品名：8〇uz，日本）作為用以塗佈液晶 的基板，且鹼處理該塑膠（三乙醯基織維素）表面的方法如下 述》 將氫氧化鈉（Sigma-Aldrich製造）溶於水中，以製備出固 體含量為1 5%(重量％)的氫氧化鈉溶液，將該三乙醯基纖維 素膜層浸入氫氧化納溶液中約2分鐘，以水清洗，之後在 它的烘箱中烘乾約5分鐘。 除了以該三乙酿基纖維素膜層作為基板來塗佈液晶溶液 外，依實施例1所述步驟製備一厚約1〇微米的液晶層，再 依據實施例1所揭示方式測量相位差值。 對實施例4來說，依據視角之相位差值的變化示於第8 圊中。且垂直方向上的相位差值（Rth)為11〇_〇 nm。 25 1321150 從實施例4可看到，液晶層中的液晶分子同樣也垂直對 準膜層表面’因為隨著視肖增加，該相位差值也跟著升高， 且視角在-方向及+方向上的值彼此係對稱的’如實施例12 及3中的情況。 【實施例5】

為了確8¾依據包括在該含有界面活性劑之可聚合且具有 光反應性的液晶混合物溶液所製備成之同向配向液晶膜層 中，不同界面活性劑用量對配向性質的影響，在實施例5中 製備含有界面活性劑之可聚合且具有光反應性的液晶混合 物溶液時，分別加入0.4、1.2及2.0%(重量％)之氟系界面活 性劑FC443 0 ’其係以該具有反應性之液晶混合物溶液中所含 總固體量為1〇〇°/〇。 在實施例5中’以和實施例4相同方式施以驗處理之三 乙醯基纖維素膜層上，依據實施例1所揭示方式塗佈該具有 反應性之液晶混合物溶液，且硬化後的液晶層厚度為丨微米。 為了確認液晶層的配向狀態，以塗佈有一壓敏性黏劑的 玻璃基板將位在該三乙醯基纖維素層上的一層液晶層撕 下，放在垂直橫放的偏光板間，觀察液晶層的配向狀態。結 果，在垂直橫放的偏光板間，觀察包含有〇4、1.2及2.0%(重 量％)之氟系界面活性劑FC4430的液晶層之配向，發現光線 會從膜層的垂直方向漏出，且垂直方向上的相位差值（Rth)分 別為1 08、1 1 3及1 〇3 nm。結果示於下表2中。 26 1321150 表2 FC4430含量（重量％) 0.4 1.2 2.0 有或無配向 配向 配向 配向 Rth (nm) 108 113 103 【實施例6】

以該具有反應性的液晶混合物溶液中的總固體量作為 100%，以2%(重量％)之矽系界面活性劑BYK-300(商品名， 為BTYK-Chemie公司所製造）來取代實施例i中該包含有界 面活性劑於其中之具有光反應性的液晶混合物溶液中的氟 系界面活性劑FC4430。除了使用上述溶液外，以實施例1 所揭示方法製備一厚度約1.0微米的液晶層β 在實施例6中’以和實施例1相同方式測量相位差，依 據視角之相位差值的變化示於第9圖中。且垂直方向上的相 位差值（Rth)為l〇5nm。

【比較實施例1】 一化合物’其中混有30〇/〇(重量％)之HEA (丙烯酸羥乙 酯）、30%(重量％)之HDDA (二丙烯酸己烷二酯）、35%(重量 0/〇)之PETA (五赤丁四醇三丙烯酸酯）及5%(重量％)之 Irgacure 907 (瑞士 Ciba-Geigy公司製造），將其溶在一包含 有70%(重量％)異丙醇及30%(重量％)甲苯之混合溶液中使 固體含量為10%(重量％)。之後，將—氟化碳系界面活性劑 27 1321150

Novec FC4430 (商品名，美國3M公司製造）加到該混合物 液中，使其中固體含量為2%(重量％)(以整個溶液所含固體 量為1 00°/。來計算），以製備出一配向層溶液。 以一線-柱型塗佈機（4號）來塗佈一層該配向層溶液， 5 0°C乾燥烘箱中烘乾2分鐘，之後立即以一 80 W/cm高壓 銀燈在3公尺/分鐘的速率下硬化。所得配向層為透明的且 度為0.7微米。 如實施例1，以該可聚合且具有光反應性的液晶混合物 液（其中已不含界面活性劑Novec FC4430)，依實施例1所 示方法在該配向層上進行塗怖及光硬化步驟，來製備一厚 約1.0微米的液晶層’再依據實施例丨所揭示方式測量相 差值。 比較實施例1中依據視角之相位差值的變化示於第 圖中，且垂直方向上的相位差值（Rth)為103 nm。 從比較實施例1可看到，液晶層中的液晶分子同樣也 直對準膜層表面’因為隨著視角增加，該相位差值也跟著 高’且視角在-方向及+方向上的值彼此係對稱的，如實施 1-6中的情況。同時還可看到其配向程度並無差異，因為 垂直方向上的相位差值（Rth)與實施例1-6中的值並無明顯 異。 【比較實施例2】 以和實施例1相同的基板、依據相同的方式使用已移 界面活性劑之該可聚合且具有光反應性的液晶混合物 溶 總 在 水 厚 溶 揭 度 位 10 垂 升 例 其 差 除 溶 28 1321150 液，來製備一厚約1 · 〇微米的液晶層。 為了確認該液晶層之一配向狀態’以塗佈有—層壓敏性 黏劑的玻璃基板將該液晶層撕下。 但是，當將此液晶置於垂直橫放的偏光板下以肉眼觀察 時，發現在膜層的垂直方向上出現嚴重的漏光現象，表示液 晶分子並非與膜層垂直表面同向對齊（配向）° 【比較實施例3】 一化合物，其中混有30%(重量％)之ΗΕΑ (丙烯酸羥乙 酯）、30%(重量％)之11〇〇人（二丙烯酸己烷二酯）、35%(重量 %)之 ΡΕΤΑ (五赤丁四醇三丙烯酸酯）及 5%(重量％)之 Irgacure 90 7 (瑞士 Ciba-Geigy公司製造），將其溶在一包含 有70%(重量％)異丙醇及30%(重量％)甲苯之混合溶液中，使 固體含量為1 0%(重量％)。之後，將一氟化碳系界面活性劑 Novec FC443 0 (商品名，美國3M公司製造）加到該混合物溶 液中’使其中固體含量為2%(重量％)(以整個溶液所含固體總 量為1 00%來計算），以製備出一配向層溶液。 以一線-柱型塗佈機（5號）來塗佈一層該配向層溶液，在 5〇C乾燥烘箱中烘乾2分鐘，之後立即以一 80 W/cm高壓水 銀燈在3公尺/分鐘的速率下硬化。所得配向層為透明的且厚 度為0.7微米。 如實施例1，以該可聚合且具有光反應性的液晶混合物溶 液（其中已不含界面活性劑Novec FC4430)，依實施例1所揭 示方法在該配向層上進行塗佈及光硬化步驟，來製備一厚度 29 1321150 約1.0微米的液晶層，再依據實施例1所揭示方式測量相位 差值。 比較實施例3中依據視角之相位差值的變化示於第10 圖中，且垂直方向上的相位差值（Rth)為103 nm »

從比較實施例3可看到，液晶層中的液晶分子同樣也垂 直對準膜層表面，因為隨著視角增加，該相位差值也跟著升 高，且視角在-方向及+方向上的值彼此係對稱的，如實施例 1-6中的情況。同時還可看到其配向程度並無差異，因為其 垂直方向上的相位差值（Rth)與實施例1·6中的值並無明顯差 異》 【產業利用性】 依據本發明’可在不需形成另一單獨配向層的情況下， 於一經過親水處理的塑膠基板上，形成一具有同向配向性質 的同向配向液晶層。本發明該同向配向液晶層因為簡化製 程，因此可有效降低製造成本，並缩短製造時間及減少出現 瑕疲品的機率，因為已經省略掉一用以形成一單獨配向層的 步驟。 且，本發明該同向配向液晶層具有一絕佳的效果，即可 經由一大量製造時所必須使用的滚筒-至-滾筒製程來製 作，且使用一經過親水處理的塑膠基扳，或使用有一保護層 的偏光板或使用在偏光膜中包括了其他位相差膜的偏光膜 作為基板，來製備一同向配向液晶層》 此外，包括該同向配向液晶層的偏光膜及依據本發明方 30 1321150 法製備而成的同向配向液晶層，具有能在各種LCD中作為補 償視角膜及位相差媒等之主要組成的優點。 : 【附圊簡單說明】 第1圖顯示一偏光膜層的縱斷面構造圖，該偏光膜層上 係以一偏光板的一保護層耦接至依據本發明方法製備而成 的一同向配向液晶層； φ 第2圖顯示一偏光膜層的縱斷面構造圖，該偏光膜層係 藉由一黏劑將預先製造在其他基板上的同向配向液晶層轉 移至一偏光板上所製備而成的； 第3圖顯示一偏光膜層的縱斷面構造圖，該偏光膜層係 藉由以黏劑將該同向配向液晶層黏附至一偏光板上所製備 而成的，該同向配向液晶層則係以位相差膜作為基板所製備 而成的， 第4圖顯示一偏光膜層的縱斷面構造圖，該偏光膜層係 • #由一黏劑將預先製造在其他基板上的同向配向液晶層轉 移至-偏光板上，藉著再以一黏劑黏附上其他位相差膜至該 液晶膜層之一表面上所製備而成的； 第5圖顯示依據實施例1所贺点+ .. Λ成之一同向配向液晶層視 '* 角之位相差值的變化曲線； 第6圊顯示依據實施例2所襲成夕 ^ ^ ^ ' 吓展成之一同向配向液晶層視 角之位相差值的變化曲線； 第7圖顯示依據實施例3所製忐夕 η ^ ^ 吓农成之一同向配向液晶層視 31 1321150 角之位相差值的變化曲線； 第8圖顯示依據實施例4所製成之一同向配向液晶層視 角之位相差值的變化曲線； 第9圖顯示依據實施例6所製成之一同向配向液晶層視 角之位相差值的變化曲線；及 第10圖顯示依據比較實施例3所製成之一同向配向液晶 層視角之位相差值的變化曲線。

【元件符號說明】 1 保 護層 2 偏 光 器 3 偏 光 板 4 同 向 配 向 液晶層 5 偏 光 膜 6 壓 敏 性 黏 劑 7 偏 光 膜 8 位 相 差 膜 9 偏 光 膜 10 偏 光 膜 32

Claims (1)

1321150 拾、申請專利範圍 1. 一種製備一同向配向液晶層的方法’包含在一經過親 水處理的塑膠基板表面上直接塗佈包含一界面活性劑於其 中之一可聚合且具有反應性的液晶混合物溶液的步驟。 2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該包含一界 面活性劑於其中之—可聚合且具有反應性的液晶混合物溶 液包含具有反應性的液晶單體、光啟始劑及溶劑。 2項所述的方法，其中該具有反應 種選自式1至式3的化合物： 3 .如申請專利範圍第 性的液晶單體包含至少一 [式1]

[式2] CH2=CHCOO(CH2)6〇

[式3]

4.如申請專利範圍第1 理為一冠狀放電處理。 項所述的方法，其中該親水處 33 1321150 12. —種液晶顯示器，包含如申請專利範圍第11項所述 之偏光膜層。

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