TWI355504B - Optical film inside a liquid crystal display - Google Patents

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TWI355504B
TWI355504B TW093109644A TW93109644A TWI355504B TW I355504 B TWI355504 B TW I355504B TW 093109644 A TW093109644 A TW 093109644A TW 93109644 A TW93109644 A TW 93109644A TW I355504 B TWI355504 B TW I355504B
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Mark Verrall
Andrew Cumming
Richard Harding
Owain Llyr Parri
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Merck Patent Gmbh
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Description

1355504 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使用於液晶顯示器中之光學薄膜，其 中其係設置於包含可開關液晶材料之液晶盒内，及關於包 含此一薄膜之液晶顯示器。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)被廣泛使用於顯示訊息。LCD被使用於 直視型（direct view)顯示器，以及投射型顯示器。所使用之 電光學模式係，例如，扭轉向列模式（TN)、超扭轉向列模 式（STN)、光學補償彎曲模式（OCB)、電控制雙折射模式 (ECB)、或利用其之各種修改的垂直對準模式（VA)，其分別 對液晶（LC)層使用實質上垂直於基板的電場。此外，有分 別對LC層使用實質上平行於基板之電場的電光學模式，像 是，例如，面内開關模式（IPS)。 WO 02/93244 A1及DE 10217273 A1中揭示一新穎類型的 LCD，其包括具有於光學各向同性相，例如藍相或各向同 性相中操作之可電開關LC介質之LC盒，其中當施加電場時 其由於克爾效應（Kerr effect)而變為雙折射。在LC盒之一側 上的交叉指形（interdigitated)電極產生平行於盒平面的面 内電場，其使平面結構中之LC分子沿電場線對準。以下亦 將此等LCD稱為「各向同性模式LCD」。 WO 01/07962中揭示另一新穎類型的LCD。其包括一LC 開關盒，包括至少一偏光鏡及一具有其中之LC分子基本上 係平行於盒基板對準且基本上未扭轉，即基本上彼此平行 91527-1000525.doc 1355504 或反平订之起始對準的Lc介質。lc分子經由相關的電場而 自其之起始對準再對準。在負介電各向異性之^材料的情 況中，電場基本上係平行於基板對準 之LC材料的情況中，電場基本上係垂 亦將此等LCD稱為「新穎模slcd」。 。在正介電各向異性 直於基板對準。以下 其他已知的顯示器類型係，例如，散射顯示器、主客型 (―)顯示11或膽固醇顯示器像是SSCT(表面穩定化 膽固醇結構）。 LCD可以夕工或矩陣顯不器操作。多工顯示器之典型例 子為TN及STN顯示器。矩陣顯示器之典型例子為Μ·、 OCB、ECB或VA顯示ϋ。在矩陣LCD(MLCD)中可使用於 個別開關個別像元之非線性元件的例子為主動元件像是電 晶體。將其稱為「主動矩陣」。兩類型間之差別可為： 1.MOS(金屬氧化物半導體）電晶體於作為基板之矽晶圓 2.薄膜電晶體（TFT)於作為基板之玻璃板上。 在類型1之情況中，所使用之電光學效應通常係動態散射 或主客效應。使用單晶矽作為基板材料會限制顯示器尺 寸’由於即使係各種零件·顯示器之基準組合亦會於接合處 產生問題。 在較佳之類型2的情況中，所使用之電光學效應係例如， TN或IPS效應《可對兩技術作區別：包含化合物半導體，諸 如，比方說，CdSe之TFT，或以多晶矽或非晶形矽為主之 TFT。於全世界已對後一技術進行密集的研究工作。 91527-1000525.doc 1355504 將TFT矩陣應用至顯示器之一玻璃板的内側，同時另一玻 璃板之内側帶有，例如，透明相反電極。相較於像元電極 之尺寸’ TFT非常小’且對影像實質上沒有不利的影響。亦 可將此技術擴展至全色相容影像顯示器，其中以使各濾光 器元件相對於可開關像元設置之方式設置紅、綠及藍色濾 光器之馬赛克。
此處所使用之術語]VILCD涵蓋任何包括積體非線性元件 之矩陣顯示器（即除了主動矩陣之外），以及包括被動元件諸 如變阻器或二極體之顯示器（MIM=金屬_絕緣體-金屬）。 MLCD尤其適用於監視器或τν應用，或用於高度資訊顯 示器’例如，於汽車或航空器結構中。 LCD之一缺點為其通常顯現有限的觀看角性能。舉例來 說，在特疋的方向中，顯示器之黑暗狀態呈現導致對比降 低的光沒漏。此外’明亮狀態的亮度通常會降低，且會發 生著色。再者，尤其係在大觀看角下之對比通常有限，此 係尤其在大面積應用諸如監視器及電視中之缺點。 因此，典型上將—或多㈤光學遲滞或補冑薄膜應用至 LCD ’以補償光$漏’及改良—性質像是觀看角特桂、 亮度、對比及顏色。 先則技：^之典型的遲滯薄膜包括光學各向同性聚合物， 像疋聚對本_ f酸乙二_ (ρΕτ)、聚乙稀醇（PVA)或聚碳趣 醋（PC) ’或輕度雙折 射聚。物像疋一-或二乙醯基纖維^ 、TAC)，其由於單軸拉伸或壓縮而變為雙 之雙折射增加。 mi 91527-1000525.doc 1355504 特別適合作為補償器或遲滯器者為包含具均勻定位之聚 合化或交聯LC材料的各向異性聚合物薄膜，像是，例如， 具平面、分割垂直（homeotropic)、傾斜、外寬式（splayed) 或螺旋扭轉定位之薄膜。此種薄膜及其於LCD中作為補償 器之用途說明於，例如，WO 98/04651(平面薄膜）、WO 98/0(M75 (分割垂直薄膜）、WO 98/12584(傾斜及外寬式薄 膜）、08-八-2 315 072及\¥0 01/20394(螺旋扭轉薄膜）中。包 含此種薄膜之組合的補償器揭示於，例如，WO 01/20392、 WO 01/20393、WO 01/20394及 WO 01/20395 中。 遲滯或補償薄膜典型上係設置於LCD裝置中之在偏光鏡 與包括可開關LC介質之顯示器盒之間。亦可將其層合於偏 光鏡上。然而，使用此種遲滯薄膜會增加裝置之總厚度， 及增加製造顯示器的製造工作及成本。此外，將光學遲滯 薄膜附著於形成LC盒之基板外側的顯示器通常有視差的問 題，其會嚴重地減損觀看角性質。 本發明之一目的為提供使用於LCD中之光學遲滯薄膜，. 及提供沒有前述缺點的LCD。熟悉技藝人士由以下之說明 當可立即明白本發明之其他目的。 經發現可經由不將光學遲滯薄膜設置於LCD之可開關LC 盒之外側，而係將其設置於形成可開關LC盒及包含可開關 LC介質之基板之間，而達成此等目的及避免前述缺點（「盒 内應用」）。亦發現包含聚合LC材料之薄膜特別適合於此種 盒内應用。 術語之定義 91527-1000525.doc -9- 1355504 關於在本申請案中所說明之偏光、補償及遲滯層、薄膜 或板’在本申請案中使用以下的術語定義。 於本申請案中所使用之術語「薄膜」包括顯現或多或少 之明顯機械穩定性及撓性之自支承，即獨立無支撐的薄 膜以及在支承基板上或在兩基板間之塗層或層。 術語「液晶或液晶原（mesogenic)材料」或「液晶或液晶 原化合物」應指示包含一或多個桿形、板形或碟形液晶原 基團，即具有引發液晶相行為之能力之基團的材料或化合 物。具有桿形或板形基團之液晶（LC)化合物於技藝中亦被 稱為「桿狀（caiamitic)」液晶。具有碟形基團之液晶化合物 於技藝中亦被稱為「圓㈣（di_tie)」液晶。包含液晶原 基團之化合物或材料的本身並不一定需呈現液晶相。其亦 可僅於與其他化合物之混合物中，或當使液晶原化合物或 材料或其之混合物聚合時顯現液晶相行為。 」使用於液晶材料 」使用於材料之液 為簡單起見’以下將術語「液晶材料 及液晶原材料兩者，及將術語「液晶原 晶原基團。 術語「反應性液晶原」（RM)係指可聚合之液晶原化合物。 知曉術語「導軸(—」’且其係指液晶材 =二分子軸(在桿狀化合物之情況中)或短分 子轴（在圓盤型化合物之情況中）的較佳定位方向。 術語「平面結構」或「平面定位」係指其中之光學軸實 質上平行於薄膜平面的薄膜。 術語「分割垂直結構」或「分割垂直定位」係指其中之 91527-1000525.doc 1355504 光學轴實質上垂直於薄膜平面，即實質上平行於薄膜正向 的薄膜。 術語「傾斜結構」或「傾斜定位」係指其中之光學軸相 對於薄膜平面以在〇及90度之間之角度θ傾斜的薄膜。 術語「外寬式結構」，戈「外寬式定位」係指如以上所定 義之傾斜定位，其中傾斜角另在垂直於薄膜平面之方向中 在0至90。之範圍内單調變化，以自最小至最大值較佳。 除非特別說明，否則以下將外寬式薄膜之傾斜 均傾斜角eave。 τ 平均傾斜角eave係定義如下 θ ave Σ _，） d*s=〇 d :二(d’)係在薄膜内之厚度d，的局部傾斜角， 總厚度。 ^< 在包含具均句定位之單轴正雙折射液晶 :垂直及傾斜光學薄膜中，薄膜之光料分 導軸指示。 狀日日材枓之 術語「螺旋扭轉結構」係關於一種包含一 =薄膜，其中液晶原之主要分子轴定位於分持 較佳方向中，該不同次層中之 θ内之 -角度φ扭轉。術語「 疋位方向環繞螺旋心 罝有如-恥、一有+面疋位之螺旋杻轉結構」俜扣 :有如讀返之螺旋扭轉結構的薄膜，其中螺旋轴訾， 垂直於薄膜平面，即實質上平行於薄膜正向疋轴貫質上 91527-1000525.doc • 11 · 1355504 術語「A板」係指利用一層其之異常軸（extraordinary axis) 平行於層之平面定位之單軸雙折射材料的光學遲滯器。 術語「C板」係指利用一層其之異常軸垂直於層之平面之 單軸雙折射材料的光學遲滯器。 術語「0板」係指利用一層其之異常軸相對於層之平面以 斜角定位之單軸雙折射材料的光學遲滯器。 在包括具均勻定位之光學單軸雙折射液晶材料之A、C及 0板中，薄膜之光學軸係由異常軸之方向所指示。 亦將包括具正雙折射之光學單轴雙折射材料之A、C或Ο 板稱為「+A/C/0板」或「正A/C/0板」。亦將包括具負雙折射 之光學單軸雙折射材料之薄膜之A、C或Ο板稱為「- A/C/O 板」或「負A/C/0板」。 亦將包括具正雙折射之光學單軸雙折射材料之A板或C 板稱為「+A/C板」或「正A/C板」。亦將包括具負雙折射之 光學單轴雙折射材料之A板或C板稱為「- A/C板」或「負A/C 板」。 亦將具正或負雙折射之遲滯薄膜分別簡稱為「正」或「負」 遲滯薄膜。 根據本發明之透射性或半透反射式（transflective)LCD包 括設置於LC層及雙折射層之配置之相對側上的偏光鏡及分 析器較佳。 在本申請案中將偏光鏡及分析器總稱為「偏光鏡」。 【發明内容】 本發明係關於一種使用於液晶顯示器（LCD)裝置中之光 91527-1000525.doc -12- 1355504 學遲滯薄膜，其特徵在於該薄膜係設置於該LCD之可開關 液晶盒内。 本發明進一步關於一種液晶顯示器（LCD)，其包括一由兩 平面平行基板（其之至少一者對入射光為透明）所形成之液 晶（LC)盒’一存在於兩基板之間之液晶介質，及至少一光 學遲滯薄膜，其特徵在於至少一該光學遲滞薄膜係設置於 LC盒之兩基板之間。 【實施方式】
圖1顯示先前技藝之主動矩陣LCD裝置之一典型的LC 盒，其包括兩平面平行基板（11a、lib)(其典型上係玻項 板），一薄膜電晶體（TFT)陣列（12)，一具有平面化層（丨4)之 濾色器陣列（13)，電極層（15a、15b)(其典型上係銦錫氧化 物（ITO)之層），對準層（16a、16b)(其例如為經摩擦之聚醯 亞胺），及一LC介質（17)，其中LC分子經對準成均勻定位， 且其可經由外加電場而轉變成不同定位。 根據本發明之LCD包括不在LCD之可開關LC盒之外側， 而係在形成可開關LC盒及包含可開關LC介質之基板之間 的光學遲滯薄膜（「盒内應用」）。相較於通常將光學遲滞器 置於LC盒與偏光鏡之間的習知顯示器，光學遲滯薄膜之盒 内應用具有數項優點。舉例來說，可降低或甚至避免視差 問題。再者’其可使Lcd裝置之總厚度降低，此係平面顯 不器的重要優點。此外，此顯示器變得更為堅固。 本發明之一較佳具體實施例係關於一種包括下列組件之 LCD : 91527-1000525.doc 13· 1355504 1)液的（LC)_&，其自盒之邊緣至中心包括依以下所列順序 的元件： a)彼此平行之第一及第二基板平面（11a、llb)，其之至少 Λ 一者對入射光為透明， - b)可使用於個別開關該LC盒之個別像元之於該基板之 - ，、中者上之非必需之非線性電元件之陣列（丨2)，該 元件係主動元件像是電晶體較佳，TFT極佳， C)設置於該基板之其中-者上之非必需之濾色器陣列 (13) ’ w在與帶有非線性元件之陣列之基板相對的基 板上較佳，該濾色器視需要經平面化層（14)覆蓋， d) 設置於該第一基板之内側上之第一電極層⑴4 i叫， e) 設置於該第二基板之内側上之非必需的第二電極層 (15a或15b)， f) 設置於該第一及第二電極上之非必需的第一及第二對 準層（16a或16b)， • g)可經由外加電場而於至少兩不同狀態之間開關的I。 介質（17)， 2) 在LC盒之一側上之第一線性偏光鏡， 3) 在LC盒之與第一線性偏光鏡相對之側上之非必需的第二 線性偏光鏡，及 4) 至少一光學遲滯薄膜（18)， 其特徵在於該光學遲滯薄膜（18)之至少一者係設置於 盒之第一與第二基板（11a、lib)之間。 根據本發明之―較佳具體實關，光學遲㈣膜包括聚 91527-1000525.doc 1355504 合化或交聯LC材料。 此種薄膜由於其基於LC材料相較於，例如，習知之拉伸 塑膠薄膜之較高的雙折射可做得較薄，而尤其適合於盒内 應用®此’可使用具2微米以下厚度之薄膜，其尤其適合 於盒内應用°此外’使用可聚合LC材料可直接於LC内部數 備遲滯薄膜。 另一種但較不佳之方式為可分開製備]1(：聚合物，例 側鏈聚合物或LC網狀結構之薄膜，及在L(^之製造過程中 將LC薄膜應用於顯示器盒之基板或另一組件上。 於LCD内製造光學薄膜需要不僅顯現所需之光學性質， 並且亦具冋耐用性、對其他组件之高黏著力及對製造整個 LC顯示器盒所需之其他方法條件之穩定性之非常薄的薄 膜此種性質可由可聚合液晶原或Lc材料或Lc聚合物之薄 塗層所達成。 然而’在LC盒内之許多位置中，Lc材料會在後續的盒製 程諸如濾mTFT製造、IT◦電極沈積或聚酿亞胺加工中 發生熱或化學降解。 經發現經由於LCD内於濾色器陣列結構之上方製備聚合 化LC薄膜，可於LCD之製造中獲致優點。 因此，根據本發明之一較佳具體實施例，將光學遲滯薄 膜設置於濾色器與可開關LC介質之間。 將根據此較佳具體實施例之主動矩陣LCD舉例描繪於圖 2,其包括兩基板（iia、lib)、一 TFT陣列（12)、一濾色器陣 列（13)、一平面化層（14)、電極層（15a)及非必需之（丨讣）、 91527-1000525.doc •15- 1355504 非必需之兩對準層（l6a、16b)、__LC介質（17)，及進一步包 括設置於平面化層與LC介質之間之光學遲滯薄膜（18)。 • · 視f要在光學遲滯薄膜（18)與平面化層（H)之間可存在另 - 一對準層（16c，未示於圖中）。 視顯不器模式而定，亦可將對準層〇㈣及/或叫及電極 - 層（15a)及（15b)之其中一者（例如於IPS顯示器中）省略。 由可聚合LC材料製備光學遲滯薄膜（18)及將一般存在於 濾、色器陣列(13)上之面塗層或平面化層(14)使用作為用於 直接塗布聚合化LC薄狀基板特佳。經由小心、選擇平面化 層可使可聚。LC層直接對準及聚合，而不需要額外的對 準層。 在舉例示於圖3之另-較佳具體實施例中，冑光學遲滞薄 膜（18) a又置於濾色器陣列（13)上，視需要經對準層覆蓋，而 不存在平面化層（外此較佳具體實施例中之光學薄膜⑽ 亦可提供作為平面化層。光學遲滞薄臈（18)由直接對準及聚 φ 合於視需要經對準廣覆蓋之遽色器（13)上之可聚合Μ層製 備得極佳。 /舉例示於圖4之又另_較佳具體實施例中，將光學遲滞 薄膜（18)設置於視需要經對準層覆蓋之遽色器陣列（⑺與 平面化層（14)之間。 〃 此外，圖2-4之LCD亦可包括具有正交偏光轴且夫住lcd 基板之第一及第二線性偏光鏡（未示於圖2_4) ^ 在另一較佳具體實施例中，光學遲滞薄膜係具有包括至 少兩具不同定位及/或不同遲滞之區域之圖案的圖案化或 91527-1000525.doc •16- 1355504 像元化薄膜。此種薄膜可使用，例如，光對準、光罩技術 及/或可光異構化化合物或可光調節之對掌材料由可聚合 LC材料製備得。此種薄膜及其之製備方法係先前技藝中所 知曉，且其說明於，例如，EP-A-1 247 796、ΕΡ·Α-1 247 797、 US 6,144,428、US 6,160,597及ΕΡ 02019792.7 中。 圖案化光學遲滯薄膜尤其有用於盒内用途於像元化或矩 陣LCD，例如於多工TN-或STN-LCD或於主動矩陣驅動 (AMD) LCD中。在此等顯示器中，可形成圖案化光學遲滯 薄膜，以致在薄膜之不同區域中之光學性質，像是，例如， 遲滯，經對LCD中之個別像元之圖案作調整。相對地，習 知之光學薄膜將僅對顯示器之所有面積提供平均的均勻性 質。 在另一較佳具體實施例中，光學遲滯薄膜係如說明於， 例如，PCT/EP02/12393中之光學雙軸薄膜。 以下之具體實施例為特佳： -光學遲滯薄膜包含聚合化或交聯LC材料， -光學遲滯薄膜係設置於平面化層之遠離於濾色器陣列之 側上， -光學遲滯薄膜係設置於濾色器陣列之遠離於最接近基板 之側上， -光學遲滯薄膜係設置於濾色器陣列與平面化層之間， -光學遲滯薄膜係直接形成於其本身直接在濾色器陣列上 方之聚合物層上，此聚合物層可使濾色器陣列之表面平 面化（平面化層），及視需要亦可作為光學薄膜之對準表 91527-1000525.doc -17- 3U4 面 -光學遲滯薄膜係直接形成於遽色器陣列上方以致遽色 器陣列之表面視需要亦可作為光學薄膜之對準表面/ _視需要將—額外㈣合物層設置於光學遲滞薄膜上方， 以進一步平面化或於塗布電極層之前保護光學薄膜， -光學遲滞薄膜係由可聚合LC材料製備得，以包含一或多 種可聚合液晶原或液晶單體之材料較佳， -光學遲滯薄膜係為平面薄膜， -光學遲滯薄膜係為分割垂直薄膜， -光學遲滯薄膜係為傾斜薄膜， _光學遲滯薄膜係為外寬式薄膜， -光學遲滯薄膜係為扭轉或膽固醇薄膜， -:學，薄膜係具在uv範圍内之光之反射及/或低於25〇 :米節距之具有扭轉或膽固醇結構之薄膜（UV_CLC)， 光干遲滯4膜係具有反射低於38〇奈米波長光之橢圓折 射率循圓體之具有膽固醇結構及變形螺旋的雙抽薄膜， -光學遲滯薄膜係具有膽固醇結構之雙軸薄膜，其具有光 學雙軸負C對稱，其令nx~nzJLnx，ny>nz，其中〜及〜 係在薄膜平面在正交方向中之主折射率，及〜係垂直於 薄膜平面之主折射率， -光學遲滞薄膜係正或負A板，以正A板較佳， -光學遲滯薄膜係正或負〇板，以正〇板較佳， -光學遲滯薄膜係正C板， -光學遲滯薄膜係負C板， 91527-1000525.doc 1355504 -光學遲滯薄膜係光學雙轴薄膜， -光學遲滞薄膜具有包括至少兩具不同定位及/或不同遲 滞之區域的圖案， -光學遲滯薄膜係為四分之一波遲滯薄膜。 顯示器之個別組件，像是基板（lla、b)、TFT陣列（12)、 濾色器（13)、平面化層（14)、電極（15a、b)、對準層（16a、 b)及LC介質（17)，係專家所知曉，且其說明於先前技藝中。 光學遲滯薄膜可由可聚合液晶（LC)材料製備得，其如說 明於，例如，WO 9S/04651 (平面薄膜）、WO 98/00475 (分割垂 直薄膜）、WO 98/12584 (傾斜或外寬式薄膜）、GB-A-2 315 072及 WO 01/2〇394 (UV-CLC 薄臈）、ΕΡ·Α_ι 247 796 或 ep-a] 247 797 或 EP 0201979Ζ7 (圖案化薄膜）、或PCT/EP〇2/12393 (雙轴膽固醇薄膜） 中〇 根據本發明之光學遲滯薄膜的厚度係〇.5至2.5微米較 佳，0·6至2微米極佳，0.7至ι·5微米最佳》 可聚合LC材料係向列或距列LC材料較佳，尤其係向列材 料’及包括至少一單反應性非對掌可聚合液晶原化合物及 至少一二或多反應性非對掌可聚合液晶原化合物較佳。 使用於本發明之寸聚合液晶原單_、二·及多反應性化合物 可利用本身所知曉的方法製備得，且其說明於’例如，有 機化學之標準者作’諸如，比方說，Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie，Thieme-Verlag，Stuttgart 中。 可與根據本發明之化合物一起於可聚合LC混合物中使用 作為單體或共單體之適當可聚合液晶原化合物的例子揭示 9I527-1000525.doc •19- 1355504 於，例如，WO 93/22397、EP 0 261 712、DE 195 04 224、 WO 95/22586、WO 97/00600及GB 2 351 734 中。然而，僅 " 可將揭示於此等文件中之化合物視為例子，其並不限制本 - 發明之範圍。 ' 特別有用之對掌及非對掌可聚合液晶原化合物（反應性 ' 液晶原）的例子示於下列’然而，僅應將其視為說明，其並 非要限制本發明，而係要說明本發明 (R1) (R2) ♦ P-(CH2)xO -<^y[ coo P-(CH2)xO -/~V coo p-(ch2)xo
(R3)
(R4) O' p-(ch2)xo 乂/ >C00
A V-Ru (R5) (R6) P-(CH2)xO r P(CH2)x-0
R° (R7) 91527-1000525.doc 20· 1355504 P-(CH2) CH=CH-COCX VR， (R8) p(ch2) x〇KZy z〇 (R9) L)r (Dr (R10) P-(CH2)x〇
(R11) p-(ch2)xo ~<y (COO)u 7ch2ch(CH3)c2h5 (R12) 、<y、
〇、 (R13) P-(CH2)x0-e p-C00-(v /)-COO--e y-CH2CH(CH3)C2H5 ~o~、 P-(CH2)x〇-^ y- COO-Ter (R14) (R15) P-(CH2)xO—N^COO-Chol
A
p-(CH2)〇^ COO (R16) 91527-1000525.doc -21- 1355504 P(CH2)xO o-co
0…R
(R17) p(ch2)
(R18)
C00-<\ /)-000-( 7-0(CH,) P
P(CH2)X0 ch2ch2 -\)j- CH2CH2-(^- 0(CH2)yP (R19)
Ll L2 八八广Ά-心 02C ~^~^y 0— (R20)
P(CH2)x〇-[(a)-Z^Q-CH=CHCOC (R21) '00CCH=CH -^A^-v〇(CH2)yP
p(ch2)xo COO f 〇 (R22) ooc
ZV A
P(CH2)P p(ch2)xo
H 〇
-o(ch2) P (R23) 在以上的化學式中，P係可聚合基團，以丙烯酸基、甲基 丙烯酸基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚、環氧基、環氧 91527-1000525.doc -22- 1355504 丙烧或苯乙烯基較佳，χ及y係1至12之相同或不同的整數， A係視需要經L1單、二或三取代之丨，4_伸苯基、或i,4-伸環 己基，u及v係彼此獨立地為〇或1，係-COO-、-OCO-、 -CHzCH2·、-CH=CH-、-CsC-或單鍵，R0係極性基團或非 極性基團，Ter係類萜自由基，像是，例如，堇基，〇11〇1係 膽固醇基’ L、L1及L2係彼此獨立地為h、F、Cl、CN或具1 至7個C原子之視需要經齒化的烷基、烷氧基、烷羰基、烷 裁氧基、烧氡幾基或烧氧羰氧基及r係〇、1、2、3或4。以 上化學式中之苯環視需要經1、2、3或4個基團L取代。 在此的術語「極性基團」係指選自F、CM、CN、N02、〇H、 OCH3、OCN、SCN、具至多4個C原子之視需要經氟化的烧 幾基、院氧羰基、烧幾氧基或烧氧幾氧基或具1至4個c原子 之單-、券-或聚氟化烧基或院氧基的基團。術語「非極性基 團j係指未由以上「極性基團」之定義所涵蓋之具1個以上， 以1至12個C原子較佳之視需要經鹵化的烷基、烷氧基、烷 羰基、烷氧羰基、烷羰氧基或烷氧羰氧基。 可聚合LC材料包括一或多種單反應性可聚合液晶原化合 物及一或多種二或多反應性可聚合液晶原化合物較佳。 一較佳的可聚合LC材料包含： -5-70%，5-50%較佳，5_4〇重量％極佳之一或多種二反 應性非對掌液晶原化合物， -30-95%，50-75重量。/。較佳之一或多種單反應性非對掌液 晶原化合物， -0至10重量〇/〇之一或多種光引發劑。 91527-1000525.doc -23· 1355504 單反應性非對掌化合物係選自以上化學式R1-R13較佳， 尤其係其中v為1之Rl、R5及R12。 二反應性非對掌化合物係選自以上化學式R18較佳。 特佳者為包括一或多個包含具高雙折射之乙炔或二苯乙 块基之可聚合化合物，像是，例如，以上化學式Ig之化合 物的混合物。適當的可聚合二苯乙快說明於，例如，GB 2,351,734 中 ° 關於具有螺旋扭轉結構之平面薄膜之製備，可聚合LC材 料包括一或多種非對掌可聚合液晶原化合物及至少一對掌 化合物較佳。對掌化合物可選自不可聚合之對掌化合物， 像是，例如，習知之對掌摻雜劑、可聚合之對掌非液晶原 或可聚合對掌液晶原化合物。 適當的對掌摻雜劑可選自，例如，市售的R-或S-811、R-或 S-1011、R-或 S-2011、R-或 S-3011、R-或 S-4011、R-或 S-5011、或 CB 15(購自 Merck KGaA，Darmstadt，德國）。 具高螺旋扭轉力（HTP)之對掌化合物極佳，尤其係如說明於 WO 98/00428中之包含山梨糖醇基之化合物，如說明於GB 2,328,207中之包含氫安息香基之化合物，如說明於WO 02/94805中之對掌聯萘基衍生物，如說明於WO 02/3473 9中 之對掌聯萘酚縮醛衍生物，如說明於WO 02/06265中之對掌 TADDOL衍生物，及如說明於WO 02/06196及WO 02/06195 中之具有至少一氟化鏈結基團及端基或中心對掌基團之對 掌化合物。 將可聚合材料溶解或分散於溶劑中較佳，以於有機溶劑
-24- 91527-1000525.doc (D 1355504 争較佳。接著將溶液或分散液塗布於基板上，例如經由旋 塗或其他已知之技術’及於聚合之前使溶劑蒸發掉。在大 多數的情況中’可適當地加熱混合物，以利於溶劑之蒸發。 可聚合LC材料可另包含聚合黏合劑或一或多種可形成聚 合黏合劑之單體及/或一或多種分散輔助劑。適當的黏合劑 及分散輔助劑揭示於，例如，WO 96/02597中。然而，不包 含黏合劑或分散輔助劑之LC材料為特佳。 在另一較佳具體實施例中，可聚$LC材料包括引發或增 進基板上之液晶材料之平面對準的添加劑。添加劑包括一 或多種表面活性劑較佳。適當的表面活性劑說明於，例如， J- Cognard ^ Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)中。特佳者為非離子表面活性劑，尤其係氟碳表面活 性劑’像是，例如，市售的氟碳表面活性劑Fluorad FC 171®(購自 3M Co.)或 Zonyl FSN®(購自 DuPont)。 LC材料之聚合係經由使其暴露至光似輻射而達成較佳。 光似輻射係指具有光之輻照，像是uv光、IR光或可見光， 具有X-射線或γ射線之輻照或具有高能粒子諸如離子或電 子之輻照。聚合係利用光輕照，尤其係利用υν光進行較 佳。關於光似輻射之來源，可使用，例如，單一的UV燈或 組UV燈。當使用高燈功率時’可降低固化時間。光轄射 之另可此的來源'為雷射，像是，例如，UV雷射、IR雷射 或可見雷射。 聚口係在於光似輻射之波長下吸收之引發劑的存在下進 行舉例來說’备利用Uv光聚合時，可使用在UV輻照下分 91527-I000525.doc -25· 1355504 解產生開始聚合反應之自由基或離子的光引發劑。uv光引 發劑為較佳’尤其係自由基UV光引發劑。關於自由基聚合 作用之標準光引發劑’可使用，例如，市售的Irgacure@ 907、Irgacure® 651、Irgacure® 184、Darocure® 1173 或 Dar〇cure® 4205(皆購自Ciba Geigy AG)，而在陽離子光聚 合作用之情況中’可使用市售的UVI 6974(Uni〇n Carbide) β 可聚合LC材料可另包含一或多種其他適當的成分，諸 如，比方說，催化劑、增感劑、安定劑、鏈轉移劑、抑制 劑、共反應單體、表面活性化合物、潤滑劑、濕潤劑、分 散劑、疏水劑、黏著劑、流動改良劑、消泡劑、脫氣劑、 稀釋劑、反應性稀釋劑、辅助劑、著色劑、染料或顏料。 在另一較佳具體實施例中’可聚合材料包含至多7 〇 %， 以1至50%較佳之具一個可聚合宫能基之單反應性非液晶 原化合物《典型的例子係具！至2〇個c原子之烷基的丙烯酸 统或甲基丙稀酸烧酯。 為提尚聚合物之交聯，亦可替代或在二或多反應性可聚 合液晶原化合物之外另將至多20%之具兩個以上之可聚合 官能基的非液晶原化合物加至可聚合[(:材料，以提高聚合 物之父^。一反應性非液晶原單體之典型例子係具1至2〇個 C原子之烷基的二丙烯酸烷酯或二甲基丙烯酸烷酯。多反應 性非液晶原單體之典型例子係三曱I丙烷三曱I丙烯酸酯 或異戊四醇四丙烯酸酯。 亦可將一或多種鏈轉移劑加至可聚合材#，以修改聚合 物薄膜之物n。特佳者為硫醇化合⑯，諸如單官能硫醇化 91527-1000525.doc •26- 1355504 合物，像是，例如，十二炫硫醇或多官能硫醇化合物，像 是，例如，三甲基丙烷三（3-酼基丙酸酯），液晶原或液晶硫 醇化合物極佺。當加入鏈轉移劑時，可控制本發明之聚合 物薄膜中之自由聚合物鏈之長度及/或兩交聯間之聚合物 鏈之長度。當鏈轉移劑之量增加時，製得聚合物薄膜中之 聚合物鏈長度減小。 可將根據木發明之光學遲滯薄膜使用作為習知之LCD中 之遲滞或補償薄膜，尤其係使用於TN、HTN(高度扭轉向 列）、STN、AMD-TN(主動矩陣驅動TN)或IPS顯示器中，此 外於DAP(對準相之變形）或VA模式之顯示器，像是ECB、 CSH(彩色超分割垂直）、VAN或VAC(垂直對準向列或膽固 醇）顯示器、：MVA(多域垂直對準）或PVA(圖案化垂直對準） 顯示器中，於彎曲模式之顯示器或混成型顯示器中，像是 OCB、R-OCB(反射性OCB)、HAN(混成對準向列）或pi-盒（π-盒）顯示器，於SSCT顯示器中，此外於如前所述之各向同性 模式或新穎模式之顯示器中。 AMD-TN、VA及IPS顯示器為特佳。 以下實施例將說明本發明，但不對其造成限制。 實施例1-塗布於濾色器材料上之光學遲滞薄膜 經由將濾色器溶液塗布至玻璃及在每分鐘600轉（600 rpm) 下旋塗30秒，而將玻璃基板塗布商業的濾色器材料（購自 Hitachi Chemicals或JSR Company)。接著將樣品於電熱板上 在l〇〇°C下加熱1分鐘（預固化階段），然後轉移至烘箱中在 250°C下1小時。此在Hitachi Chemical濾色器樣品之情況中 91527-1000525.doc -27- 1355504 產生大約0.9微米厚度之聚合化濾色器層，及在JSR材料之 情況中產生0.45微米厚度。 接著根據習知實務利用天鵝絨布摩擦玻璃上之濾色器樣 品進行LC對準，而產生66公分之總摩擦長度。 可聚合LC混合物Ml係配方如下： CH =CHCO. CH, !(ch2)30 -{^ coo 〇c〇 〇(CH2)3〇2cch= (1) :CH, (l) 39.4% (2) 24.6% (3) 24.6% (4) 9.8% Irgacure 651 1.0% Fluorad FC171 0.6% CH, ：chco〇(ch2)6o coo (2). CH2=CHC00(CH2)60 o coo och3 (3) 91527-1000525.doc -28· 1355504 CH2=CHC02(CH2)60
0(CH2)602CCH=CH2 (4) 二反應性化合物（1)及（4)可如WO 93/22397中之說明製 備。單反應性化合物（2)及（3)可根據說明於D. J. Broer等 人，Makromol.Chem. 190，3201-3215 (1989)中之方法或其 類似方法製備。Irgacure 651係市售的光引發劑（購自Ciba φ AG，Basel，瑞士）。Fluorad FC 171係市售的非離子氟碳表 面活性劑（購自3M)。 接著將混合物Ml於有機溶劑PGMEA中之溶液塗布至濾 色器之表面，並在每分鐘3000轉下旋塗30秒。使樣品在室 溫下再多静置30秒，以確保反應性液晶原材料在暴露至來 自中壓汞弧燈20米瓦/平方公分之紫外光60秒以使反應性 液晶原層聚合之前對準。 所得之樣品顯現具良好平面對準及大約150奈米之遲滯 癱 的四分之一波遲滯性質。接著可經由根據標準實務蒸發， 例如經由於真空中在1 80°C下蒸發，將銦錫氧化物直接塗布 於遲滯層上，而提供透明電極層。然後經由在每分鐘3000 轉下旋塗30秒將對準層諸如購自JSR之市售的聚醯亞胺，例 如AL1054，塗布至ITO層，在100°C下乾燥60秒，及經由在 180°C下烘烤90分鐘而醯亞胺化。 接著利用天鵝絨布摩擦聚醯亞胺層（22公分摩擦長度），且 91527-1000525.doc •29- 1355504 可將完成的堆疊使用作為LC顯示器之一側，像是圖3所示之 顯示器的下側。 實施例2-塗布於平面化層上之光學遲滯薄膜 如同貫施例1製備在玻璃上之濾色器之樣品，並另經由在 每分鐘600轉下旋塗30秒將其塗布購自JSR c〇mpany之商業 的平面化層Topcoat。接著將樣品於電熱板上在1〇〇〇c下加熱 1分鐘（預固化階段）’然後轉移至烘箱中在25〇。〇下1小時。 接著根據習知實務利用天鵝絨布摩擦玻璃上之濾色器樣 品進行LC對準’而產生66公分之總摩擦長度。 接著將實施例1之混合物Μ1於有機溶劑pgMEA中之溶液 塗布至平面化層之表面，並在每分鐘3〇〇〇轉下旋塗3〇秒。 使樣品在室溫下再多静置30秒，以確保反應性液晶原材料 在暴露至來自中壓汞弧燈20米瓦/平方公分之紫外光6〇秒 以使反應性液晶原層聚合之前對準。 所得之樣品顯現具良好平面對準及大約15 〇奈米之遲滞 的四分之一波遲滞性質。 接者可經由根據標準實務蒸發’例如經由於真空中在18 〇 °c 下蒸發，將銦錫氧化物直接塗布於遲滯層上，而提供透明 電極層。然後經由在每分鐘3000轉下旋塗3〇秒將對準層諸 如講自JSR之市售的聚酿亞胺’例如AL 1054，塗布至I TO 層’在100°C下乾燥60秒，及經由在180°C下烘烤9〇分鐘而 酿亞胺化。 接著利用天鵝絨布摩擦聚醯亞胺層（22公分摩擦長度），且 可將完成的堆疊使用作為LC顯示器之一側，像是圖2所示之 91527-1000525.doc • 30- 1355504 顯示器的下側。 實施例3-塗布於濾色器上之雙轴光學遲滯薄膜 可聚合LC混合物M2係配方如下： (5) 63.0% (4) 20.0% (6) 7.8% ⑺ 5.0% (8) 2.0% (9)(光引發劑） 2.0% FC171 0.2% 對掌摻雜劑（7)之製備說明於EP 01111954.2。 CH2=CHC〇2(CH2)6〇
CH2=CHC02(CH2)60
0(CH2)602CCH=CH2
CH2=CHCOO(CH2)gO
⑹ 91527-1000525.doc •31 - 1355504
將混合物溶解於7:3甲苯/環己酮中，而得5〇%w/w溶液。 將溶液塗布至如實施例丨所說明之濾色器之表面並經由暴 露至0.8米瓦/平方公分之線性偏光uv(365奈米）輻照在8〇它 下聚合，而得具有變形螺旋之膽固醇薄膜（具有光學雙軸之 橢圓折射率橢圓體，其中ηχ，ny>nz)。 【圖式簡單說明】 圖1概略描繪先前技藝之主動矩陣彩色LCD。 圖2概略描繪根據本發明之主動矩陣彩色LCD，其包括經 覆蓋平面化層之濾色器及在平面化層上方之光學遲滯薄 膜。 91527-1000525.doc •32· 1355504 圖3概略描繪根據本發明之主動矩陣彩色LCD，其包括濾 色器及在濾色器上方之光學遲滯薄膜。 圖4概略描繪根據本發明之主動矩陣彩色LCD，其包括經 覆蓋平面化層之濾色器及在濾色器與平面化層之間之光學 - 遲滯薄膜。 — 【圖式代表符號說明】 lla ' llb 基板 12 13 14 15a ' 15b 16a、 16b 17 18 TFT陣列 濾色器陣列 · 平面化層 電極層 對準層 LC介質 光學遲滯薄膜 參 91527-1000525.doc -33-

Claims (1)

  1. Ι355-5Θ4- 奴年I月ΧΓΕΙ修正本 拾、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器（LCD)，其包括由兩平面平行基板（其之 至少一者對入射光為透明）所形成之液晶（LC)盒，存在於 兩基板之間之液晶介質，及至少一光學遲滯薄膜，其特 徵在於至少一該光學遲滯薄膜係設置於該LCD之可開關 液晶盒内及LC盒之兩基板之間，該LCD進一步包括設置 於該基板之其中一者上之濾色器陣列，其中該至少一光 學遲滯薄膜係設置於濾色器與LC介質之間。 2. 如申請專利範圍第1項之LCD，其中該光學遲滯薄膜包括 聚合化或交聯LC材料。 3. 如申請專利範圍第2項之LCD，其中該光學遲滯薄膜係由 包含一或多種可聚合液晶原或LC單體之可聚合LC材料 製備得。 4. 如申請專利範圍第3項之LCD，其中該可聚合LC材料包 含： -5-70重量％之一或多種二反應性非對掌液晶原化合物， -30-95%之一或多種單反應性非對掌液晶原化合物， -0至10重量％之一或多種光引發劑。 5. 如申請專利範圍第4項之LCD，其中該可聚合LC材料包含 50-75重量°/。之一或多種單反應性非對掌液晶原化合物。 6. 如申請專利範圍第3或4項之LCD，其中該LC材料包括選 自不可聚合之對掌化合物、可聚合之對掌非液晶原化合 物及可聚合之對掌液晶原化合物之至少一對掌化合物。 7·如申請專利範圍第3項之LCD，其中該LC材料包括選自可 91527-1000525.doc 1355504 光異構化之化合物及可光調節之對掌化合物之至少一化 合物。 8.如申請專利範圍第3項之LCD，其中該LC材料包括選自以 下化學式之一或多種化合物：
    P-(CH2)x〇H^: COO p-(ch2)xo p-(ch2)xo COO^~A^)—R° p(ch2)xo
    P-(CH2)x0 〇cooi〇i{^)-R〇 p-(ch2)xo
    P(CH2)x-0
    v (R1) (R2) (R3) (R4) (R5) (R6) (R7) p-(ch2)xo
    CH=CH-COO
    R° (R8) 91527-1000525.doc -2- 1355504 (R9) [L)r P(CH2)x〇 P'(CH2)x〇
    P-(CH2)x〇—V(COO)u
    7CH2CH(CH3)C2H5 (R12) L)r (R10) -Ru (R11)
    〇-< (R13) P-(CH2)x〇-^ COO-(v /)-000-(( 7-CH2CH(CH3)C2H5 p-(ch2)xo-^ COO-Ter (R14) p-(ch2)xo -\ y- COO-Chol (R15) 。普 p-(ch2)xo coo (R16) P(CH2)xO o-co 0…R
    (R17) 91527-1000525.doc 1355504
    (R18) (R19)
    (R20)
    P(CH2)x〇 CH=CHC0<
    (R21) 0| ^00CCH=CH -(Q^-v〇(CH2)yP p(ch2)xo
    p(CH2)P (R22)
    p(ch2)xo
    (R23) 其中 P x及y A 係可聚合基團， 係1至12之相同或不同的整數， 係視需要經L1單、二或三取代之1，4-伸苯基、 91527-1000525.doc -4- 1355504 或1，4-伸環己基， u&v 係彼此獨立地為〇或1， Ζ0 係-coo-、-OCO-、-CH2CH2-、-CH=CH-、 -CeC-或單鍵， · R° 係選自 F、α、CN、N〇2、OH、OCH3、OCN、 SCN、具至多4個C原子之視需要經氟化之烷 _ 羰基、烷氧羰基、烷羰氧基或烷氧羰氧基或 具1至4個C原子之單-、寡-或聚氟化烷基或烷 氧基的極性基團，或選自不為以上極性基團 ® 之其中一者之具1或多個C原子之視需要經鹵 化之烷基、烷氧基、烷羰基、烷氧羰基、烷 羰氧基或烷氧羰氧基的非極性基團， Ter 係類萜自由基， Choi 係膽固醇基， L、L1及L2 係彼此獨立地為Η、F、Cl、CN或具1至7個C 原子之視需要經鹵化的烧基、烷氧基、烷羰 籲 基、烷羰氧基、烷氧羰基或烷氧羰氧基，及r 係 0、1、2、3 或 4， 其中該苯環視需要經1、2、3或4個基團L取代。 9. 如申請專利範圍第丨項之lcd，其中該光學遲滞薄膜係為 平面、分割垂直（homeotropic)、傾斜、外寬式（splayed)、 扭轉或膽固醇薄膜。 10. 如申請專利範圍第1項之LCD，其中該光學遲滞薄膜具有 節距低於25 0奈米之扭轉或膽固醇結構。 91527-1000525.doc 1355504 11. 如申請專利範圍第丨項之LCD，其中該光學遲滯薄膜係為 正或負A、0或C板。 12. 如申請專利範圍第〗項之LCD，其中該光學遲滯薄膜係為 四分之一波遲滯薄膜。 13. 如申請專利範圍第丨項之LCD，其中該光學遲滯薄膜係為 光學雙軸薄膜。 14. 如申請專利範圍第丨項之LCD，其中該光學遲滯薄膜係具 有膽固醇結構之雙軸薄膜’其具有光學雙轴負C對稱，其 中〜知一〜且nx ’ ny>nz，其中nx及ny係在薄膜平面在正交 方向中之主折射率’及〜係垂直於薄膜平面之主折射率。 15. 如申請專利範圍第丨項之LCD，其中該光學遲滯薄膜具有 包括至少兩具不同定位及/或不同遲滯之區域的圖案。 16·如申請專利範圍第1項之LCD，其中其係TN、HTN、STN、 AMD-TN、IPS、DAP、VA、ECB、CSH、VAN、VAC、 MVA、PVA、OCB、R-OCB、HAN、π-盒、SSCT、各向 同性或新穎模式之顯示器。 17. —種LCD，包括： 1)液晶（LC)盒，其自盒之邊緣至中心包括依以下所列順 序的元件： a) 彼此平行之第一及第二基板平面（11a、lib)，至少其 一對入射光為透明， b) 於一該基板上之視需要之非線性元件之陣列（12)，可 使用於個別開關該LC盒之個別像元 c) 設置於該一基板上之視需要之濾色器陣列（13 )，該遽 91527-1000525.doc -6 - 1355504 色盗視需要經平面化層（14)覆蓋， d) 設置於該第一基板之内側上之第一電極層或 15b)， e) 設置於該第二基板之内側上之視需要的第二電極層 (15a或 15b)， f) 設置於該第一及第二電極上之視需要的第一及第二 對準層（16a或16b)， g) 可經甴外加電場而於至少兩不同狀態之間開關的Lc 介質（17)， 2) 在LC盒之一側上之第一線性偏光鏡， 3) 在LC盒之與第一線性偏光鏡相對之側上之視需要的第 二線性偏光鏡， 4) 光學遲滯薄膜（18)， 其特徵在於該光學遲滯薄膜之至少一者係設置於Lc盒之 第一與第二基板（11a、llb)之間。 18. 19. 20. 21. 22. 如申請專利範圍第17項之LCD，其中該非線性元件為主動 元件。 如申請專利範圍第18項之LCD，其中該主動元件為電晶 體。 如申請專利範圍第19項之LCD，其中該電晶體為TFT。 如申請專利範圍第17項之LCD，其中該濾色器陣列係設置 在與帶有非線性元件之陣列之基板相對的基板上。 如申請專利範圍第17項之LCD，其中其包括一經平面化層 (14)覆蓋之濾色器陣列（13)，及該至少一光學遲滞薄膜（18) 91527-I〇〇〇525.do< 1355504 係设置於平面化層之遠離於濾色器陣列（13)之側上。 23·如申請專利範固第17項之LCD，其中其包括—濾色器陣列 〇3) ’及該至少一光學遲滯薄膜（18)係設置於濾色器陣列 之退離於最接近基板之側上，且其視需要經平面化層（14) 覆蓋。 24.如申响專利範圍第22或23項之Lc〇,其中該光學遲滯薄膜 (18)係直接製備於濾色器陣列（13)或平面化層（I*)上。
    91527-1000525.doc
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