TWI383191B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI383191B TW094114341A TW94114341A TWI383191B TW I383191 B TWI383191 B TW I383191B TW 094114341 A TW094114341 A TW 094114341A TW 94114341 A TW94114341 A TW 94114341A TW I383191 B TWI383191 B TW I383191B
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於液晶顯示裝置，並且係關於鐵電液晶顯示裝置、抗鐵電液晶顯示裝置及使用面內扭轉模式的液晶顯示裝置，該施加縱橫場於水平向配向的向列液晶而顯示影像。
TN型液晶顯示器已被廣泛使用。TN型DLC通常包含二個偏光板及由夾合於偏光板間之扭轉取向向列液晶所形成的液晶層，且電場係以正交方向施加於液晶層基板。在TN型中，液晶分子在黑狀態時與基板有傾角，因此當由斜向觀察時會因液晶分子取向產生雙折射，而發生漏光。為解決該問題，其係由混成配向的液晶分子膜對液晶胞做光補償，且該種液晶顯示器已實用化。然而，縱使使用混成配向的液晶分子膜仍難以完全光學補償液晶胞，且無法避免產生於影像區下方的灰階反轉。
為解決該問題，使用所謂面內扭轉(IPS)模式(施加縱橫場於液晶分子)、所謂邊緣場扭轉(FFS)模式或垂直配向模式(VA)(具有為面板中的凸台或狹縫電極所分隔的多個區域)的液晶顯示裝置已被提出並實用化。近來，該種液晶顯示器已開發成不僅使用於監視器且亦可使用於電視的面板，且其亮度已大幅提高。所以，當由斜向觀看時，於黑狀態下在正對角所產生的微小漏光已成為降低顯示品質的原因。
為改善黑狀態時的色調或視角，亦已嘗試在IPS型或FFS型顯示器中將具雙折射性質的光補償材料配置於液晶層與偏光板間。經改良的液晶顯示器揭示於JPA No.hei 9－80424(在此使用的術語“JPA”意指“未經審查的公開日本專利申請案(Kohkai Tokkyo Kohou)”、JPA hei 10－54982、JPA No.hei 11－202323、JPA No.hei 9－292522、JPA No.hei 11－133408、JPA No.hei 11－305217及JPA No.hei 10－307291。
所提出的方法中諸多為藉由抵銷胞中的液晶雙折射而提高視角，但卻無法充分避免斜向觀看液晶顯示器時產生的漏光；或者，換言而之，偏光軸偏離正交直線。部分所提方法係用於降低該漏光，然而縱使使用該方法，其仍難以完全光學補償液晶胞。用於IPS型或FFS型液晶胞的熟知光學補償板相當厚，因為其由多個膜組成，而此對於液晶顯示器薄化為不利的。部分光學補償板係藉由堆疊具有黏著層的撐緊膜而進行製備。黏著層會因溫度或濕度變化而收縮，因此有時會發生撐緊膜剝離或膜翹曲。
本發明的一目的在於提供一種液晶顯示器，其使用IPS模式、FFS模式或類似模式，具有簡單結構，且同時改善顯示品質與視角。
在一觀點中，本發明提供一種液晶顯示裝置，其至少包含有第一偏光膜、第一遲滯區、第二遲滯區、液晶胞及第二偏光膜，該液晶胞包含一液晶層及夾合液晶層與液晶層之液晶分子的一對基板，且在黑狀態下液晶層的液晶分子係向一對基板的表面成平行配向，其中第一遲滯區的面內遲滯值(Re)為60－200nm；第一遲滯區的Nz值超過0.8且不大於1.5，其中Nz值定義為[Nz＝Rth/Re＋0.5]，“Rth”為第一遲滯區厚度方向的遲滯值，而“Re”為第一遲滯區的面內遲滯值；第二遲滯區的面內遲滯值(Re)不大於50nm，任一光軸並不包含於第二遲滯區平面，且第二遲滯區厚度方向的遲滯值(Rth)係由－200nm至－50nm；以及在黑狀態下，第一偏光膜的穿透軸平行於液晶層之液晶分子的慢軸方向。
本發明之具體實施例係提供：依序包含第一偏光膜、第一遲滯區、第二遲滯區與液晶胞的液晶顯示裝置，其中第一遲滯區的慢軸平行於第一偏光膜的穿透軸；以及依序包含第一偏光膜、第二遲滯區、第一遲滯區與液晶胞的液晶顯示裝置，其中第一遲滯區的慢軸正交於第一偏光膜的穿透軸。
本發明另一個具體實施例提供：包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜的液晶顯示裝置，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜在厚度方向上具有40至－50nm的遲滯值Rth；包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜的液晶顯示裝置，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜在厚度方向上具有20至－20nm的遲滯值Rth；包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜的液晶顯示裝置，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜具有不大於60微米的厚度；包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜的液晶顯示裝置，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜包含醯化纖維素薄膜或降冰片烯系薄膜；包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜的液晶顯示裝置，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜包含醯基取代度不小於2.87的醯化纖維素；以及液晶顯示裝置，其中第一遲滯區與第二遲滯區配置在靠近該對液晶胞基板視覺辨識側之正對側基板的位置。
根據本發明，當斜向觀看LCD時(特別在45°斜向)得以提高對比，且二偏光板之二個穿透軸間的角度超過90°；以及得以在未降低正向顯示品質的狀況下，減少因黑狀態下的視角所產生的色彩變化。
本發明之詳細說明
本發明將詳細說明如下。在本專利說明書中，Re與Rth分指波長550nm時的面內遲滯值與厚度方向遲滯。Re的量測係使用KOBRA－21ADH(Oji Scientific Instruments製造)在垂直膜表面的方向上入射波長550nm的光。Rth係使用KOBRA－21ADH而根據三個遲滯值做計算；第一個為先前獲得的Re，第二個為在偏離膜法線方向＋40°的方向並對著作為傾斜軸(轉動軸)之面內慢軸(以KOBRA 21ADH判定)轉動之550nm波長入射光所量測得的遲滯值，以及第三個為在偏離膜法線方向－40°的方向並對著作為傾斜軸(轉動軸)之面內慢軸轉動之550nm波長入射光所量測得的遲滯值；膜的假設平均折射係數及所輸入的厚度值。各種材料的平均折射係數說明於諸如“POLYMER HANDBOOK”(JOHN WILEY & SONS,INC)的出版文件與目錄表中。倘若未知該數值，則可使用Abbe折射儀或類似物量測該數值。主要光學膜的平均折射係數如下：醯化纖維素(1.48)，環烯烴聚合物(1.52)，聚碳酸酯(1.59)，聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)，聚苯乙烯(1.59)當假設的平均折射係數與厚度值輸入KOBRA 21ADH時，可計算出nx,ny與nz。
量測在偏離膜法線方向＋20°的方向並對著面內慢軸(轉動軸)轉動之550nm波長人射光，當所獲數值大於Re值時，Rth判定為正；而另一方面，當所獲數值小於Re值時，Rth判定為負。對於| Rth/Re |值大於9的試樣膜而言，使用設有轉動基座的偏光顯微鏡，並使用在偏離膜法線方向＋40°的方向並對著面內慢軸(轉動軸)轉動之550nm波長入射光進行觀察，當檢測偏光板所判定的慢軸平行於試樣膜表面時，Rth判定為正；而另一方面，當慢軸在厚度方向時，Rth判定為負。
在本專利說明書中，術語“A平行於B”、術語“A正交於B”或術語“A垂直於B”意指A與B間的角度落於精確角度±10°的範圍內。該角度希冀落於精確角度±5°的範圍內，且落於精確角度±2°的範圍內為更佳。術語“慢軸”意指最大折射係數的方向。只要未具體說明，折數係數便是於550nm量測。
在本專利說明書中，術語“偏光板”不僅意指具適當尺寸以使用於液晶中的偏光板，且亦為切割前的長偏光板。以及，在本專利說明書中，術語“偏光膜”，不同於術語“偏光板”，且術語“偏光板”用於包含“偏光膜”與位於“偏光膜”上之至少一保護膜的任一疊層本體。
本發明實施例將參考圖式而說明如下。第1圖為本發明液晶顯示裝置之像素區實施例的示意圖。第2與3圖分別為本發明液晶顯示裝置之一實施例的圖式。
[液晶顯示裝置]
第2圖所示的液晶顯示裝置包含偏光膜8,20、第一遲滯區10、第二遲滯區12及液晶胞，其中液晶胞含有一對基板13,17及夾合於基板13,17間的液晶層15。偏光膜8,20分別夾合於保護膜7a,7b與19a,19b間。
在第2圖所示的液晶顯示器中，液晶胞含有基板13,17及夾合於基板13,17間的液晶層15。對於穿透模式之無扭轉結構的IPS型液晶胞而言，液晶層厚度d(微米)與折射係數非等同性△n的最佳乘積值△n．d為0.2－0.4微米。當乘積設定於該範圍時，可獲得在白狀態具高亮度且在黑狀態具低亮度(或換言之，高對比與高亮度)的液晶顯示器。配向層(未示於圖中)形成於表面上並接觸於基板13,17的液晶層；因此液晶分子平行配向於基板表面，且在無場狀態或低場狀態下，其取向係沿著配向層的摩擦方向14,18，因而決定其慢軸16方向。以及，可施加場於液晶分子的電極(未示於第2圖中)係形成於基板13或17的內表面。
第1圖表示液晶層15像素區中之液晶分子取向的圖式。第1圖為像素區之微小區域中的液晶分子取向圖，該區域具有施加於基板13,17表面的摩擦方向4及形成於基板13,17內表面並施加場於液晶分子的電極2,3。當使用具正介電常數非等向性的同列液晶作為場效應型液晶並執行主動驅動時，在無場狀態或低場狀態下的液晶分子取向為5a,5b，而該狀態顯示為黑色。當施加場於電極2,3間時，液晶分子取向會由方向5a,5b變為方向6a,6b。該狀態通常顯示白色。
再者，用於本發明的液晶胞並不僅限於IPS型或FFS型，而可為適用於所有液晶顯示裝置者，只要在黑色顯示時液晶分子實質上平行配向於前揭該對基板的表面即可。其實施例包含鐵電液晶顯示裝置、抗鐵電液晶顯示裝置及ECB型液晶顯示裝置。
再返回第2圖，偏光膜8的穿透軸9正交於偏光膜20的穿透軸21。再者，第一遲滯區10的慢軸11平行於偏光膜8的穿透軸9。此外，偏光膜8的穿透軸9與黑狀態下之液晶層15中之液晶分子的慢軸16彼此平行，亦即第一遲滯區10的慢軸11與黑狀態下之液晶層15的慢軸16彼此平行。在本實施例中，不僅以此方式配置具說明如後之特定光學特性的第一遲滯區10，且亦將具說明如後之特定光學特性的第二遲滯區12配置於第一遲滯區10與液晶胞間，藉此改善液晶胞的視角性質。
在第2圖所示的液晶顯示裝置中，雖所示為偏光膜8夾合於二保護膜7a,7b片材間的結構，但可省略保護膜7b。然而，在未配置保護膜7b的狀況中，第一遲滯區10不僅必須具有說明如後的光學特性，且亦用於保護偏光膜8。在配置保護膜7b的狀況中，保護膜厚度方向上的遲滯值Rth最好為－50至40 nm且－20至20 nm為更佳。此外，當偏光膜20亦為二保護膜19a,19b片材所夾合時，可省略靠近液晶層15端面的保護膜19a。在配置保護膜19a的狀況中，保護膜厚度方向上的較佳遲滯範圍Rth同保護膜7b。再者，保護膜7b與保護膜19a最好具有薄厚度，且具體地說，厚度最好不大於60微米。
在第2圖的實施例中，第一遲滯區10與第二遲滯區12可配置於液晶胞與視覺辨識側的偏光膜8間，或可配置於液晶胞與液晶胞背面端的偏光膜20間。由良率觀點，後者實施例為較佳。在任一該實施例中，第二遲滯區12配置於較靠近液晶胞。
本發明的另一個實施例說明於第3圖中。在第3圖中，與第2圖相同的元件係以相同符號表示，並省略其詳細說明。在第3圖的液晶顯示裝置中，第一遲滯區10與第二遲滯區12的位置互換，且相較於第二遲滯區12，第一遲滯區10配置在遠離偏光膜8的位置；亦即，第一遲滯區10配置在靠近液晶胞的位置。再者，在第3圖所示的實施例中，在第一遲滯區10內，其慢軸11正交於偏光膜8的穿透軸9。此外，在黑狀態下，偏光膜8的穿透軸9平行於液晶層15中之液晶分子的慢軸16；亦即，在黑狀態下，第一遲滯區10的慢軸11與液晶層15的慢軸16彼此正交。在本實施例中，不僅以此方式配置具說明如後之特定光學特性的第一遲滯區10，且亦將具說明如後之特定光學特性的第二遲滯區12配置於第一遲滯區10與偏光膜8間，藉此改善液晶胞的視角性質。
如同第2圖，第3圖所示的液晶顯示裝置可省略保護膜7b。然而，在未配置保護膜7b的狀況中，第一遲滯區10不僅必須具有說明如後的光學特性，且亦用於保護偏光膜8。在配置保護膜7b的狀況中，保護膜厚度方向上的遲滯值Rth最好為－50至40 nm且－20至20 nm為更佳。此外，當偏光膜20亦為二保護膜19a,19b片材所夾合時，可省略靠近液晶層15端面的保護膜19a。在配置保護膜19a的狀況中，保護膜厚度方向上的較佳遲滯範圍Rth同保護膜7b。再者，保護膜7b與保護膜19a最好具有薄厚度，且具體地說，厚度最好不大於60微米。
在第3圖的實施例中，第一遲滯區10與第二遲滯區12可配置於液晶胞與視覺辨識側的偏光膜8間，或可配置於液晶胞與液晶胞背面端的偏光膜20間。由良率觀點，後者實施例為較佳。在任一該實施例中，第一遲滯區10配置於較靠近液晶胞。
本發明的液晶顯示裝置並非僅限於第1至3圖所示結構，而可為包含其他組件者。例如，彩色濾片可配置於液晶層與偏光膜間。再者，可於偏光膜之保護膜表面進行抗反射處理或硬式塗佈。再者，可使用具導電度的組件。再者，在液晶顯示裝置為穿透型、冷陰極或熱陰極螢光管或使用發光二極體之背光的狀況中，可將作為光源的場發射元件或電致發光元件配置於背面。在該狀況下，背光可配置於第2圖與第3圖的上端面或下端面。然而，因為結合具微高缺陷之經抗反射或抗靜電處理偏光板的需求很低，所以背光配置於圖式的下端面為更佳。再者，反射式偏光板或漫射板或稜鏡板或導光板可配置於液晶層與背光間。再者，如前所述，本發明的液晶顯示裝置可為反射式。在該狀況下，僅一偏光板可配置於視覺辨識側，且一反射膜配置於液晶胞背面或液晶胞下端面之基板的內表面上。當然，得以提供使用前揭光源的正面光源於液晶胞視覺辨識側。
本發明實施例包含直視型、投影型及光調制型。含有一3或2端子半導體裝置(諸如TFT或MIM)之主動矩陣液晶顯示器的實施例特別有效。被動矩陣(或換言而之為時間分段驅動)液晶顯示器的實施例亦如同前揭實施例般有效。
以下將詳細說明可用於本發明液晶顯示裝置之各組件的光學特性、組件所使用的材料及其製法。
[第一遲滯區]
在本發明液晶顯示器中，第一遲滯區具有60－200nm的面內遲滯值Re。為有效減少斜向漏光，第一遲滯區的Re在70－180nm為更佳，且90－160nm為最佳。再者，Nz值定義為[Nz＝Rth/Re＋0.5]，其中“Rth”為第一遲滯區厚度方向上的遲滯值；Nz超過0.8且不大於1.5；以及為有效減少斜向漏光，第一遲滯區的Nz在0.9－1.3為更佳，且0.95－1.2為最佳。Nz在0.8或以下為不佳，因為提高對比所需的Re值會變大，而使黏著於偏光板所需的精確度變得相當高。
根據本發明，其未特別限定第一遲滯區的材料與形狀，只要其具前揭光學特性即可。例如，可使用由雙折射聚合物膜形成的任一遲滯膜、藉由施加含高分子量化合物的組成物於透明支座上並將其加熱所製造的任一薄膜及含有遲滯層的任一遲滯膜(該遲滯層係將含低分子量或高分子量液晶化合物的組成物塗佈或轉置於透明支座上而形成)。第一遲滯區可包含複數個薄層，且在該實施例中，可堆疊二或多個雙折射膜、二或多個遲滯層，或至少一個雙折射層與至少一個遲滯層。
最好使用具極佳雙折射特性控制力、透明度、耐熱性及微小光彈性的聚合物膜作為用於本發明第一遲滯區的雙折射聚合物膜。在該狀況下，並未特別限定所使用的高分子量材料，只要其可獲得均勻單軸或雙軸配向即可；藉由溶劑流鑄法或擠製成形系統便可形成薄膜的高分子量材料為較佳。其實施例包含聚碳酸酯系聚合物、丙烯酸酯系聚合物、聚酯系聚合物、諸如聚碸之芳香聚合物、諸如聚丙烯之聚烯烴、醯化纖維素，及二或三或多種這些聚合物的混合物製成的聚合物。
應注意地是，只要具有該光學性質，第一遲滯區不含脂環族單體所形成之遲滯層的任一實施例皆落於本發明範疇中。
使用諸如縱向拉伸系統(滾輪)或橫向拉伸系統或雙軸拉伸系統(拉幅機)的適當系統，以藉由拉伸由諸如擠製成形系統或膜鑄造系統之適當系統所製備的標的膜，便可獲得膜的雙軸配向。再者，藉由在平面方向上單軸或雙軸拉伸薄膜並於厚度方向上拉伸的方法或類似方法而控制厚度方向的折射係數，便可製備標的膜。再者，藉由接合可熱縮性膜至聚合物膜，並拉伸聚合物膜及/或藉由加熱而在可熱縮性膜收縮力下利用可熱縮性膜使聚合物膜收縮而達成配向，如此便可獲得標的膜(該方法說明於JP－A－5－157911、JP－A－11－125716、JP－A－2001－13324及類似文獻)。前揭滾輪縱向拉伸可使用適當加熱法而於加熱下進行，該加熱法諸如為熱滾輪加熱法、加熱周圍氣氛及結合前揭二種方法的方法。再者，對於使用拉幅機的雙軸拉伸系統而言，所使用的適當方法可為藉由全拉幅機系統的同時雙軸拉伸法及藉由滾輪/拉幅機法的按序雙軸拉伸法。
再者，較均勻配向或較均勻遲滯者為較佳。雖然膜厚可依據遲滯及類似物而定，但其最好為1－300微米，10－200微米為更佳，且以薄化觀點，20－150微米為最佳。
[第二遲滯區]
根據本發明，第二遲滯區平面上的折射係數nx,ny實質上最好彼此相等，且其間差異最好小於0.05，小於0.02為更佳，且小於0.01為最佳。任一光軸並未包含於第二遲滯區平面。再者，第二遲滯區最好具有小於100nm的面內遲滯值Re。Re最好小於50nm，且小於20nm為更佳。再者，由減少漏光的觀點，厚度方向的遲滯值Rth最好為－200至－50nm，－180至－60nm為較佳，且－160至－70nm為最佳。應注意地是第二遲滯區的Rth可依據其他光學組件的光學性質而改變，特定係依據於配置靠近其之諸如三醋酸纖維素薄膜之保護膜的Rth。
第二遲滯區慢軸的配置並非僅限於第2圖，然而在第2圖所示的實施例中包含Re大於20nm的第二遲滯區，且第二遲滯區慢軸平行於較靠近的偏光膜穿透軸；以及在第3圖所示的實施例中包含Re大於20nm的第二遲滯區，且第二遲滯區慢軸正交於較靠近的偏光膜穿透軸。該配置為較佳，因為可減少第一遲滯區厚度。
前揭第二遲滯區的材料並未特別限制，只要其具前揭光學特性即可。例如，可使用雙折射聚合物膜所形成的遲滯膜，及藉由塗佈或轉置含低分子或高分子量液晶化合物的組成物於透明支座上所製成的任一遲滯層薄膜。第二遲滯區可包含多個薄層，且在該實施例中，可堆疊二或多個雙折射膜、二或多個遲滯層，或至少一個雙折射層與至少一個遲滯層。
由具前揭光學特性之雙折射聚合物膜形成的遲滯膜可以下列方式製成：在加熱情況下，施加張力於具熱可縮性膜的聚合物膜上，以於厚度方向上拉伸聚合物膜(該製程說明於JPA No.2000－206328，JPA No.2000－304925或類似文獻)；或施加並烘乾乙烯基咔唑系聚合物的塗佈溶液(該製程說明於JPA No.2001－091746或類似文獻)。
藉由塗佈類固醇碟狀液晶化合物或含有對掌性結構單元的組成物於基板或臨時基板上，將其螺旋軸垂直配向於基板，然後使其固定，便可製造由具前揭光學特性之液晶化合物組成物所形成的遲滯層。藉由塗佈棒狀液晶化合物或具正折射係數非等向性的組成物於基板或臨時基板上，將棒狀分子垂直配向於基板，然後使其固定，亦可製造。該遲滯層揭示於JPA No.hei 6－331826、日本專利No.2853064或類似文獻。在前揭遲滯層形成於臨時基板上的狀況中，可藉由將所形成的遲滯層轉置於基板上而製備其。棒狀液晶化合物可為低分子化合物或高分子化合物。此外，除了一片遲滯層以外，亦可疊層多數個遲滯層而形成具該光學特性的第二遲滯區。再者，所形成的第二遲滯區係使得支座與遲滯層的整個疊層具有前揭光學特性。在進行配向與固定的溫度範圍下，具有向列液晶相、層列液晶相或離液液晶相狀態者係適用為所使用的棒狀液晶化合物。具層列A相與B相的液晶(藉此可獲得無變化的均勻垂直配向)為較佳。特別地是，棒狀液晶化合物在適當配向溫度並存在添加物的狀況下會變成前揭液晶態，使用含標的添加物與棒狀液晶化合物的組成物形成該薄層亦為較佳。
適於製備第二遲滯區之棒狀液晶化合物的實施例包含甲亞胺、氧化偶氮化合物、氰基聯苯、氰基苯酯、苯甲酸酯、環己甲酸苯酯、氰基苯基環己烷、氰取代苯基嘧啶、烷氧基取代苯基嘧啶、苯基二氧烷、二苯基乙炔及烯烴基環己基苯甲腈。在此不僅可使用該低分子液晶化合物，且亦可使用高分子液晶化合物。最好使用具有可發生聚合化反應或交聯反應之單體的液晶材料。含於液晶分子中之該單體的較佳數目為1－6，且1－3為更佳。
在藉由配向棒狀液晶分子並於配向狀態固定其所製成的遲滯層中，藉由實質垂直配向棒狀液晶分子並於垂直配向狀態固定其所製成的遲滯層最好使用於第二遲滯區中。術語“實質垂直配向”意指基板表面與棒狀分子引向器間的角度落於70°－90°。棒狀液晶分子可為斜向配向，或可以其傾斜角逐漸改變(混成配向)的方式配向。在傾斜配向或混成配向的狀況中，其希冀平均傾斜角落於70°－90°，80°－90°為較佳，且85°－90°為最佳。
藉由塗佈含棒狀液晶化合物的溶液及諸如聚合抑制劑或空氣界面直立排列劑之其他添加物(若有必要)於支座上，垂直配向棒狀分子，並於垂直配向時固定其，便可製成遲滯層。在前揭遲滯層形成於臨時基板上的狀況中，將所形成的遲滯層轉置於基板上為較佳。此外，除了一片遲滯層以外，亦可疊層多數個遲滯層而形成具該光學特性的第二遲滯區。再者，所形成的第二遲滯區可使得支座與遲滯層的整個疊層具有前揭光學特性。
用於製備塗佈溶液的溶劑希冀選自有機溶劑。有機溶劑的實施例包含諸如N,N－二甲基甲醯胺的胺類、諸如二甲亞楓的氧化硫、諸如吡啶的雜環化合物、諸如苯或己烷的碳氫化物、諸如氯仿或二氯甲烷的烷基鹵化物、諸如醋酸甲酯或醋酸丁酯的酯類、諸如丙酮或甲基乙基酮的酮類，諸如四氫呋喃或1,2－二甲基乙烷的醚類。其中，烷基鹵化物或酮類為較佳。可結合使用二或多種有機溶劑。可以熟知技術塗佈液體，諸如擠製塗佈、正凹版印刷塗佈、反凹版印刷塗佈及模具塗佈。
液晶分子可固定於垂直配向狀態。液晶分子希冀藉由可聚合族(P)的聚合反應進行固定。聚合反應包含使用熱聚合起始劑的熱聚合反應及使用光聚合起始劑的光聚合反應。光聚合反應為較佳。光聚合起始劑的實施例為α羧基化合物(說明於美國專利No.2,367,661及2,367,670)、偶姻醚(說明於美國專利No.2,448,828)、α烴取代芳香偶姻化合物(說明於美國專利No.2,722,512)、多核醌化合物(說明於美國專利No.3,046,127及2,951,758)、三芳基咪唑與對胺基苯酮的組合(說明於美國專利No.3,549,367)、吖啶與吩化合物(說明於JPA No.昭60－105667及美國專利No.4,239,850)及噁二唑化合物(說明於美國專利No.4,212,970)。
所使用的光聚合起始劑數量希冀為塗佈液固體部分的0.01－20重量%，且0.5－5重量%為較佳。希冀使用紫外光照射進行棒狀液晶分子的聚合。照射能量希冀為20－50 J/cm2 ，且100－800 J/cm2 為較佳。可於加熱狀況下進行照射，以促成光聚合反應。
含有遲滯層之第二遲滯區的總厚度最好為0.1－10微米，0.5－5微米為較佳，且1－5微米為更佳。
為垂直配向液晶分子，最好使用配向層。其中，具低表面能的配向層為有效的。特別地是，配向層中的聚合物官能基會降低配向層的表面能，以垂直配向液晶分子。氟原子或者具10或多個碳原子的烴基係有效於作為可降低配向層表面能的官能基。氟原子或烴基最好位於側鏈而非主鏈，以使其存在於配向層表面。氟化物聚合物中的氟原子量希冀為0.05－80重量%，0.1－70重量%為較希冀，0.5－65重量%為更希冀，且1－60重量%為最希冀。烴基選自脂肪基、芳香基或任一其組合。脂肪基可具有環狀、支鏈或線狀鏈結構。脂肪基希冀選自烷基(含環烷基)或烯基(含環烯基)。烴基可具有諸如鹵原子的低親水性取代物。烴基的碳原子數希冀為10－100，10－60為更希冀，且10－40為最希冀。聚合物主鏈希冀具有聚亞醯胺或聚乙烯醇結構。
通常，聚亞醯胺係由四羧基酸與二胺的縮合反應而形成。可使用多個四羧基酸與多個二胺的縮合反應而形成之類共聚合物的聚亞醯胺。氟原子或烴基可存在於衍生自四羧基酸的重複單元及/或衍生自二胺的重複單元。當烴基導入聚亞醯胺時，類固醇結構最好形成於聚亞醯胺的主鏈或側鏈。存在於側鏈的類固醇結構為具有10或更多個碳原子的烴基，並有助於液晶分子的垂直配向。在本專利說明書中，術語“類固醇結構”係用於任一環戊酮菲環結構，或可以雙鍵取代部分單鍵而獲得的任一環結構(惟應在該環為環脂肪族的取代範圍內，或換言之，該環不會形成芳香環)。
藉由混合有機酸與諸如聚乙烯醇、改質聚乙烯醇或聚亞醯胺之聚合物，便可垂直配向液晶化合物。所混合的有機酸實施例包含羧酸、磺酸及胺基酸。在垂直配向劑當中(說明如下)，可使用具酸度者。有機酸的量希冀為聚合物重量的0.1－20重量%，且0.5－10重量%為更希冀。
聚乙烯醇的皂化度希冀為70－100%，且更希冀為80－100%。聚乙烯醇的聚合度希冀為100－5000。
為配向碟狀液晶分子，其希冀使用由側鏈具疏水基(作為官能基)之聚合物所形成的配向層。官能基類型可依據諸如液晶化合物類型或希冀配向狀態等不同因素而定。例如，可藉由共聚合改質、鏈轉化改質或成塊聚合改質而將改質基植入聚乙烯醇。改質基的實施例包含疏水基，諸如羧酸基、胺基、氨基、醯胺基或硫醇基；C1 0 － 1 0 0 烴基；以氟原子取代的烴基；硫醚基；諸如未飽和可聚合基、環氧樹脂基或氮丙啶基之可聚合基；以及諸如三－、二－或單－烷氧矽烷基之烷氧矽烷基。該改質聚乙烯醇的實施例包含JPA No.2000－155216中之[0022]－[0145]欄及JPA No.2002－62426中之[0018]－[0022]欄所述者。
當使用主鏈鍵結於含可交聯官能基之側鏈的聚合物或側鏈可配向液晶分子並含可交聯官能基的聚合物形成配向層，並使用含多官能基單體的組成物製備遲滯層時，得以共聚合配向層中的聚合物及形成於配向層上之遲滯層中的多官能基單體。在該狀況中，不僅多官能基單體間，且配向層中之聚合物間及配向層中之多官能基單體與聚合物間，皆形成有共價鍵結，而提高配向層與遲滯層間的鍵結強度。配向層中的聚合物希冀具有含可聚合基的可交聯官能基。具體實施例包含JPA No.2000－155216中[0080]至[0100]欄所述者。
配向層中的聚合物可藉由可交聯劑進行交聯。可交聯劑的實施例包含醛、N－羥甲基化合物、二氧烷衍生物、活化其羧酸時有反應的化合物、活性乙烯化合物、活性鹵化物、異唑及二醛澱粉。可使用單一或多種類型的可交聯劑。可交聯劑的具體實施例包含JPA No.2002－62426中[0023]至[0024]欄所述的化合物。具高反應活性的醛類為較佳，且戊二醛為更佳。
可交聯劑的數量希冀設定為聚合物重量的0.1－20重量%，且0.5－15重量%為更希冀。配向層中之未反應可交聯劑的殘留量希冀小於1.0重量%，且小於0.5重量%為更希冀。當希冀量落於該範圍時，配向層具有足夠耐用性；且縱使配向層在液晶顯示器中使用過長時間或留置於高溫與高濕度氣氛下長時間時，配向層中也不會出現網狀。
藉由施加含前揭聚合物與可交聯劑(若有必要)的塗佈液於透明基板表面，在加熱下烘乾其(交聯)並進行摩擦處理便可製備配向層。可於施加塗佈液後的任一時間進行交聯反應。當使用諸如聚乙烯醇之可水溶聚合物製備配向層時，希冀使用諸如甲醇之有機溶劑(具形變功能)與水的混合溶劑製備塗佈液。水對甲醇的重量比希冀為0/100至99/1，且0/100至91/9為更希冀。使用該混合溶劑可避免產生氣泡，並可明顯減少配向層表面與遲滯層中的缺陷。
可藉由任一熟知方法施加塗佈液，諸如旋塗法、潛浸塗佈法、簾式塗佈法、擠製塗佈法、棒式塗佈法或滾輪塗佈法。棒式塗佈法特別較佳。烘乾後的配向層厚度希冀為0.1－10微米。可於20－110℃進行烘乾。為形成充分的交聯，其希冀在60－100℃進行烘乾，且80－100℃為更希冀。烘乾可持續1分鐘至36小時，且希冀為1至30分鐘。pH值希冀設於所使用之可交聯劑的適當範圍內；而當使用戊二醛時，pH值希冀設於4.5－5.5的範圍內，且5為更希冀。
配向層可形成於透明基板上。可於交聯反應後使用配向層。對於配向棒狀液晶分子而言，在配向層表面進行摩擦處理為較不佳。亦得以將液晶分子配向於配向層，再以該配向狀態固定液晶分子，以形成遲滯層並僅將該遲滯層轉置於聚合物膜(或透明基板)上。
因為在空氣界面上的液晶化合物通常具有以傾斜狀態配向的性質，所以為獲得液晶分子均勻垂直配向的狀態，必須控制空氣界面端的分子配向。為此目的，最好使用可定位於空氣界面並具有垂直配向液晶分子效應(藉由體積排斥效應與靜電效應)的化合物來製備遲滯層。該種化合物可包含於製備遲滯層的塗佈液中。
控制空氣界面配向的添加物實施例包含JPA No.2002－20363,JPA No.2002－129162或類似文獻中所述者。日本專利申請案第2002－212100號中之[0072]－[0075]欄、日本專利申請案第2002－262239號中之[0037]－[0039]欄、日本專利申請案第2003－91752號中之[0071]－[0078]欄、日本專利申請案第2003－119959號中之[0052]－[0054]、[0065]－[0066]與[0092]－[0094]欄、日本專利申請案第2003－330303號中之[0028]－[0030]欄及日本專利申請案第2004－3804號中之[0087]－[0090]欄所述者。該化合物的夾雜物亦提高塗佈性質，因而抑制不均勻性或塗佈液斥性：空氣界面上之塗佈液中的配向控制劑數量希冀為0.05－5重量%。當使用氟基化合物作為空氣界面上的配向控制劑時，塗佈液中的化合物量希冀為小於1重量%。
塗佈層可包含其他添加物，諸如可與液晶化物反應的塑化劑、界面活性劑或可聚合單體。該添加物有助於提高塗佈層均勻度、塗佈層強度、液晶分子配向能力或類似性質。該添加物希冀選自可與液晶化合物相容混合且不會抑制液晶化合物配向的材料。
可聚合單體可選自自由基可聚合或陽離子可聚合化合物，並希冀選自具多個官能基的自由基可聚合化合物；且其中，可與前揭可聚合液晶化合物共聚合的化合物為較佳。可聚合單體的較佳實施例包含JPA No.2002－296423中之[0018]－[0020]欄所述者。通常，可聚合單體的數量希冀為單一或多個液晶化合物總重的1－50重量%，且更希冀為5－30重量%。
界面活性劑可選自任一熟知的界面活性劑，並希冀選自氟化物界面活性劑。更具體地說，JPA No.2001－330725中之[0028]－[0056]欄所述化合物及JPA No.2003－295212中之[0069]－[0126]欄所述化合物為較佳。
單一或多個聚合物可用於液晶。該聚合物希冀選自可增加塗佈液黏滯性的聚合物。聚合物的實施例包含纖維素酯。纖維素酯的實施例包含JPA No.2000－155216中之[0178]欄所述者。為避免抑制液晶化合物的配向，聚合物數量希冀為液晶化合物重量的0.1－10重量%，且0.1－8重量%為更希冀。
可將含有固定液晶分子的遲滯層形成於基板上。該基板希冀選自透明材料，且特別希冀具有高於80%的透光率。基板亦希冀選自波長相依性較小的材料，且特別是最好具有小於1.2的Re400/Re700比例。在該材料當中，聚合物膜為較佳。基板可作為第一或第二遲滯區，或偏光膜的保護膜。基板可作為第一或第二遲滯區的元件。基板亦最好選自具微小光學等向性的材料，且特別是最好具有小於20nm的面內遲滯值(Re)，小於10nm為更佳，且小於5nm為最佳。
基板材料的實施例(並非僅限於此)包含纖維素酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚丙烯酸酯聚甲基丙烯酸酯。其中，纖維素酯為較佳，乙醯纖維素為更佳，且三乙醯纖維素為最佳。聚合物膜最好依據溶劑流鑄法進行製備。基板厚希冀為20－500微米，且40－200微米為更佳。
為提高基板與形成於其上之薄層(諸如，黏著層、垂直配向層或遲滯層)間的黏著性，聚合物膜可進行表面處理。表面處理的實施例包含電暈放電處理、輝光放電處理、火焰處理、酸處理、鹼處理及紫外光照射處理。黏著層(底層)可形成於基板上。再者，為提供輸送步驟期間的光滑度並避免捲曲後之背面與表面發生沾黏，對於保護膜或縱保護膜而言，最好使用藉由塗佈聚合物層於一支座端面而形成者，或藉由與支座共鑄造而形成者，其中該聚合物摻有平均粒徑約10－100nm且固體重量比5－40%的無機微粒。
[偏光膜的保護膜]
本發明的液晶顯示裝置可包含保護偏光膜的保護膜。保護膜最好為不吸收可見光者，具有高於80%透光性，並因雙折射而具有微小遲滯。具體地說，面內遲Re最好為0－30nm，0－15nm為更佳，且0－5nm為最佳。再者，在第一遲滯區較靠近液晶胞配置(相較於第二遲滯區)的實施例中，例如第2圖的實施例，配置於液晶胞邊緣之保護膜(諸如第2圖中的7b,19a)的Rth最好小於40nm，40至－100nm為較佳，40至－50nm為更佳，且20至－20nm為最佳。再者，在第二遲滯區較靠近液晶胞配置(相較於第一遲滯區)的實施例中，例如第3圖的實施例，配置於液晶胞邊緣之保護膜(諸如第3圖中的7b,19a)的Rth最好小於40nm，40至－50nm為更佳，且20至－20nm為最佳。其他保護膜(諸如第2,3圖中的7a,19b)的光學特性並未特別受限。
再者，由使Rth變小的觀點，保護膜厚度(特指配置於液晶胞邊緣之保護膜的厚度)最好不大於60微米，小於50微米為更佳，且小於40微米為最佳。然而，為符合前揭光學特性，在保護膜由多個薄層製成的狀況中，較佳厚度範圍並未受限於此範圍。
雖然只要滿足前揭特性的任一薄膜皆可適於作為保護膜，但是由偏光膜耐用性的觀點，該膜最好包含醯化纖維素或降冰片烯系薄膜。
降冰片烯系聚合物為含有諸如降冰片烯與其衍生物之降冰片烯基單體、四環十二烯與其衍生物、二環戊二烯與其衍生物及甲基四氫氟烯與其衍生物作為主成分的單體聚合物；且其實施例包含降冰片烯基單體的開環聚合物、降冰片烯基單體的開環共聚合物及可與其開環共聚合的其他單體、降冰片烯基單體的加成聚合物、降冰片烯基單體的加成共聚合物與可與其共聚合的其他單體，及其氫化製品。其中，由耐熱性及機械強度等觀點，降冰片烯基單體之開環聚合物的氫化製品為最佳。降冰片烯系聚合物、單環烯烴聚合物或環共軛二烯聚合物的分子量係依據使用用途而做選擇。然而，以藉由環己烷溶液(或者，當聚合物不溶於環己烷時，為甲苯溶液)之凝膠色譜法所量測之還原成聚異戊二烯或聚苯乙烯的平均分子量的觀點，當分子量在5,000－500,000的範圍時，8,000－200,000為更好，且10,000－100,000為最好，膜的機械強度與成形加工性達成高度平衡，因而為最適合。
無論醯基為脂肪基或芳香基，皆未特別限定醯化纖維素。其實施例包含烷羰基酯、烷烯基酯或纖維素的芳香羰基酯及芳香烷羰基酯；這些酯更具有一取代基，其最好為碳原子總數不超過22個的酯基。較佳醯化纖維素的實施例包含具有總數不超過22個碳原子之醯基的醯化纖維素，諸如乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、庚醯基、辛醯基、癸醯基、十二醯基、十三醯基、十六醯基與十八醯基；具有丙烯羰基的醯化纖維素，諸如丙烯基與甲丙烯基；及具有芳香羰基的醯化纖維素，諸如苯甲醯基與萘醯基。其中，纖維素醋酸酯、纖維素醋酸丙酸酯、纖維素醋酸丁酸酯、纖維素醋酸硬脂酯及纖維素醋酸苯酸酯為較佳。當使用混合酯類時，雖其比例未特別限制，惟醋酸酯佔總酯類的30莫耳%或更高比例為較佳。
其中，纖維素醋酸酯為較佳，且攝影等級者為特別較佳。攝影等級的醯化纖維素為市售可得，並同時滿足黏滯性平均聚合度及取代度。攝影等級之纖維素三醋酸酯的製造商實施例包含戴西爾化學工業公司(諸如LT－20,30,40,50,70,35,55,105)、Eastman Kodak公司(諸如CAB－551－0.01,CAB－551－0.02,CAB－500－5,CAB－381－0.5,CAB－381－02,CAB－381－20,CAB－321－0.2,CAP－504－0.2,CAP－482－20,CA－398－3)、Courtaulds Fibers公司及Hoechst AG，所有該攝影等級的醯化纖維素皆可使用。再者，為控制薄膜機械特性與光學特性，可混合塑化劑(較佳添加量為纖維素酯的0.1－20重量%，以下使用皆同)、改質劑(0.1－20重量%)、紫外光吸收劑(0.01－5重量%)、平均粒徑5－3000nm的微粒(0.001－5重量%)、氟基界面活性劑(0.001－2重量%)、剝離劑(0.0001－2重量%)、抗劣化劑(0.0001－2重量%)、光學非等向性控制劑(0.1－15重量%)、IR吸收劑(0.1－5重量%)及類似物(參考文獻：JPA No.2002－277632、JPA No.2002－182215、第16－22頁,Kohkai Giho No.2001－1745,Japan Institute of Invention and Innovation在2001年3月15日發表)。
可使用諸如所有熱熔成形法及溶劑流鑄法作為將透明聚合物成形為片材或薄膜的方法。更具體地說，熱熔成形法可分為擠製成形法、壓製成形法、膨脹成形法、射出成形法、吹氣成形法及拉伸成形法。在這些方法當中，為獲得機械強度、表面精度及類似性質極佳的薄膜，擠製成形法、膨脹成形法及壓製成形法為較佳，且擠製成形法為最佳。成形條件係依據使用目的與成形方法而做適當選擇。在使用熱熔成形法的狀況中，艙溫最好設於100－400℃，且150－350℃為更佳。前揭片材或薄膜的厚度最好為10－300微米，且30－200微米為更佳。
前揭片材或薄膜的拉伸最好在至少一個方向上，在1.01－2倍的拉伸比例，在由(Tg－30℃)至(Tg＋60℃)範圍的溫度((Tg－10℃)至(Tg＋50℃)為更佳，其中Tg代表標的透明聚合物的玻璃轉化溫度)下進行。在藉由擠製成形獲得片材的狀況中，其方向最好為聚合物的機械流動方向(擠製方向)。最好使用無收縮單軸拉伸法、寬度固定單軸拉伸法及雙軸拉伸法作為拉伸法。藉由控制該拉伸比例與加熱溫度便可控制光學特性。
就用於製造醯化纖維素薄膜的方法與設備而言，在此可使用本技藝所普遍使用的溶劑流鑄法及溶劑流鑄設備。於溶解機(槽)中製備的塗料(聚合物溶液)暫時儲存於儲槽中，該塗料係於其中進行除泡而完成製備。塗料溫度維持於諸如30℃的特定溫度，取出塗料並藉由可精確饋送其(諸如依據轉速)的量壓齒輪泵而饋入加壓模，經由加壓模的狹縫而將塗料均勻澆鑄於金屬支座的循環鑄造組件上，以及在金屬支座將其轉幾近一周的剝離點上，將仍濕潤的塗料膜(可稱為薄片)由金屬支座剝離。在澆鑄步驟中，可同時鑄造二種或多種塗料或可共鑄。
鑄造步驟中的周圍溫度最好設定於－50至50℃範圍，－30至40℃範圍為更佳，－20至30℃範圍為最佳。倘若醯化纖維素溶液流鑄於低溫支座組件上，則支座組件上的溶液會快速冷卻，而提高其凝膠強度。因此，可獲得含大量有機溶劑的薄膜，並可於不揮發有機溶劑的情況下短時間內將其剝離自支撐組件。可使用空氣或氮氣、氬氣或氦氣冷卻流鑄系統周圍的氣氛。可於相對濕度0－70%(0－50%為較佳)進行流鑄。醯化纖維素溶液流鑄於其上之支座組件(流鑄組件)的溫度最好設定於－50至130℃，－30至25℃為更佳，且－20至15℃為最佳。為冷卻流鑄組件，可將冷卻空氣輸入流鑄組件中。可使用配置於流鑄組件上的冷卻設備冷卻流鑄組件。重要地是避免冷卻步驟中之流鑄組件上的露點凝結。最好使用乾燥氣體作為冷卻氣體。
其次，當所獲薄片二端經夾合以確保其寬度時，薄片係以拉幅機輸送並烘乾，以及更以滾輪輸送至完全烘乾薄片的烘乾機中，再對著捲曲機捲曲至預定寬度。具滾輪之拉幅機與烘乾機的組合可依據所製薄膜的用途而改變。
烘乾膜的殘留溶劑含量最好落於0－5重量%範圍，0－2重量%為更佳，且0－1重量%為最佳。在烘乾後，可捲起該膜並修整其邊緣。較佳寬度為0.5－5m，0.7－3m為更佳，且1－2m為最佳。較佳滾軋長度為300－30000m，500－10000m為更佳，且1000－7000m為最佳。
為使膜的Re或Rth落於較佳範圍內，可進行拉伸。拉伸可於烘乾步驟前(例如，在完成烘乾前之由支座組件剝離薄膜後的階段)或烘乾步驟後的任一階段進行。拉伸步驟可於膜形成步驟後無間斷地(在線上)進行，或可於膜形成步驟與捲起步驟後間斷(離線)進行。
拉伸最好在Tg℃至(Tg＋50℃)範圍的溫度下進行，(Tg＋1℃)至(Tg＋30℃)為更佳，且(Tg＋2℃)至(Tg＋20℃)為最佳。拉伸率希冀落於1－500%範圍，3－400%為較佳，且5－300%為最佳。可使用一步驟或多步驟進行拉伸。
該拉伸的執行可使用長方向上的二或多對咬送滾輪(縱向拉伸)或使用正交於長方向之方向上之夾緊膜二端的夾頭(橫向拉伸)。通常，根據拉伸方法，當拉伸率較大時，可獲具較大Rth的薄膜。使縱向拉伸與橫向拉伸間的拉伸率差變大可獲具較大Re的薄膜。
將膜摻入具非平面結構化合物係為使醯化纖維素薄膜的Rth變小的有效方法。再者，JPA No.hei 11－246704、JPA No.2001－247717及日本專利申請案No.2003－379975所述的方法已被列舉。再者，使醯化纖維素薄膜厚度變小便可使Rth變小。
藉由添加可降低Rth的試劑或使用取代率大於2.87的醯化纖維素便可製造具負Rth的薄膜。
可降低Rth的試劑可選自能擾亂醯化纖維素分子取向且不易自行排成取向及/或具低偏光率非等向性的化合物，且最好選自同時具有極性基與非極性基以用於擾亂醯化纖維素分子取向的化合物。以及，為擾亂醯化纖維素分子取向或降低偏光率非等向性，試劑最好選自諸如液晶化合物的可撓性化合物，且倘若該化合物具有多個芳香環，則該環最好不位於相同平面上。可降低Rth的試劑量最好為醯化纖維素重量的0.1－30重量%，1－25重量%為較佳，且5－20重量%為最佳。
根據使用取代率大於2.87之醯化纖維素的方法，藉由將以前揭相同方式製備的塗料進行流鑄便可獲得較佳的薄膜，其中該製備方法為在冷卻狀態下將醯化纖維素溶於鹵化碳化氫或鹵化碳化氫與醇類的混合溶劑中。取代率最好大於2.87，2.87－2.96為較佳，2.88－2.95為更佳，且2.90－2.95為最佳。
用於製備塗料之溶劑的較佳實施例包含有二氯甲烷、甲基甲酸酯、乙基甲酸酯、甲基醋酸酯、丙酮、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、甲醇、乙醇、1－丙醇、2－丙醇、1－丁醇、2－丁醇、環己醇、乙醯醋酸甲酯、己烷及環己烷。由纖維素酯溶解度的觀點，溶劑最好包含溶劑總重10－30重量%的醇，11－30重量%為更佳，且12－25重量%為最佳。
由降低Rth的觀點，不易溶解醯化纖維素、具高於95℃沸點、不易於烘乾步驟初期階段便與鹵化碳氫化物一同蒸發且易於逐步凝結的有機溶劑希冀以溶劑總重的1－10重量%包含於溶劑中，1.5－8重量%為更佳，且2－6重量%為最佳。由降低剝離負載與降低Rth的觀點，高於95℃沸點的該不佳有機溶劑最好選自醇；且由減少烘乾困難與提高生產力的觀點，最好使用二種或多種醇，其一具有高於95℃的沸點，另一個則具有低於95℃的沸點。
醯化纖維素溶液最好根據冷卻溶解法進行製備，並可根據冷卻溶解法與高溫溶解法的組合進行製備。製備醯化纖維素溶液的方法詳細說明於JPA No.syo 58－127737、JPA No.syo 61－106628、JPA No.hei 2－276830、JPA No.hei 4－259511、JPA No.hei 5－163301、JPA No.hei 9－95544、JPA No.hei 10－45950、JPA No.hei 10－95854、JPA No.hei 11－71463、JPA No.hei 11－302388、JPA No.hei 11－322946、JPA No.hei 11－322947、JPA No.hei 11－323017、JPA No.2000－53784、JPA No.2000－273184、JPA No.2000－273239及類似文獻。
藉由在膜厚方向上拉伸聚合物膜(諸如，JPA No.2000－162436)或塗佈乙烯基咔唑系聚合物並烘乾的方法(諸如，JPA No.2001－091746)便可輕易地製造具負Rth光學特性之偏光膜的保護膜。再者，保護膜可包含液晶材料，並可為諸如由具負Rth光學特性之液晶化合物組成物所形成的遲滯層。標的遲滯層的實施例包含有藉由配向含對掌性結構單元的類固醇碟狀液晶化合物或其組成物以使其螺旋軸實質直立於基板並固定其所形成的薄層，以及藉由垂直配向含正折射係數非等向性的棒狀液晶化合物或其組成物於基板並固定其所形成的薄層(諸如，詳見JPA No.Hei 6－331826及日本專利No.2,853,064)。棒狀液晶化合物可為低分子化合物或高分子化合物。再者，除了單一片遲滯層以外，具負Rth光學特性的保護膜可堆疊多個遲滯層而形成。再者，可形成保護膜，以使整個支座與遲滯層的疊層具前揭光學特性。在進行配向與固定的溫度範圍下，具有向列液晶相、層列液晶相或離液液晶相狀態者係適用為所使用的棒狀液晶化合物。具層列A相與B相的液晶(藉此可獲得無變化的均勻垂直配向)為較佳。特別地是，棒狀液晶化合物在適當配向溫度並存在添加物的狀況下會變成前揭液晶態，使用含標的添加物與棒狀液晶化合物的組成物形成該薄層亦為較佳。
為提高保護膜與形成於其上之薄層(黏著層、惰性層、配向層、遲滯層、抗反射層、硬式塗佈層、抗靜電層或抗旋光層)間的黏著性，薄膜可進行表面處理，諸如輝光放電處理、電暈放電處理、紫外光處理、火焰處理或皂化處理(酸皂化處理或鹼皂化處理)。輝光放電處理及鹼皂化處理為較佳。可使用或不使用該表面處理形成底層(黏著層)。該底層特別說明於Japan Institute of Invention and Innovation在2001年3月5日出版之Kokai Giho No.2001－1745中的第32頁。再者，為提供輸送步驟期間的光滑度並避免捲曲後之背面與表面發生沾黏，對於保護膜或縱保護膜而言，最好使用藉由塗佈聚合物層於一支座端面而形成者，或藉由與支座共鑄造而形成者，其中該聚合物摻有平均粒徑約10－100nm且固體重量比5－40%的無機微粒。形成於醯化纖維素薄膜上的各功能層係特別說明於Japan Institute of Invention andInnovation在2001年3月5日發表於Kokai Giho No.2001－1745中之第32至45頁。
下列段落將參考具體實施例而更詳細說明本發明。應注意地是，其可於不背離本發明精神的情況下，適當地更換任一材料、試劑、使用量或比例及作業等。因此，本發明的範疇並非僅限於說明如下的具體實施例。
<IPS型液晶胞No.1的製備>
如第1圖所示，電極(第1圖中的2,3)配置於玻璃基板上且相鄰電極的間距為20微米，以及設置作為配向膜的聚亞醯胺於其上並進行摩擦處理。在第1圖所示的方向4上進行摩擦處理。聚亞醯胺膜設於個別製備之玻璃基板的片材表面上並進行摩擦處理，以形成配向膜。二個玻璃基板片材係以下列方式重疊並彼此黏合：配向膜彼此正對，基板間隙(d)調整為3.9微米，且二個玻璃基板片材的摩擦方向平行。其次，將折射係數非等向性(△n)0.0769且正介電非等向性(△ε)4.5的向列液晶組成物密封於其中。該液晶層具有d．△n為300nm的數值。
<第一遲滯區No.1－4的製備>
聚碳酸酯丸溶解於二氯甲烷，流鑄於金屬帶上，並烘乾而形成厚度80微米的聚碳酸酯膜。分別以3.5%,4.5%及5.5%的拉伸率在縱向上單軸拉伸所獲得的聚碳酸酯膜，以形成第一遲滯區No.1,No.2及No.3。此外，以3.5%的拉伸率在縱向上及以1%的拉伸率在橫向上雙軸拉伸所獲得之厚度80微米的聚碳酸酯膜，以形成第一遲滯區No.4。
使用自動雙折射分析儀(KOBRA－21ADH，Oji Scientific Instruments製造)量測Re對光入射角的相依性，並計算其光學特性。所以，可確定第一遲滯區No.1具有100nm的Re、50nm的Rth與1.0的Nz；第一遲滯區No.2具有140nm的Re、70nm的Rth與1.0的Nz；第一遲滯區No.3具有80nm的Re、80nm的Rth與1.5的Nz；以及第一遲滯區No.4具有170nm的Re、85nm的Rth與1.0的Nz。
<第二遲滯區No.1－4的製備>
使用線錠塗佈機以2.4 mL/m2 速率將以甲基乙基酮稀釋的市售垂直配向膜(JALS－204R，JSR公司製造)(1：1)分別施加於市售纖維素醋酸酯膜(FUJITAC TD80UF，Fuji Photo Film公司製造，Re＝2nm，Rth＝48nm)的表面及經電暈放電處理之第一遲滯區No.3及4的表面。其次，立即使用溫空氣在120℃分別烘乾所形成的薄膜120秒，以形成配向層於其上。
使用下表所示的線錠塗佈含3.8g下列棒狀液晶化合物、0.06g光聚合起始劑(IRGACURE 907，Ciba－Geigy AG製造)、0.02g敏化劑(KAYACURE DETX，Nippon Kayaku公司製造)及0.002g下列空氣界面垂直配向試劑的溶液(溶於9.2g甲基乙基酮)於配向膜上。將形成的配向膜黏著於金屬架上，並於100℃恆溫箱中加熱2分鐘，以配向棒狀液晶化合物。其次，使用120W/cm的高水銀蒸氣壓燈在80℃以UV照射20秒，以使棒狀液晶化合物交聯，之後再冷卻至室溫。因而製備示於下表的遲滯層。
空氣界面垂直配向試劑(日本專利申請案No.2003－119959之專利說明書中的化合物(Ⅱ－4))。
使用自動雙折射儀(KOBRA－21ADH，Oji Scientific Instruments製造)量測Re對膜之光入射角的相依性，並減去預先量測得的基板貢獻(Re＝5nm)，以個別獲得第二遲滯區的光學特性。所以，可確定第二遲滯區No.1具有0nm的Re與－75nm的Rth；第二遲滯區No.2具有0nm的Re與－100nm的Rth；第二遲滯區No.3具有0nm的Re與150nm的Rth；以及第二遲滯區No.4具有0nm的Re與－135nm的Rth。其亦確定棒狀液晶係於所有薄層中實質垂直配向。
<保護膜No.1的製備>
將下列成分載入混合槽中並加熱攪拌而將各成分溶解於其中，以製備纖維素醋酸酯溶液A。
<纖維素醋酸酯溶液A的配方>
具2.86取代率的纖維素醋酸酯 100重量份磷酸三苯酯(塑化劑) 7.8重量份磷酸聯苯基二苯酯(塑化劑) 3.9重量份二氯甲烷(第一溶劑) 300重量份甲醇(第二溶劑) 54重量份1－丁醇 11重量份
將下列成分載入另一混合槽中並加熱攪拌而將各成分溶解於其中，以製備添加劑溶液B－1。
<添加劑溶液B－1的製備>
二氯甲烷 80重量份甲醇 20重量份具下列化學式的光學非等向性降低劑 40重量份
將40重量份的添加劑溶液B－1加入477重量份的纖維素醋酸酯溶液A中，並徹底攪拌該混合物，以製備塗料。使用鑄造噴嘴將塗料澆鑄於冷卻至0℃的滾筒上。該薄膜係於溶劑含量70重量%的狀態下剝離，並使用針式拉幅機固定薄膜寬度方向上的二端(針式拉幅機如JPA No.hei 4－1009的第3圖所示)；以及在保有間隙下烘乾薄膜，以於溶劑含量3－5重量%的狀態下，使橫向拉伸比率(機械方向的直立方向)為3%。其次，藉由在熱處理單元的滾輪間運送薄膜而進一步冷卻其，因而製備具有80微米厚度的偏光板保護膜No.1。
使用自動雙折射分析儀(KOBRA－21ADH，Oji Scientific Instruments製造)量測Re對光入射角的相依性，並計算其光學特性。所以，可確定偏光板保護膜No.1具有1nm的Re與6nm的Rth。
<偏光板A的製備>
其次，碘化物吸附於經拉伸的聚乙烯醇膜上，以製備偏光膜。市售纖維素醋酸酯膜(FUJITAC TD80UF，富士照相軟片股份有限公司製造，Re＝2nm，Rth＝48nm)進行皂化處理，並使用聚乙烯醇基黏著劑將其黏著於一偏光膜表面上。此外，市售纖維素醋酸酯膜(FUJITAC T40UZ，富士照相軟片股份有限公司製造，Re＝1nm，Rth＝35nm，厚度40微米)進行皂化處理，並使用聚乙烯醇基黏著劑將其黏著於另一偏光膜表面上，以製備偏光板A。
<偏光板B的製備>
以相同方式製備偏光膜，且市售纖維素醋酸酯膜(FUJITAC TD80UF，富士照相軟片股份有限公司製造)進行皂化處理，並使用聚乙烯醇基黏著劑將其黏著於一偏光膜表面上。此外，以相同方式將先前製備的保護膜No.1黏著於偏光膜另一端面，以製備偏光板B。
<偏光板C的製備>
以相同方式製備偏光膜，且市售纖維素醋酸酯膜(FUJITAC TD80UF，富士照相軟片股份有限公司製造)進行皂化處理，並使用聚乙烯醇基黏著劑將其黏著於一偏光膜表面上。此外，以相同方式將先前製備的保護膜No.1黏著於偏光膜另一端面，以製備偏光板C。
[實施例1]
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.1慢軸彼此平行的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的第一遲滯區No.1黏著於偏光板A之偏光板保護膜T40UZ的一端面上。此外，使用丙烯酸黏著劑將先前製備之膜“a”的第二遲滯區No.1黏著於其。其次，移除膜“a”的基板(TD80UF)。
以偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，第一遲滯區No.1的慢軸平行於液晶胞的液晶分子慢軸)且第二遲滯區No.1之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於先前製備之IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以FUJITAC T40UZ面向液晶胞端面且對偏光板A進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板A黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。無偏光板的液晶胞No.1置於暗室的工作台上，使用離液晶胞一公尺遠、在液晶胞摩擦方向之45°逆時針方向上且在液晶胞法線之60°斜向上的亮度光計量測黑狀態下的液晶胞亮度(亮度1)。
其次，具偏光板的液晶胞No.1置於暗室的工作台上，並以前揭方式量測黑狀態下的液晶胞亮度(亮度2)。亮度2對亮度1的比例定義為漏光。計算出的漏光為0.10%。
[實施例2]
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.2慢軸彼此平行的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的第一遲滯區No.2黏著於偏光板B之保護膜No.1的一端面上。此外，使用丙烯酸黏著劑將先前製備之膜“b”的第二遲滯區No.2黏著於其。其次，移除膜“b”的基板(TD80UF)。
以偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，第一遲滯區No.2的慢軸平行於液晶胞的液晶分子慢軸)且第二遲滯區No.2之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於先前製備之IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以保護膜No.1端面面向液晶胞端面且對偏光板B進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板B黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.05%。
[實施例3]
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.3慢軸彼此平行且第一遲滯區No.3端面面向偏光膜端面的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的膜“c”黏著於偏光板C上。
以偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，第一遲滯區No.3的慢軸平行於液晶胞的液晶分子慢軸)且第二遲滯區No.3之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於先前製備之IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以保護膜No.1端面面向液晶胞端面且對偏光板C進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板B黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.05%。
[實施例4]
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.4慢軸彼此正交且第二遲滯區No.4端面面向偏光膜端面的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的膜“d”黏著於偏光板A的膜T40UZ上。
以偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，第一遲滯區No.4的慢軸平行於液晶胞的液晶分子慢軸)且第一遲滯區No.4之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於先前製備之IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以膜T40UZ端面面向液晶胞端面且對偏光板A進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板A黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.11%。
[實施例5]
使用丙烯酸黏著劑將先前製備的膜“b”黏著於偏光板B的保護膜No.1上。其次，以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.2慢軸彼此正交的方式，使用丙烯酸黏著劑將第一遲滯區No.2黏合於膜“b”上。
以偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，第一遲滯區No.2的慢軸正交於液晶胞的液晶分子慢軸)且第一遲滯區No.2之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於先前製備之IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以保護膜No.1端面面向液晶胞端面且對偏光板B進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板B黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.05%。
[實施例6] <鐵電液晶胞No.1的製造>
聚亞醯胺膜形成於具有ITO電極於其上的電極上方，並進行摩擦處理，以形成配向層。具ITO的另一電極係以相同方式處理。二基板係以配向層彼此正對的方式定位，且其摩擦方向彼此平行並具有1.9微米的間隙。折射係數非等向性△n為0.15且本質偏光Ps為12 nCcm－ 2 的鐵電液晶組成物係注入基板間的間隙，以形成液晶層。該層的d．△n為280nm。
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區No.2慢軸彼此平行的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的第一遲滯區No.2黏著於偏光板B之保護膜No.1的一端面上。此外，使用丙烯酸黏著劑將先前製備之膜“b”的第二遲滯區No.2黏著於其。其次，移除膜“b”的基板(TD80UF)。
以施加10V直流電壓時第一遲滯區No.2的慢軸平行於液晶胞之液晶分子慢軸且第二遲滯區No.2之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於鐵電液晶胞No.1的一端面上。
其次，以保護膜No.1端面面向液晶胞端面且對偏光板B進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板B黏合於鐵電液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭相同方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.05%。
[實施例7]
使用丙烯酸黏著劑將先前製備之膜“b”黏著於偏光板B之保護膜No.1的端面。其次，移除膜“b”的基板(TD80UF)。以偏光板穿透軸正交於第一遲滯區No.2慢軸的方式，使用丙烯酸黏著劑將第一遲滯區No.2黏合於膜“b”上。
以在黑狀態下第一遲滯區No.2的慢軸正交於液晶胞的液晶分子慢軸的方式，將該疊層黏合於IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以對偏光板B進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板C黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備含偏光膜之保護膜的液晶顯示裝置。以前揭相同方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.28%。
除偏光板B與偏光板C彼此互換外，以實施例7的相同方式製造液晶顯示器。以前揭相同方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.31%。
相較於實施例2的結果，實施例2之液晶顯示裝置(配置於液晶端面之二個保護膜的Rth小於40nm)的漏光小於配置於液晶端面之保護膜之一的Rth大於40nm的液晶顯示裝置。
[比較例1]
以正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將市售偏光板(HLC2－5618，Sanritz公司製備)黏合於先前製備之IPS型液晶胞1的二端面上，以製備液晶顯示裝置。並未使用光學補償膜。在前揭液晶顯示裝置中，以實施例1的相同方式黏合偏光板，而使上偏光板穿透軸平行於液晶胞摩擦方向。量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為0.55%。
[比較例2]
以偏光膜穿透軸與第一遲滯區2慢軸彼此正交的方式，使用丙烯酸黏著劑將先前製備的第一遲滯區No.2黏著於偏光板B之保護膜No.1的一端面上。此外，使用丙烯酸黏著劑將先前製備之膜“b”的第二遲滯區No.2黏著於其。其次，移除膜“b”的基板(TD80UF)。
以偏光板B穿透軸正交於液晶胞摩擦方向(亦即，在黑狀態下，偏光板B穿透軸正交於液晶胞的液晶分子慢軸；且在黑狀態下，第一遲滯區No.2的慢軸平行於液晶胞的液晶分子慢軸)且第一遲滯區No.2之端面面向液晶胞端面的方式，將該疊層黏合於IPS型液晶胞No.1的一端面上。
其次，以保護膜No.1端面面向液晶胞端面且對偏光板B進行正交尼科耳(Nichol)處理的方式，將偏光板B黏合於IPS型液晶胞No.1的另一端面上，以製備液晶顯示裝置。以前揭相同方式量測所製備之液晶顯示裝置的漏光。漏光為1.59%。
相關申請案的對照參考
本申請案對2004年5月7日申請之日本專利申請案No.2004－138599主張優先權。
1．．．液晶元件像素區
2．．．像素電極
3．．．顯示電極
4．．．摩擦方向
5a,5b．．．黑狀態中液晶化合物之指向器
6a,6b．．．白狀態中液晶化合物之指向器
7a,7b,19a,19b．．．偏光膜的保護膜
8,20．．．偏光膜
9,21．．．偏光膜的偏光穿透軸
10．．．第一遲滯區
11．．．第一遲滯區的慢軸
12．．．第二遲滯區
13,17．．．晶胞結構
14,18．．．晶胞結構的摩擦方向
15．．．液晶層
16．．．液晶層的慢軸方向
第1圖為本發明液晶顯示裝置之像素區實施例的示意圖。
第2圖為本發明液晶顯示裝置之實施例的示意圖。
第3圖為本發明液晶顯示裝置之另一個實施例的示意圖。
7a．．．偏光膜的保護膜
7b．．．偏光膜的保護膜
8．．．偏光膜
9．．．偏光膜的偏光穿透軸
10．．．第一遲滯區
11．．．第一遲滯區的慢軸
12．．．第二遲滯區
13．．．晶胞結構
14．．．晶胞結構的摩擦方向
15．．．液晶層
16．．．液晶層的慢軸方向
17．．．晶胞結構
18．．．晶胞結構的摩擦方向
19a．．．偏光膜的保護膜
19b．．．偏光膜的保護膜
20．．．偏光膜
21．．．偏光膜的偏光穿透軸

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示裝置，其至少包含有第一偏光膜、第一遲滯區、第二遲滯區、液晶胞及第二偏光膜，該液晶胞包含一液晶層及夾合液晶層與液晶層之液晶分子的一對基板，在黑狀態下該液晶層的液晶分子係向一對基板的表面成平行配向，其中：第一遲滯區的面內遲滯值(Re)為60-200 nm，且第一遲滯區的Nz值超過0.8且不大於1.5，其中Nz值定義為[Nz=Rth/Re+0.5]，“Rth”為第一遲滯區厚度方向的遲滯值，而“Re”為第一遲滯區的面內遲滯值；第二遲滯區的面內遲滯值(Re)不大於50nm，任一光軸並不包含於第二遲滯區平面，且第二遲滯區厚度方向的遲滯值(Rth)係為-200nm至-50nm；以及在黑狀態下，第一偏光膜的穿透軸平行於液晶層之液晶分子的慢軸方向。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其依序包含有第一偏光膜、第一遲滯區、第二遲滯區與液晶胞，其中第一遲滯區的慢軸平行於第一偏光膜的穿透軸。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其依序包含第一偏光膜、第二遲滯區、第一遲滯區與液晶胞，其中第一遲滯區的慢軸正交於第一偏光膜的穿透軸。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置， 其包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜在厚度方向上具有40至-50nm的遲滯值Rth。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜在厚度方向上具有20至-20nm的遲滯值Rth。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜具有不大於60微米的厚度。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜係包含醯化纖維素薄膜或降冰片烯系薄膜。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其包含至少夾合第一偏光膜或第二偏光膜其中之一的一對保護膜，其中配置於靠液晶層端面的至少一個該保護膜係包含醯基取代度不小於2.87的醯化纖維素。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其中第一遲滯區與第二遲滯區配置在靠近該對液晶胞基板視覺辨識側之正對側基板的位置。
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