TWI427336B - 光學補償片、其製法及使用它之偏光板和液晶顯示裝置 - Google Patents

光學補償片、其製法及使用它之偏光板和液晶顯示裝置 Download PDF

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Description

光學補償片、其製法及使用它之偏光板和液晶顯示裝置
本發明係關於一種光學補償片及其製法，以及利用該光學補償片之液晶顯示裝置，特別是用於垂直陣列式(VA mode)液晶顯示裝置之光學補償片及其製造方法，並且可以改善垂直陣列式液晶顯示裝置之視角特性。
作為文字處理機、筆記型個人電腦、個人電腦用的監視器等之OA機器、攜帶式終端設備、電視等中所使用的顯示裝置，向來係主要使用陰極射線管(cathode ray tube；CRT)。近年來，液晶顯示裝置由於薄型、輕量而且消耗電力小，故正廣泛地替代CRT而被使用。液晶顯示裝置係具有液晶胞和偏光板。偏光板係由保護膜和偏光膜所構成，由聚乙烯醇薄膜所成的偏光膜係經碘所染色、被進行拉伸，在其兩面上積層保護膜而得。例如，在透射型液晶顯示裝置，通常將該偏光板安裝在液晶胞的兩側，亦有再配置一片以上的光學補償片。另一方面，於反射型液晶顯示裝置中，係依順序配置有反射板、液晶胞、一片以上的光學補償片、及偏光板。液晶胞係由液晶分子、用於封入它的二片基板、及用於對液晶分子施加的電極層所構成。由於液晶胞的液晶分子之配向狀態不同，而進行ON、OFF顯示。有提案可適用於透射型、反射型及半透射型中任一者的如TN(扭轉向列)方式、IPS(IPS(面內切換)、OCB(光學補償雙折射)、VA(垂直排列)、ECB(電控制雙折射)、STN(扭轉向列)般之顯示模式。然而 ，習知的液晶顯示裝置所能顯示的顏色或對比係會隨著LCD的觀看角度而變化。因此，液晶顯示裝置的視角特性尚未超過CRT的性能。
近年，作為改良該視角特性的LCD之方式，有提案使用負介電常數異方向性的向列型液晶分子(以下稱為VA模式)，在不施加電壓的狀態下使液晶分子的長軸成與基板大略垂直的方向作配向，藉由薄膜電晶體來驅動它的垂直配向向列型液晶顯示裝置(請參照日本專利公開第2-176625號”Tokkaihei”)。該VA模式自正面觀看時的顯示特性不僅與TN模式同樣的優良，而且藉由採用視角補償用相位差板可展現廣視角特性。亦已知於VA模式中，藉由使用一種在薄膜面之垂直方向具有光學軸的負一軸性相位差板(負c-板)，可得到廣視角特性，藉由在該LCD中更使用面內遲滯值為50nm的具有正折射率異方向性之一軸配向性相位差板(正a-板)，可實現更廣視角特性(參照SID 97 DIGEST，第845-848頁)。
然而，當該相位差板的片數增加時，則生產成本上升。又，由於貼合多數的薄膜，故不僅容易造成良率的降低，而且由於貼合角度的偏移亦容易造成顯示品質的降低。再者，由於使用數片薄膜而增加厚度，有不利於顯示裝置之薄形化的情況。
又，於一般的正a-板中係使用拉伸薄膜，但於使用簡便縱拉伸薄膜的情況中，a-板的遲相軸係成為薄膜的運送方向(Moving direction；MD)。然而，於VA模式的視角補償中 ，由於相對於偏光板的吸收軸之MD方向，a-板的遲相軸必須成正交，故不能以輥對輥方式作貼合，而顯著提高成本。作為解決的方法，例如有使用在與MD成正交的方向(TD方向)作拉伸的所謂横拉伸薄膜，横拉伸薄膜係容易發生稱為弓形化之遲相軸歪斜，由於良率不能上升故成本上升。再者，由於在拉伸薄膜的積層中使用黏著層，故隨著溫濕度變化使黏著層收縮，在薄膜間亦會發生剝離或翹曲等的不良情形。作為改善它的方法，已知有塗佈棒狀液晶以製作a-板的方法(參照日本專利公開第2000-304930號”Tokkai”)。
再者，近年來，有提案變化c-板與a-板的組合，而使用二軸性相位差板的方法(參照SID 2003 DIGEST，第1208-1211頁)。藉由使用二軸性相位差板，不僅具有可改善對比視角而且亦具有可改善色調的優點，但是用於製作一般二軸性相位差板的二軸拉伸，與横拉伸同樣地，在薄膜的全區域中難以控制均一的軸，由於良率不能上升，故成本上升。
有提案藉由於特殊的膽固醇型液晶照射偏光之方法(參照WO03/054111 A13)或於特殊的碟狀液晶照射偏光之方法(參照日本專利公開第2002-6138號”Tokkai”)，不使用拉伸以製作二軸性相位差板之方法，藉由該方法可以解決起因於拉伸的種種問題。
然而，藉由對該液晶塗布物照射偏光的方法而製造的二軸性相位差層，在透明基板之密和性方面係有問題的，該二軸性相位差層與透明基板的積層體即光學補償片，從貼合於 偏光板之情況等的製造適合性或經時安定性等之觀點看，係有不少應該解決的問題。又，於製造使用液晶塗布物的相位差板中，為了將液晶分子配向而有在其正下方配置配向層的情況。然而，於利用一般所使用的聚乙烯醇或聚醯亞胺般之配向層時，配向層與液晶塗布物所成構的層之密合性係不充分，與前述同樣地，從貼合於偏光板等的製造適合性或經時安定性等的觀點看，係有不少的問題。
又，於使用對該液晶塗布物所構成的層照射偏光以製造於二軸性相位差板於光學補償時，膜的面狀係有問題，即有不均勻性，發生種種配向不均等的問題。
本發明第一態樣的課題係提供可正確地對液晶胞作光學補償而且即使以少的片數貼合亦可以對應的使用於可薄層化的液晶顯示元件中之光學補償片，為製造適合性優良而且其之二軸性和安定性經改善的光學補償片，以及安定地製造該光學補償片之方法。又，提供一種使用該光學補償片的偏光板、液晶顯示元件，尤其VA模式的液晶顯示元件。
本發明第二態樣的課題係提供可正確地對液晶胞作光學補償而且即使以少的片數貼合亦可以對應的使用於可薄層化的液晶顯示元件中之光學補償片，為製造適合性優良而且其之二軸性和膜的均一性經改善且斑紋經減輕的光學補償片，以及該光學補償片的安定製造方法。又，本發明提供一種使用該光學補償片的偏光板及液晶顯示元件，尤其VA模式的液晶顯示元件。
本發明第一態樣係關於一種光學補償片，包括透明基板、在該透明基板上塗佈包括聚合化合物及包括20重量%或以上之水的溶劑組成物之溶液並使乾燥而形成的聚合物層、及在聚合物層上由含有至少一種液晶化合物的液晶組成物所形成的光學異方向性層，該液晶組成物係在70~160℃的膜表面溫度下接受離子輻射的照射。
其中該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，且相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)，分別來自對層平面之法線方向旋轉+40°的方向及-40°的方向之波長λnm之光，具實質上相等的遲滯值。
如同本發明之實施例係提供，第一態樣之光學補償片，其液晶化合物係為一具有至少一反應基的聚合液晶化合物，並且該光學異方向性係藉由加熱或離子輻射照射而使得反應基反應所形成的層，而利用加熱或離子輻射照射會使得液晶層變硬；當利用離子輻射照射第一態樣的光學補償片時，其液晶層的膜表面溫度會比聚合化合物的玻璃轉移溫度要高；當利用離子輻射照射第一態樣的光學補償片時，其液晶層的膜表面溫度會比聚合化合物的玻璃轉移溫度要高出1~30℃；第一態樣的光學補償片，其中該溶液包含至少一在側鏈上具有聚合性基的聚合物；第一態樣的光學補償片，其中該液晶化合物係為一種膽固醇類的液晶；且第一態樣的光學補償片，其中該液晶化合物係為一具有至少一乙烯性不飽和基的聚合性液晶化合物，並且該光學異方向性係在偏振紫外光的照射下使得具有至少一乙烯性不飽和基反應而形成，該 偏振紫外光的照射會使得液晶層變硬。
本發明之第二態樣係關於一種具有光學異方向性的光學補償片，該光學異方向性係由膽固醇液晶所形成，並且具有500nm或以上、5μm或以下的厚度，並且120nm或更小的膽固醇螺旋節距。
其中該膽固醇液晶組成物係包含至少一種具有至少一反應基之聚合膽固醇液晶化合物，並且該光學異方向性係利用反應基的反應所形成，該反應係以加熱及/或離子放射線照射，而使得膽固醇液晶組成物變硬。
此外，本發明之第二態樣係關於一種光學補償片，其係包含一透明基板、形成於上的一聚合物層，並且在聚合物層的表面上，係藉由一聚合化的膽固醇液晶組成物形成一光學異方向性，其具有500nm或以上、5μm或以下的厚度，並且有120nm或更小之膽固醇螺旋節距， 其中該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係為0，且相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，與相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，該光學異方向性的正面遲滯值(Re)係非0。
另一方面，本發明之第二態樣係關於係關於一種光學補償片，其係包含一透明基板、形成於上的一聚合物層，並且在聚合物層的表面上，係藉由一聚合化的膽固醇液晶組成物形成一光學異方向性層，其具有500nm或以上、5μm或以下 的厚度，並且有120nm或更小之膽固醇螺旋節距，其中該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，且對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)分別來自對層平面之法線方向旋轉+40°的方向及-40°的方向之波長λnm之光，具實質相等的遲滯值。
本發明之態樣係提供第二態樣之光學補償片，其中該光學異方向性的膽固醇螺旋節距係為100nm或更小；第二態樣的光學補償片，其中該光學異方向性係藉由在偏振紫外光的照射下使組成物變硬而形成；第二態樣之光學補償片具有0~70nm的正面遲滯值且當波長為λnm之光以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)，自層平面之法線方向旋轉+40°的方向入射時具有30~150nm的遲滯值。
第一態樣或第二態樣之光學補償片，其係包含至少一選自於纖維素基聚合物以及環烯基聚合物之透光基板。
第一態樣或第二態樣之光學補償片係可作為液晶晶胞的光學補償，其包含一對彼此互對的基板，以及在該基板間的液晶層，該液晶層包括一液晶材料，該液晶材料的液晶分子係實質上對齊於該對基板的表面。
另一方面，本發明係提供一偏光板，其包括一偏光膜以及至少一個第一或第二態樣的光學補償片。
此外，本發明係提供一液晶顯示器，其包括至少一個本發明之偏光板或至少一個第一態樣或第二態樣之之光學補償片。
該液晶顯示器可以是VA形式。
另一方面，本發明係提供一種光學補償片的製程，其包括：藉由塗佈與乾燥一溶液在透明基板上形成一聚合層，該溶液係包括一聚合化合物以及一溶劑，該溶劑包括20重量%或更多的水；以及藉由照射液晶層以形成一光學異方向性，其包括至少一液晶化合物，將其置放於該聚合層的表面，並利用離子照射使膜表面溫度至70~160℃，而使之硬化，其中該光學異方向性之面前延滯值(Re)不是0，且相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，與相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈-40°傾斜方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，係實質相等的。
以下，詳細說明本發明。
再者，於本說明書中，所謂的「~」係以包含其前後之記載的數值當作下限值及上限值而使用。
於本說明書中，Re遲滯值及Rth遲滯值係根據以下來算出者。Re(λ)、Rth(λ)表示在各波長λ的面內遲滯值及厚度方向的遲滯值。Re(λ)係於KOBRA-21ADH(王子計測機器(股)製)中將波長λnm的光入射到薄膜法線方向而測定者。Rth(λ)係以上述Re(λ)、遲相軸(藉由KOBRA 21ADH來判斷)當作傾斜軸(回轉軸)。此時，必須輸入平均折射率的假定值及膜 厚。KOBRA 21ADH係除了Rth(λ)，亦算出nx、ny、nz。平均折射率係使用乙酸纖維素的1.48，但是作為乙酸纖維素以外的代表性光學用途之聚合物薄膜的值，可為環烯烴聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)等之值。其它已存在的聚合物材料之平均折射率值係可使用聚合物手冊(JOHN WILEY & SONS公司)或聚合物薄膜的型錄值。又，於平均折射率不明的材料之情況，可使用阿貝折射計來測定。本說明書中，若沒有特別的記載，則指545±5nm或590±5nm。
於本說明書中，關於角度所言的「實質」係意味與嚴密角度的誤差在小於±5°的範圍內。再者，與嚴密角度的誤差較佳係小於4°，更佳係小於3°。關於遲滯值所言的「實質」係意味遲滯值的差異在±5%以內。此外，在本說明書中，關於「Re值係為零」，其意味Re值不小於5nm。除非有特別的說明，否則用以測量反射只述的波長係為可見光區域之波長。因此在本說明書中，關於「可見光」係指該波長落入400至700nm範圍的光之波長。
【光學補償片】
第1圖係為本發明第一態樣之示範光學補償片截面圖。本發明第一態樣的光學補償片係具有光學異方向性層12在透明基板11上。於透明基板11與光學異方向性層12之間，配置有作為配向層機能的高分子層13，其用於控制光學異方向性層12中的液晶性分子之配向。該光學異方向性層12包括至少一液晶化合物，其係藉由將液晶層利用70~160℃離子放射照射其薄膜表面予以硬化而形成。該聚合層13可以作為光學異方向性層12之配向層，而該聚合層係可藉 由塗佈與乾燥一含有至少一種聚合化合物及包括至少20重量%或以上之水的溶劑組成物之溶液。因此，高分子層13與光學異方向性層12的密合性高，即使在水洗等的洗淨處理或皂化處理等的化學處理時也難以發生剝離等，並且非常好進行處理。再者，光學異方向性層12的光學特性係調整為：正面遲滯值(Re)係非0，相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，與相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈-40°傾斜方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，係實質相等的，故能正確地補償液晶胞，尤其VA模式的液晶胞。
第2圖係為本發明之第二態樣之示範光學補償片截面圖。本發明第二態樣的光學補償片係具一透明基板11以及一光學異方向性層12’。在透明基板11與光學異方向性層12’之間，其係有一聚合層13，其具有配向層的機能，可用於控制光學異方向性層12’中的液晶性分子之配向。該光學異方向性層12’係包括至少一液晶化合物，並且經離子放射照射予以硬化形成。該聚合層13’可以作為光學異方向性層12’之配向層，而該聚合層係可藉由塗佈與乾燥一含有至少一種聚合化合物之溶液。該光學異方向性層12’係可藉由硬化一於膽固醇相之化合物而形成，其膽固醇的厚度係為120nm或更少。該光學異方向性層12’的厚度，包括前後，係為500nm至5μm。依據本發明之第二態樣，使用這樣的光學異方向性層係可以使液晶晶胞得到精確的補償，特別是在VA模式的液晶晶胞。光學異方向性層12’的光學特性係調整為：正面遲滯值(Re)係非0，相對於以面內之遲相軸當作 傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，與相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈-40°傾斜方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，係實質相等的，故能正確地補償液晶胞，尤其VA模式的液晶胞。
因此亦可允許光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，且該光學異方向性層從相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的光學補償片之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值非0。在這樣的情況下，該光學異方向性層12’係可作為c板(c-plate)，故能正確地補償液晶胞，尤其VA模式的液晶晶胞。
【偏光板】
第3(A)~(D)圖係具有本發明第一或第二態樣的光學補償片之偏光板的示意截面圖。(本發明之光學補償片係指本發明中第一與第二態樣之光學補償片)該偏光板之製作一般可藉由用碘來染色由聚乙烯醇薄膜所成的偏光膜，進行拉伸以得到偏光膜21，在其兩面保護膜22和23而成。本發明第一或第二態樣的光學補償片由於具有支持光學異方向性層的聚合物薄膜等所成的基板，故該基板可照原樣地使用於保護膜22和23中至少一者。在此情況下，光學異方向性層12(或12’)可配置在偏光層21側(即，光學異方向性層12(或12’)係比基板11更靠近偏光層21)，亦可配置在與偏光層21的相反側(即，光學異方向性層12(或12’)係比基板11 更遠離偏光層21)，但是如第3(A)圖所示地，光學異方向性層12(或12’)較佳為在與偏光層21的相反側。又，如圖3(B)所示地，於偏光層21的一方之保護膜22外側，亦可經由感壓黏著劑等來貼合。
第3(C)及(D)圖係為在第3(A)圖所示構造的偏光板上，更配置有其它機能性層24的偏光板之構造例。第3(C)圖係為在夾著本發明第一或第二態樣的光學補償片與偏光層2而配置在相反側的保護膜23之上，配置有其它機能性層24的構造例，第3(D)圖係為在本發明第一或第二態樣的光學補償片之上，配置有其它機能性層24的構造例。作為其它機能性層的例子，並沒有特別的限制，例如可為λ/4層、抗反射層、硬塗層等賦予種種特性的機能性層。這些層係作為λ/4板、抗反射薄膜、硬塗膜等之一構件，例如亦可藉由黏著劑貼合。第3(D)圖的構造例，可於本發明第一或第二態樣的光學補償片(光學異方向性層12或12’)上，形成其它機能性層24後，與偏光層21貼合而製作。又，與本發明第一或第二態樣的光學補償片相反側的保護膜23本身亦可成為λ/4板、抗反射薄膜、硬塗膜等的其機能性薄膜。
於藉由偏光膜與保護膜的積層而製作偏光板時，可將一對的保護膜與偏光膜之合計3片的薄膜以輥對輥(roll-to-roll)來貼合。該輥對輥方式不僅在生產性的觀點，而且由於偏光板難以發生尺寸變化或捲曲，能給予高的機械安定性，故係為偏光板的較佳製法。
【液晶顯示裝置】
第4圖係本發明的液晶顯示裝置之一例。液晶顯示裝置係具有在上下電極基板間夾持向列型液晶而成的液晶胞35，及在液晶胞兩側配置的一對偏光板36和37，偏光板的至少一者係使用第3(A)~(D)圖所示的本發明之偏光板。於使用本發明的偏光板時，光學異方向性層係以成為在偏光層與液晶胞的電極基板之間的方式作配置。向列型液晶分子係為藉由設置一施予在電極基板上的配向層及對其作表面摩擦處理，或是藉由設置肋材等的構造物，而使控制成預定的配向狀態。
於偏光板所夾持的液晶胞之下側，亦可具有1片以上的如亮度提高膜或擴散膜之類的調光膜34。再者，於調光膜的下側，為了使從冷陰極管31所出來光照射到正面，而具有反射板32和導光板33。代替該冷陰極管和導光板所構成的背光單元，最近亦有使用數支冷陰極管排列在液晶胞下方而成的正下方型背光，或使用LED當作光源的LED背光，或是使用有機EL、無機EL等的面發光般的背光，但是本發明的光學薄膜以任一種背光皆具有效果。
再者，雖然未示於圖中，於反射型液晶顯示裝置的態樣中，偏光板可僅一片地配置在觀察側，在液晶胞的背面或液晶胞的下側基板之內面設置反射膜。當然，亦可將使用上述光源的正面光設置在液晶胞觀察側。再者，於顯示裝置的1畫素內，亦可為設有透射部和反射部的半透射型。
其次，詳細說明用於本發明第一及第二態樣的光學補償片之製作的材料、製作方法等。
本發明之光學補償片係具有透明基板、上述高分子層及上述光學異方向性層，其中該光學異方向性層係為了擴大液晶顯示裝置的對比視角、消除液晶顯示裝置的畫像著色。於本發明的光學補償片中，由於上述光學異方向性層的基板兼任偏光板的保護膜，或是由於上述光學異方向性層兼任偏光板的保護膜，而可減少液晶顯示裝置的構件。即，藉由如此的態樣，亦有助於液晶顯示裝置的薄型化。下面一段將詳細的描述這部分實施例之生產的製程與材料，但不僅限於本發明。其他的實施例都可以藉由以下所述之生產方法或者習知之方法。因此，亦可以清楚的瞭解本發明以下所述之光學補償片並非僅限於所述之實施例。
該光學補償片係藉由將液晶化合物所成的光學異方向性層形成在由高分子聚合物所成的光學上一軸或二軸性的透明基板上，可顯著地提高液晶顯示裝置的光學特性。
【液晶化合物所形成的光學異方向性層】
於本發明中，如上述般，由將含有液晶化合物的液晶層硬化而形成的上述光學異方向性層係有助於對液晶胞作光學補償。當然可為以光學異方向性層單獨地具有充分光學補償能的態樣，而且亦可為與其它層(例如基板)組合而滿足光學補償所需要的光學特性之態樣。上述光學異方向性層係由含有至少一種液晶化合物的組成物所形成。通常，液晶化合物根據其分子的形狀可分類為棒狀型和圓盤狀型。再者，各自有低分子和高分子型。高分子一般係指聚合度在100以上者(高分子物理．相轉移動力學，土井正男著，2頁，岩波 書店，1992)。於本發明中，亦可使用任一種液晶化合物，但是較佳為使用棒狀液晶化合物或碟狀液晶化合物。亦可使用2種以上的棒狀液晶化合物、2種以上的碟狀液晶化合物、或棒狀液晶化合物與碟狀液晶化合物的混合物。由於可溫度變化或濕度變化減小，故使用具有反應性基的棒狀液晶化合物或碟狀液晶化合物而形成者係更佳，於混合物的情況下至少1個為1液晶分子中有2個反應性基係特佳。液晶化合物可為二種類以上的混合物，於此情況下較佳為至少1個具有2以上的反應性基。上述光學異方向性層的厚度較佳為0.1~20μm，更佳為0.5~10μm。
本發明第二態樣之光學補償片其係包含由膽固醇液晶組合物所構成之光學異方向性層。該光學異方向性層的膽固醇螺旋節距為120nm或更少，而光學異方向性層的厚度則為500nm或更多以及5μm或更少。該組合物較佳係包含有至少一種膽固醇液晶化合物，而更佳的是包含一具有至少一聚合基之聚合化液晶化合物，以便讓該層可以經由聚合而硬化。並非所有層都是膽固醇液晶化合物，而是必須從膽固醇相中予以形成。在這樣的情況下，任何液晶添加劑包括聚合起始劑與螯合劑都可以幫助膽固醇相的形成。對於液晶分子而言聚合基並非是必須的，相對的對掌劑或者其他的添加劑亦可以作為聚合化基，並且可以進一步使用在單一分子中含有兩種或更多聚合化基之交聯劑。本發明之第二態樣係可接受任何一種液晶分子，較佳的是使用棒狀液晶性化合物。
作為棒狀液晶性化合物，較佳為使用甲亞胺、氧化偶氮 基類、氰基聯苯類、氰基苯基酯類、苯甲酸酯類、環己烷羧酸苯酯類、氰基苯基環己烷類、氰基取代苯基嘧啶類、烷氧基取代苯基嘧啶類、苯基二噁烷類、二苯乙炔類及烯基環己基苯甲腈類。不僅可使用以上的低分子液晶性化合物，而且可使用高分子液晶性化合物。上述高分子液晶化合物係具有低分子反應性基的棒狀液晶化合物經聚合而成的高分子化合物。特佳為所使用之上述具有低分子反應性基的棒狀液晶化合物係為下述通式(I)所表示的棒狀液晶化合物。
通式(I)：Q1 -L1 -A1 -L3 -M-L4 -A2 -L2 -Q2 式中，Q1 及Q2 各獨立地係反應性基，L1 、L2 、L3 及L4 各獨地立表示單鍵或二價的連接基，但L3 及L4 中至少一者表示-O-、-O-CO-、-CO-O-或-O-CO-O-。A1 及A2 各獨立表示碳原子數2~20的間隔基。M表示中介(mesongen)基。
式(I)中，Q1 及Q2 各獨立地係聚合性基。聚合性基的聚合反應較佳為加成聚合(包含開環聚合)或縮合聚合。換言之，聚合性基較佳係為可加成聚合反應或縮合聚合反應的聚合性基。以下顯示聚合性基的例子。
作為L1 、L2 、L3 及L4 所表示的二價連接基，較佳為選自由-O-、-S-、-CO-、-NR2 -、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR2 -、-NR2 -CO-、-O-CO-、-O-CO-NR2 -、-NR2 -CO-O-及NR2 -CO-NR2 -所組成族群的二價連接基。上述R12 係碳原子數1~7的烷基或氫原子。其較佳的是L1 與L4 至少一個係為-O-CO-O-(碳酸基)。Q1 -L1 及Q2 -L2 -較佳係CH2 =CH-CO-O-、CH2 =C(CH3 )-CO-O-及CH2 =C(Cl)-CO-O-CO-O-，更佳係CH2 =CH-CO-O-。
在式中，A1 及A2 表示具有碳原子數2~20的間隔基，較佳為碳原子數2~12的脂肪族基，特佳為伸烷基。間隔基較佳為鏈狀，亦包含不鄰接的氧原子或硫原子。又，上述間隔基亦可具有取代基，可由鹵素原子(氟、氯、溴)、氰基、甲基、乙基取代。
M所表示的中介基例如可為一切習知的中介基，特佳為下述通式(II)所表示的基。
通式(II)：-(-W1 -L5 )n -W2 -
式中，W1 及W2 各獨立地表示二價的環狀脂肪族基、二價的芳香族基或二價的雜環基，L5 表示單鍵或連接基。連接 基的具體例子如上述式(IV)中L1 ~L4 所表示的基之具體例子、-CH2 -O-及-O-CH2 -。n表示1、2或3。
W1 及W2 例如為1,4-環己二基、1,4-伸苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5二基、1,3,4-噻二唑-2,5-二基、1,3,4-噁二唑基-2,5-二基、萘-2,6-二基、萘-1,5-二基、噻吩-2,5-二基、嗒-3,6-二基。於1,4-環己二基的情況，有反式體及順式體的立體異構物，可為任何之異構物，亦可為任意的比例的混合物。反式體係更佳的。W1 及W2 亦可各具有取代基。取代基例如為鹵素原子(氟、氯、溴、碘)、氰基、碳原子數1~10的烷基(甲基、乙基、丙基等)、碳原子數1~10的烷氧基(甲氧基、乙氧基等)、碳原子數1~10的醯基(甲醯基、乙醯基等)、碳原子數2~10的烷氧羰基(甲氧羰基、乙氧羰基等)、碳原子數2~10的醯氧基(乙醯氧基、丙醯氧基等)、硝基、三氟甲基、二氟甲基等。
以例示上述通式(II)所表示的中介基之基本骨架的較佳者。它們亦可被上述取代基所取代。
以下顯示上述通式(I)所表示的化合物之例子，惟本發明不受其所限定。而且，通式(I)所表示的化合物係可依照特表平11-513019號公報中記載的方法來合成。
如上所述，依據本發明第一態樣，較佳亦可使用圓盤狀液晶性化合物。圓盤狀液晶性化合物之例子包括各種文獻(C.Destrade等人，Mol.Crysr.Liq.Cryst.，第171冊，第111頁(1981)；C.Destrade等人，torxene derivatives，敘述於Mol.Cryst，第122冊，第141頁(1985)及Physics Lett.,A，第78冊，第82頁(1990)；B.Kohne等人，cyclohexane derivatives，敘述於Angew.Chem.第96冊，第70頁(1984)；及azacrown-base or phenylacetylene-base macrocycles，敘述於J.M.Lehn,J.Chem.Commun.第1794頁(1985)；J.Zhang等人，J.Am.Chem.Soc.第116冊，第2655頁(1994))中所記載的化合物。就圓盤狀液晶化合物的聚合而言，在特開平8-27284號公報中有記載。
圓盤狀液晶性化合物係以具有聚合性基而能夠藉由聚合來固定為佳。例如，可以考慮使圓盤狀液晶性化合物的圓 盤狀中心，與作為取代基之聚合性基結合之構造，但是使圓盤狀中心直接與聚合性基結合時，在聚合反應時保存配向係有困難的。因此，以在圓盤狀中心與聚合性基之間具有連結基的構造為佳。亦即，具有聚合性基之圓盤狀液晶性化合物，以下述式(III)所表示之化合物為佳。
通式(III)：D(-L-P)n
式中，D係圓盤狀中心，L係二價的連結基，P係聚合性基，n係4~12的整數。
上述式(III)中的圓盤狀中心(D)、二價的連結基(L)、以及聚合性基(P)之各自的較佳具體例，例如為特開2001-4837號公報記載的(D1)~(D15)、(L1)~(L25)、(P1)~(P18)，較佳可採用該公報中所記載之關於圓盤狀中心(D)、二價的連接基(L)及聚合性基(P)之內容。
本發明第二態樣之組成物，其較佳的係為包含一具有聚合性基的膽固醇液晶。而這是在市面上已經可以購得的，例如，Paliocolor LC242以及Paliocolor LC756均可從日本BASF取得。
本發明第二實施例之光學異方向性層之膽固醇螺旋節距係為120nm或更少，更佳的是100nm或更少，最佳的是90nm或更少。並沒有特別限定其較低的值。該光學異向性層的厚度係為500nm或更多，或者5μm或更少，較佳的是600nm或更多，或者4μm或更少，以及更佳的是700nm或更多，或者3μm或更少。膽固醇螺旋節距太厚在黑色的環境下則會造成漏光，而使得對比降低。光學異向性層太厚則會 使得偏光板的厚度也增加，而使得退化加快。相反的，太薄的光學異向性層，在上述的範圍之上，則會使得膜的厚度不一致。
本發明第二態樣之膽固醇螺旋節距係可以藉由其所添加的對掌性劑的種類與添加量來調整。為了減少膽固醇的厚度，必須選擇具有較大螺旋旋轉力的對掌性劑，並且增加對掌性劑的添加量。為了能夠添加大量對掌性劑，該對掌性劑必須含有至少一反應基。該反應基較佳的係為一乙烯不飽和鍵以及特別是(甲基)丙烯基。特別的是，可以使用EP1388538 A1第16與17頁所述之對掌性基。
在本發明第二態樣中，當該層係由膽固醇液晶組合物所塗佈而成時，可以使用無偏光的照射以形成光學異方向性層，其所獲得之光學異方向性層則為一負c-板，其在片上的法線方向具有光學軸，而沒有內面延滯的產生。另一方面，當在表面上係由液晶組成物所塗佈而成時，其可以利用偏光照射而使之形成光學異方向性層，其所獲得的光學異方向性層則為雙軸質而有內面延滯的產生。依據該第二態樣，其光學補償片均分別含有光學異方向性層，而可作為負c-板以及雙軸質。
本發明之光學異方向性層，其光學特性係為從呈+40°傾斜的方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，與從相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層平面之法線方向，從呈-40°傾斜方向入射波長λnm之光時所測定的遲滯值，係實質相等的。使用棒狀液晶化合物所形成之膜具有雙軸 的光學性，而且其必須與其棒狀分子在旋轉的膽固醇定向上予以配向或者在使該分子的角度逐漸的轉向厚度方向在一旋轉的雜合膽固醇定向上，然後在藉由偏光的照射扭曲該旋轉膽固醇定向或者旋轉雜合的膽固醇定向。例如有使用二色性液晶性聚合引發劑的方法(國際公開WO03/054111號公報)或使用分子內具有肉桂醯基等的光配向性官能基之棒狀液晶化合物的方法(特開2002-6138號公報)。本發明可以使用任何一種方法。
在第二態樣中，為了使所獲得的光學異方向性層可以作為負c-板，該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，而該光學異方向性層以相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層平面之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長λ nm之光時所測定的遲滯值，與從相對於以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層平面之法線方向，從呈-40°傾斜方向入射波長λ nm之光時所測定的遲滯值，係實質為零。該光學異方向性層所具有的光學特性，其係可以經由前述具有膽固醇相的化合物所形成的層而予以轉變，並利用非偏光予以照射。
於使用具有反應性基的碟狀液晶化合物之情況，可以水平配向、垂直配向及扭曲配向中任一種配向狀態來固定，但較佳為相對於薄膜的法線方向有對稱性者，更佳為水平配向。水平配向係指碟狀液晶化合物的中心之圓盤面與透明基板之水平面呈平行，但不要求嚴密的平行，於本說明書中係意味於水平面所成的傾斜角低於10°的配向。
本發明第一態樣之光學異方向性層的Re值係為5~250nm，更佳為10~100nm，特佳為20~80nm。Rth與透明基板的Rth之合計較佳為30~500nm，更佳為40~400nm，特佳為100~350nm。
本發明第二態樣之光學補償片具有0~70nm的正面遲滯值，相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層面之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長30至150nm之光時所測定的遲滯值。在該態樣中，其光學異方向性層係可作為雙軸質，該光學補償片較佳的係為具有20~70nm的正面延滯值，並且相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層面之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長50至150nm之光時所測定的遲滯值，還要更佳為前者30至60nm，後者為65至130nm。當光學異方向性層可以作為負c-板的態樣時，該光學補償片具有0~5nm的正面延滯值，以及相對於以面內之遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)的層面之法線方向，從呈+40°傾斜的方向入射波長20~60nm之光時所測定的遲滯值，其較佳的係前者為0~3nm，以及後者為25~50nm。
於將由液晶化合物所成的光學異方向性層作2層以上積層的情況中，就液晶化合物的組合而言並沒有特別的限定，可為完全由碟狀液晶化合物所成的層之積層體、完全由棒狀性液晶化合物所成的層之積層體、由碟狀液晶化合物所成的層與由棒狀性液晶化合物所成的層之積層體。又，各層的配向狀態之組合係沒有特別的限定，可為積層相同配向狀態的光學異方向性層，亦可為積層不同配向狀態的光學異方向 性層。
光學異方向性層較佳係為將一含有液晶化合物及下述聚合引發劑以及其它添加劑的塗布液塗佈在配向層之上而形成者。塗布液之調製時所使用的溶劑較佳係使用有機溶劑。有機溶劑的例子包含醯胺類(例如N,N-二甲基甲醯胺)、亞碸類(例如二甲亞碸)、雜環化合物(例如吡啶)、烴類(例如苯、己烷)、烷基鹵化物(例如氯仿、二氯甲烷)、酯類(例如醋酸甲酯、醋酸丁酯)、酮類(例如丙酮、甲基乙基酮)、醚類(例如四氫呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。烷基鹵化物及酮類係較佳的。可以併用兩種以上的有機溶劑。塗布液的塗佈可藉由習知的方法(例如壓出塗覆法、直接凹槽輥塗覆法、逆凹槽輥塗覆法、口模式塗覆法、線桿塗覆法)來實施。(美國專利第2681294號說明書)來塗佈而形成。亦可同時塗佈二以上的層。就同時塗佈的方法而言，美國專利第2761791號、同2941898號、同3508947號、同3526528號的各說明書及原崎勇次著塗佈工學、253頁、朝倉書店(1973)中有記載。
【液晶化合物的配向狀態之固定化】
為了生產本發明之光學補償片，經配向的液晶性分子較佳為維持固定的配向狀態。固定化較佳係藉由液晶性分子中所導入的反應性基之聚合反應來實施。聚合反應包括使用熱聚合引發劑的熱聚合反應與使用光聚合引發劑的光聚合反應。光聚合反應係較佳的。光聚合引發劑的例子包括α-羰基化合物(美國專利第2367661號、第2367670號的各說明書記載)、醯氧基醚(美國專利第2448828號說明書記載)、α- 烴取代芳香族偶姻化合物(美國專利第2722512號說明書記載)、多核醌化合物(美國專利第3046127號、第2951758號的各說明書記載)、三芳基咪唑二聚物與對胺基苯基酮的組合(美國專利第3549367號說明書記載)、吖啶及啡化合物(特開昭60-105667號公報、美國專利第4239850號說明書記載)及噁二唑化合物(美國專利第4212970號說明書記載)。
光聚合引發劑的使用量較佳為塗佈液之固體成分的0.01~20重量%，更佳為0.5~5重量%。液晶性分子的聚合所需的光照射較佳係使用紫外線。照射能量較佳為20mJ/cm2 ~50J/cm2 ，更佳100~800mJ/cm2 。為了促進光聚合反應，可在加熱條件下實施光照射。
【偏光照射所致的光配向(光誘發配向)】
在本發明的光學補償片中，亦可藉由偏光照射而產生上述光學異方向性層之面內遲滯值。該偏光照射亦可與上述配向固定化時的光聚合程序同時地進行，亦可先進行偏光照射然後再以非偏光照射進行固定化，也可先以非偏光照射來固定化後再進行偏光照射。為了得到大的遲滯值，較佳為僅偏光照射或先作偏光照射。偏光照射較佳為在氧濃度0.5%或以下，於惰性氣體環境下進行。照射能量較佳為20mJ/cm2 ~10J/cm2 ，更佳為100~800J/cm2 。照度較佳為20~1000mW/cm2 ，更佳為50~500mW/cm2 ，特佳為100~350mW/cm2 。關於藉由偏光照射所硬化的液晶性化合物之種類，並沒有特別的限制，較佳為具有反應性基和乙烯不飽和基的液晶性化合物。
再者，用於顯示偏光照射所致的光配向而產生的面內遲滯值之光學異方向性層，在光學補償VA模式的液晶顯示裝置方面係特別優良的。
為了生產本發明之光學補償片，在將液晶化合物塗佈至一特定具有液晶組合物的聚合層表面後，並且在該層經過離子照射硬化後，該層較佳的表面溫度係調整為70~160℃。藉由硬化的過程將表面溫度調整，在聚合層的表面反應性基的移動活化，以便讓形成液晶組成物的分子反應比率與在聚合層中具有反應性基的分子分子反應比率，並使之提升而增加其之間的黏合性。該膜表面溫度較佳的係為高於包含有聚合層的聚合化合物的玻璃表面溫度1~30℃，從活化分子移動的觀點，其較佳的是高於5~25℃。藉由硬化反應而使得膜表面溫度高於點聚合化合物的玻璃轉移溫度，其分子的移動係特別地改變。該膜的表面溫度可以在硬化步驟之前藉由支持液晶組成物層之基板上背表面放置一溫差電偶，直接測量該層的膜表面溫度較佳的係可直接使用非接觸性輻射溫度測量儀予以測量。
【水平配向劑】
至少一種下列式(1)、(2)或(3)表示的化合物，可以加入用以形成光學異方向層的組成物中，其係用來促使液晶分子的水平化。本發明中的「水平配向」，當在棒狀液晶的情況，係指分子長軸與透明基板的水平面成平行，而於圓盤狀液晶的情況，係指圓盤狀液晶化合物的中心之圓盤面與透明基板的水平面成平行，並不要求嚴密的平行。於本說明書中， 係意味與水平面所成的傾斜角低於10度的配向者。傾斜角較佳為0~5度，更佳0~3度，特佳0~2度，最佳0~1度。
前述的式(1)~(3)將會在以下詳細說明。
在該式中，式中，R1 、R2 及R3 各獨立地表示氫原子或取代基，以及X1 、X2 及X3 表示單鍵或二價連接基。
在該式中，R係表示一取代基，m係為0~5的整數。當m為2或更多時，複數的R可以是相同或者彼此不同。
在該式中，R4 、R5 、R6 、R7 、R8 及R9 各獨立地表示氫原子或取代基。
可以使用在本發明之水平配向劑例子中，其包括在日本專利公開第2005-099248號(Tokkai)以及在該專利文獻中所提及之化合物製備方法。
式(1)、(2)或(3)表示之化合物的量較佳為0.01~20重量%，更佳的為0.01~10重量%，最佳的為0.02~1重量%。至於水平配向劑可單獨使用選自通式(1)~(3)所表示的化合物，亦可以組合使用二種以上選自通式(1)~(3)所表示的化合物。
【配向層】
為了使液晶分子配向(理想的混合配向)，利用高分子層作為配向層。可以運用在本發明之配向層，係可由有機化合物摩擦所形成之層(較佳的係為一聚合物)，並利用氣相沈積使所形成之層有微細的紋路，或者藉由Langmuir-Blodgett薄膜製造方法以沈積有機化合物(例如，亞米迦-23酸、雙十八基甲基氯化銨以及十八酸甲酯)。隨後利用電場、磁場或者是光照射等已知方式使配向層成為定向。而摩擦處理則可以使用紙或布以任何的方向摩擦聚合層的表面。
該配位層可藉由浸塗法、氣刀塗佈法、簾幕塗佈法、輥塗法、線棒塗佈法、凹槽輥塗佈法或擠壓塗佈法(美國專利第2681294號說明書)來塗佈而形成。就同時塗佈的方法而言，美國專利第2761791號、同2941898號、同3508947號、同3526528號的各說明書及原崎勇次著塗佈工學、253頁、朝倉書店(1973)中有記載。
在本發明中如配向層，其較佳的係使用塗佈或乾燥含有至少一聚合化合物來形成，而更佳的係使用塗佈或乾燥含有至少一聚合化合物以及一種含有20質量%或更多水之溶劑組成物的溶液。該配向層較佳的係使用一聚合溶液來形成。其所應用的聚合化合物形式可藉由液晶化合物的定向(特別是傾斜角度)來做決定。例如，一種不會降低表面能量的聚合物，其可以選來作為一般的配向層製備，並且可以用來使液晶化合物水平配向。在許多提到液晶晶胞或光學補償片的文獻中提到聚合物的例子。較佳的例子係包含聚乙烯醇或經過修飾的聚乙烯醇；聚丙烯酸或者與聚丙烯酸的共聚物；聚乙烯吡咯烷酮；以及纖維素或經修飾的纖維素。任何一種較佳的配向層係包含一聚合性基，以作為增加在配向層以及在配向層表面上的光學異方向性層之間的黏合性，並且可以避免光學異方向性層從透明基板上剝離。具有聚合性基的聚合物係可選自於具有重複基的聚合物，其係在側鏈上具有聚合性基，並且該聚合物係具有作為取代基的環狀基。其較佳的係使用配向層可以在液晶化合物的介面上形成一化學鍵結。而其較佳的例子是使用聚乙烯醇來作為配向層。如同日本專利公開第9-152509號(Tokkaihei)所述，其係使用氯酸或karenz MOI(Showa Denko k.k.的產品)等具有丙烯基以介入其側鏈。配向層的厚度較佳為0.01~5μm，更佳為0.05~2μm。
根據本發明之光學異方向性層，其可產生一暫時的定向配向層，並且可藉由感壓黏合劑將之轉移至透明基板上，但 從產率的觀點看來，其較佳的製程不需包含轉移步驟。
【透明基板】
根據本發明作為光學異方向性層的透明基板，較佳的透光率不可少於80%。透明基板的厚度較佳係10~500μm，更佳20~200μm，特佳35~110μm。
透明基板的玻璃轉移溫度(Tg)可依照使用目的而適當地決定。該樹脂的玻璃移転溫度較佳係在70℃以上的範圍內，更佳係75℃~200℃，特佳係80℃~180℃。若採用該範圍的樹脂，則耐熱性與成形加工性係高度地平衡，故係較宜的。
透明基板的Re較佳為調整在-200~100nm的範圍內，而且Rth在-100~100nm的範圍內。Re更佳為-50~30nm，特佳為-30~20nm。纖維素酯薄膜的雙折射率(△n：nx-ny)較佳係在0~0.02的範圍內。又，纖維素酯薄膜在薄膜的厚度方向的遲滯值{(nx+ny)/2-nz}較佳係在0~0.04的範圍內。於本說明書中，負的Re係指透明基板面內遲相軸係在TD方向，負的Rth係指厚度方向的折射率係比面內平均折射率還大。
構成透明基板的聚合物之例子包括纖維素酯(例如乙酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素)、聚烯烴(例如原冰片烯系聚合物)、聚(甲基)丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚酯及聚碸、原冰片烯系聚合物。從低雙折射性的觀點看，纖維素酯及原冰片烯系係較宜的，市售的原冰片烯系聚合物可使用ARTON(JSR(股)製)、ZEOROR(日本ZEON( 股)製)。
特別地在使用作為偏光板的保護膜時，纖維素酯係較佳的，纖維素的低級脂肪酸酯係更佳的。低級脂肪酸係指碳原子數6以下的脂肪酸。碳原子數較佳為2(乙酸纖維素)、3(丙酸纖維素)或4(丁酸纖維素)。亦可使用乙酸丙酸纖維素或乙酸丁酸纖維素般之混合脂肪酸酯。於纖維素的低級脂肪酸酯中，更佳為乙酸纖維素。纖維素酯的醯基取代度較佳係2.50~3.00，更佳2.75~2.95，特佳2.80~2.90。
纖維素酯的黏度平均聚合度(DP)較佳為250以上，更佳290以上。又，纖維素酯經凝膠滲透層析術所測得的Mw/Mn(Mw係重量平均分子量，Mn係數量平均分子量)之分子量分布係窄者較佳。Mw/Mn之值較佳係1.0~5.0，更佳1.3~3.0，特佳1.4~2.0。
於纖維素酯中，纖維素的第2位置、第3位置及第6位置的羥基並非被均等取代，而是第6位置的取代度有變小的傾向。於本發明中，纖維素酯的第6位置取代度較佳係與第2位置及第3位置相同之程度或在其以上。相對於第2位置、第3位置及第6位置的取代度之合計，第6位置取代度的比例較佳係30~40%。第6位置取代度的比率較佳係31%以上，特佳32%以上。第6位置的取代度較佳係0.88以上。纖維素的第6位置除乙醯基外亦可以碳數3以上之醯基(例如丙醯基、丁醯基、戊醯基、苯甲醯基、丙烯醯基)來取代。各位置之取代度可以藉由NMR來測定。第6位置取代度高的纖維素酯係可參照特開平11-5851號公報的段落編號 0043~0044中記載的合成例1、段落編號0048~0049中記載的合成例2以及段落編號0051~0052中記載的合成例3來合成。
為改善機械物性或提高乾燥速度時，在纖維素酯薄膜中可添加可塑劑。可塑劑可使用磷酸酯或羧酸酯。磷酸酯的例子包括磷酸三苯酯(TPP)及磷酸三甲苯酯(TCP)。羧酸酯例如酞酸酯及檸檬酸酯為典型例。酞酸酯之例子包括酞酸二甲酯(DMP)、酞酸二乙酯(DEP)、酞酸二丁酯(DBP)、酞酸二辛酯(DOP)、酞酸二苯酯(DPP)及酞酸二乙基己酯(DEHP)。檸檬酸酯之例子包括鄰乙醯基檸檬酸三乙酯(OACTE)及鄰乙醯基檸檬酸三丁酯(OACTB)。其它羧酸酯之例子包括油酸丁酯、亞油酸甲基乙醯酯、癸酸二丁酯、各種偏苯三酸酯。較佳為使用酞酸酯系可塑劑(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)。特佳為DEP及DPP。可塑劑之添加量較佳係纖維素酯量的0.1~25質量%，更佳1~20質量%，特佳3~15質量%。
亦可在纖維素酯薄膜中添加抗劣化劑(例如抗氧化劑、過氧化物分解劑、自由基抑制劑、金屬惰性化劑、酸捕獲劑、胺)。關於抗劣化劑，在特開平3-199201號、同5-1907073號、同5-194789號、同5-271471號、同6-107854號各公報中有記載。抗劣化劑之添加量較佳係為調製的溶液(塗液)之0.01~1質量%，更佳0.01~0.2質量%。添加量若小於0.01質量%，則幾乎看不到抗劣化劑的效果。添加量若大於1質量%，則有抗劣化劑流出(滲出)到薄膜表面的情況。特佳的抗劣化劑之例子為丁基化羥基甲苯(BHT)、三苯甲胺(TBA) 。再者，為了防止光導管化，亦可添加極少量的染料。從透射率的觀點看，較佳為調整種類和量，以使得波長420nm之光的透射率成為50%以上。染料的添加量較佳係0.01ppm~1ppm。
於纖維素酯薄膜中，為了控制Re遲滯值或Rth遲滯值，可添加遲滯值控制劑。就相對於100質量份纖維素酯而言，遲滯值控制劑較佳係以0.01~20質量份的範圍使用，更佳係以0.05~15質量份的範圍使用，特佳係以0.1~10質量份的範圍使用。亦可併用二種類以上的遲滯值控制劑。遲滯值控制劑在國際公開WO01/88574號、國際公開WO00/2619號的各小冊、特開2000-111914號、同2000-275434號的各公報有記載。
可使用含纖維素酯及其它成分的溶液當作塗佈，藉由溶劑流延法來製造纖維素酯薄膜。塗液係流延在轉筒或帶子上，使溶劑蒸發而形成薄膜。流延前之塗液以調整固體成分量為10~40重量%之濃度較佳，18~35重量%之濃度為更佳。亦可流延2層以上的塗液。轉筒或帶子的表面較佳係被理成鏡面狀態。
有關溶劑流延法中的流延及乾燥方法，在美國專利第2336310號、同2367603號、同2492078號、同2492977號、同2492978號、同2607704號、同2739069號、同2739070號、英國專利640731號、同736892號的各說明書、特公昭45-4554號、同49-5614號、特開昭60-176834號、同60-203430號、同62-115035號的各公報中有記載。
塗液以在表面溫度為10℃以下之轉筒或帶子上流延較佳。流延後吹風2秒以上予以乾燥較佳。而且，可採用使所得到的薄膜自轉筒或帶子上剝取，再於100至160℃逐漸改變溫度的高溫風中乾燥，使殘留溶劑蒸發之方法(特公平5-17844號公報記載)。藉由該方法時可縮短自流延開始至剝取為止的時間。為了實施該方法時，於流延時轉筒或帶子之表面溫度中必須能使塗液膠化。於使數個纖維素酯溶液流延的情況中，可自基板行進方向之間隔中所設置的數個流延口分別流延出各含有纖維素酯的溶液，邊使積層邊製作薄膜(特開昭61-158414號、特開平1-122419號、及特開平11-198285號各公報記載)。而且，亦可經由2個流延口來使流延纖維素酯溶液以製作薄膜化(特公昭60-27562號、特開昭61-94724號、特開昭61-947245號、特開昭61-104813號、特開昭61-158413號及特開平6-134933號各公報中記載)。亦可採用使高黏度纖維素酯溶液之流延以低黏度纖維素酯溶液包住，使該高黏度和低黏度之纖維素酯溶液同時被壓出的纖維素酯薄膜之流延方法(特開昭56-162617號公報記載)。
纖維素酯薄膜更可經拉伸處理來調整遲滯值。拉伸倍率較佳係在3~100%的範圍內。較佳為拉幅機拉伸。為了高精度地控制遲相軸，左右之拉幅機抓取速度及脫離時間點的差異較佳為儘可能地小。拉伸處理在國際公開WO01/88574號小冊的第37頁第8行~第38頁第8行中有記載。
可對於纖維素酯薄膜施予表面處理。表面處理例如為電 暈放電處理、輝光放電處理、火炎處理、酸處理、鹼處理及紫外線照射處理。從保持薄膜的平面性之觀點看，表面處理中較宜使纖維素酯薄膜的溫度在Tg(玻璃轉移溫度)以下，具體地在150℃以下。
於藉由製膜來製作時，纖維素酯薄膜的厚度係可藉由模唇流量和線速、或是拉伸或壓縮來調整。由於透濕性係隨著所使用的主原料而不同，故藉由厚度的調整可使偏光板的保護膜在較佳的透濕性範圍內。又，於藉由製膜來製作時，上述纖維素酯薄膜的自由體積係可藉由乾燥溫度和時間來調整。於該情況中，由於透濕性亦隨著所使用的主原料而不同，故藉由自由體積的調整可使保護膜在較佳的透濕性範圍內。纖維素酯薄膜的親疏水性可藉由添加劑來調整。於自由體積中添加親水的添加劑可提高透濕性，相反地若添加疏水性添加劑則可降低透濕性。藉由如此種種的方法，調整纖維素酯薄膜的透濕性，可使偏光板的保護膜在較佳的透濕性範圍內，可使光學異方向性層的基板兼任偏光板的保護膜，可廉價地以高生產性製造具有光學補償能力的偏光板。
【偏光板】
本發明之液晶顯示裝置所使用的偏光板係由偏光膜與挾持該偏光膜的一對保護膜所構成。偏光膜例如為碘系偏光膜、使用二色性染料的染料系偏光膜或聚烯系偏光膜。碘系偏光膜及染料系偏光膜一般而言可使用聚乙烯醇系薄膜來製造。保護膜的種類並沒有特別的限定，可使用乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、丙酸纖維素等的纖維素酯類、聚碳酸酯 、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯等。透明保護膜通常通常以捲筒形態來供給，對於長條狀的偏光膜，較佳為使長度方向成一致的方式，連續地貼合。此處，保護膜的配向軸(遲相軸)可為任一方向。又，保護膜的遲相軸(配向軸)與偏光膜的吸收軸(拉伸軸)之角度亦沒有特別的限定，可依照偏光板的目的而適當設定。
偏光膜與保護膜可藉由水系黏著劑來貼合。水系黏著劑中的黏著劑溶劑係藉由擴散在保護膜中而乾燥。保護膜的透濕性若高時，則愈高時乾燥愈快而提高生產性，但若過高時，則在液晶顯示裝置的使用環境(高濕下)下，由於水分進入偏光膜中而降低偏光能力。光學補償片的透濕性係由聚合物薄膜(及聚合性液晶化合物)的厚度、自由體積或親疏水性等來決定。偏光板的保護膜之透濕性較佳係在100~1000(g/m2 )/24小時的範圍內，更佳在300~700(g/m2 )/24小時的範圍內。
於本發明中，為了薄型化等之目的，偏光膜的保護膜中之一亦可兼任異方向性層的基板，而且亦可為光學異方向性層本身。從防止光學軸的偏位或灰塵等異物之侵入的觀點看，光學異方向性層與偏光膜較佳係被固定。於該固定積層中，例如可採用經由透明接著層的接著方式等之適宜方式。
該接著劑等的種類並沒有特別的限定，但從防止構件的光學特性變化等之點看，較佳為在接著處理時的硬化或乾燥時，不需要高溫程序者。較佳為不需要長時間的硬化處理或乾燥時間者。從這些觀點看，較佳為使用親水性聚合物系接 著劑或黏著層。
亦可使用於偏光膜的一面或兩面上形成以上述保護膜為基準的耐水性等各種目的之保護膜、以防止表面反射等為抗反射層或/及防眩處理層等適宜機能層的偏光板。上述抗反射層可適宜地形成當作例如氟系聚合物的塗層或多層金屬蒸鍍膜等的光干涉性膜等。又，防眩處理層的形成亦可藉由例如含微粒子的樹脂塗佈層或壓紋加工、磨砂加工或蝕刻加工等適宜的方式來賦予表面微細凹凸構造等，而使得表面反射光能被適當地擴散。
再者，於上述微粒子中，例如可使用平均粒徑為0.5~20μm的矽石或氧化鈣、氧化鋁或二氧化鈦、氧化鋯或氧化錫、氧化銦或氧化鎘、氧化銻等的具有導電性的無機系微粒子、或聚甲基丙烯酸甲酯或聚胺甲酸酯等的適當聚合物所組成的交聯或未交聯之有機系微粒子等適宜者中的一種或二種以上。又，上述接著層和黏著層亦可含有該些微粒子而顯示光擴散性。
本發明中由保護膜、偏光膜及透明基板所構成的偏光板之光學性質及耐久性(短期、長期保存性)較佳為具有與市售之SUPERHI對比品(例如、株式会社Sanritz公司製HLC2-5618等)同等以上的性能。具體地，可見光透射率係在42.5%以上，偏光度({(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}≧0.9995(其中Tp係平行透射率，Tc係正交透射率)，於溫度60℃、濕度90%RH的環境下500小時及於80℃、乾燥環境下500小時間放置時，其之前後的透光率之變化率以絕對值為基準係3%以下， 較佳1%以下，偏光度的變化率以絕對值為基準係1%以下，較佳0.1%以下。
本發明中所可使用液晶顯示裝置之顯示模式並沒有特別的限定，但較佳為VA模式。再者，本發明中所可使用的液晶顯示裝置係不有效於上述顯示模式的態樣，而且亦有效於STN模式、TN模式、OCB模式的態樣。
【VA模式液晶晶胞】
本發明之液晶晶胞較佳為VA模式。VA模式之液晶晶胞可藉由在磨擦排列下，在上下基板之間安置例如△n為0.0813及△ε為約-4.6之具有負介電各向異性之向列液晶材料而製備以得到指標，其表示約89°之液晶分子排列方向或所謂之傾斜角。在本發明中，液晶層的厚度d可調整為3.5μm或3.5左右。因白色狀態之亮度係由厚度d與折射率各向異性△n之積△n．d控制，為了得到最大亮度，較佳為將液晶層的厚度d選擇在2~5μm(2000~5000nm)之範圍內，以及△n的範圍在0.060~0.085之間。
液晶晶胞的上下基板在其內側表面有一透明電極，其中在未有電壓輸入該電極的非操作的狀態下，其液晶層的液晶晶胞係垂直的配向基板表面，因此偏光就能穿過液晶基板而不會被改變。因為液晶晶胞在上偏光板37的吸收軸以及下偏光板36的吸收軸幾乎是彼此交叉的，因此光不能穿過該偏光板。另一方面，VA模式的液晶顯示裝置在非操作的狀態下可以得到理想的黑色狀態。相反的在操作狀態時，該液晶分子係傾斜於基板表面的平行方向，以便讓光透過該液晶 面版而可以使偏光的狀態改變，而可以使之通過偏光板。
在前述的例子中，係使用具有負型介電異方向性以及垂直方向電場的液晶分子，因為該電場係運用於上下基板之間，另外其亦可使用置放於基板上的具有正型介電異方向性電極，該電場係平行於基板。
VA模式的特徵在於其快速反應與高對比。但是確有一個問題，其在斜角方向的對比不足，雖然正面視角的對比相當高。液晶晶胞在黑色狀態下係為垂直於基板表面，以便讓液晶晶胞在正視角時無雙折射並具有低穿透性與高對比性。然而該液晶分子則在斜角形成雙折射。另外，上下偏光板的吸收軸彼此交叉垂直90°角，但在斜角時卻會變成大於90°角。由於這樣的緣故，液晶顯示裝置在斜角時則會有漏光的情況發生，而使得對比降低。為了克服這樣的問題，本發明係採用至少一種具有預定光學特性的光學異方向性層，並將其置放於透明基板上。
在白色狀態下，VA模式裝置的液晶分子係為傾斜，而其雙折射現象在斜角方向與在正面方向會不一樣，且其所產生的亮度與色調亦為不同。為了克服這個問題，其較佳的係使用多域系統。所謂的多域系統指的是其單一像素的結構可以在各個不同的區域形成不同的定向。例如，基於多域系統的VA模式晶胞，單一像素在多個區域不同的電壓下其液晶分子會有不同的斜角。在多域系統上的液晶晶胞會依據其所應用電壓的不同而變換其斜角，而可以得到平均的視角特性。一複數區域的單一像素之液晶分子定向不同方向上，其可 以藉由縫隙電極或投射電極來形成，並改變其電場方向或產生非固定的電場方向。增加區域的數目可以使得其視角在所有方向均可以有良好效果，但是卻會減少在白色狀態的光穿透率，因此四等分區域是較佳的。
在VA模式的液晶顯示裝置中，通常不添加用來使TN模式液晶分子旋轉的對掌性劑，因為對掌性劑會降低其動態的反應，但卻會減少定向的失敗。當定向分開時，液晶分子對於區域的分佈並非如此敏感。由於在正常黑色的顯示，其黑色的狀態不能維持，因而會有亮度降低的問題。而添加對掌性劑則會使得液晶進行區域的拉伸。
【實施方式】
以下舉出實施例以更具體說明本發明。以下實施例中所示的材料、試藥、物質量和其比例、操作等只要脫離本發明意旨，則可適當地變更。因此，本發明的範圍不受限於以下的具體例子。
(透明基板S-1的製作)
使用市售四乙酸纖維素薄膜FujitecTD80UF(富士照相軟片(股)製，Re=3nm,Rth=50nm)當作透明基板S-1。
(透明基板S-2的製作)
將下述組成物投入混合槽中，邊加熱邊攪拌，使各成分溶解，以調製乙醯纖維素溶液。
使用三層共流延模頭，將所得到的內層用塗液及外層用塗液流延在經冷卻到0℃的轉筒上。自轉筒剝取殘留溶劑量70質量%的薄膜，兩端以針拉幅器固定，使運送方向的拉伸比成為110%，邊運送邊在80℃乾燥，再者於殘留溶劑量成為10%時，在110℃乾燥。然後，在140℃的溫度乾燥30分乾燥，以製作殘留溶劑0.3質量%的乙酸纖維素薄膜(外層： 3μm，內層：74μm，外層：3μm)，使用當作透明基板S-2。所得到的薄膜之光學特性為Re=8nm、Rth=82nm。
(配向層用塗布液AL-1的調製)
調製下述的組成物，藉由孔徑30μm的聚丙烯製過濾器來過濾，使用其當作配向層用塗布液AL-1。在這裡所使用經過修飾的聚乙烯醇係在日本專利公開第9-152509號所述。
(光學異方向性層用塗布液LC-1的調製)
調製下述的組成物後，藉由孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾，使用其當作光學異方向性層用塗布液LC-1。 LC-1-1的合成係依據EP1388538A，第21頁所述之方法予以合成。
(光學異方向性層用塗布液LC-2的調製)
調製下述的組成物後，藉由孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾，使用其當作光學異方向性層用塗布液LC-2。LC-2-1按照Angew.Makromol.Chem.誌、第183卷、第45頁(1990年)中記載的方法來合成。LC-2-2藉由從EP1174411B1號記載的方法所合成的4-(6-丙烯醯氧基己氧基)苯甲酸與4-丙基環己基酚(關東化學製)進行縮合而合成。LC-2-3藉由從EP1174411B1號記載的方法所合成的4-(6-丙烯醯氧基己氧基)苯甲酸與從WO/2001040154A1號記載的方法所合成的4-羥基-4’-(2-甲基丁基)聯苯基進行縮合而合成。LC-2-4藉由EP1389199A1記載的方法來合成。LC-2-5係將丙烯酸酯羥基丙酯(Aldrich公司製)作甲磺醯化後，與4-丙基環己基酚(關東化學製)反應，接著附加硫化氫而合成 。LC-2-6係將4-丙基環己基酚(關東化學製)作三氟甲磺酸化後，藉由苯基佛爾酮酸經由鈴木偶合反應而成為聯苯基體。進一步地，藉由異丁酸氯化物和氯化鋁將苯基的第4’位置作醯後，藉由溴將羰基的α位置之碳作溴化，接著藉由鹼使成為羥基而合成。
(光學異方向性層用塗布液LC-3的調製)
調製下述的組成物後，藉由孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾，使用其當作光學異方向性層用塗布液LC-3。
(光學異方向性層用塗布液LC-4的調製)
調製下述的組成物後，藉由孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾，使用其當作光學異方向性層用塗布液LC-4。
(偏光UV照射裝置POLUV-1)
偏光UV照射裝置其係使用紫外線照射微波誘發放射系統裝置，其係使用D-bulb作為UV光源，其波長為350~400nm(light hammer 10，240W/cm，Fusion UV系統)金屬線相位光柵偏光濾鏡(ProFlux PPL02高穿透型Moxtek產品)在距離表面10公分處照射。該裝置的最大亮度為400mW/cm2 。
(纖維素酯薄膜的一面皂化處理)
使纖維素酯薄膜通過溫度60℃的介電式加熱輥，將薄膜表面溫度升溫到40℃後，使用桿塗布器以14ml/m2 塗佈下述所示組成的鹼溶液。然後，在被加熱到110℃的蒸汽式遠紅外線加熱器((股)Noritake公司製)下滯留10秒鐘後，使用相同的桿塗布器以3ml/m2 塗佈純水。此時的薄膜溫度係40℃。其次，藉由噴淋式塗佈機來水洗及藉由空氣刀來除水，重複3次後，在70℃的乾燥區中滯留2秒鐘使乾燥。
C16 H33 O(CH2 CH2 O)10 H (SF-1)
[實施例1-1]
使用上述的一面皂化處理法對於透明基板S-1的一面進行皂化處理後，在其上用#14的線桿塗布器塗佈配向層用塗布液AL-1，於60℃的溫風中60秒、再於90℃的溫風中150秒乾燥以形成厚度1.0μm的配向層。接著，以相對於透明基板的遲相軸方向將所形成的配向層作摩擦處理後，在其上用#8的線桿塗布器塗佈光學異方向性層用塗布液LC-1，於100℃加熱乾燥熟成2分鐘，以形成具有均一液晶相的光學異方向性層。再者，於熟成後立刻對於光學異方向性層，在氧濃度0.3%以下的環境下，使用POLUV-1，以偏光板的透射軸成為透明基板的遲相軸方向之方式，照射偏光UV(照度200mW/cm2 、照射量200mJ/cm2 )，而製作實施例1-1的光學補償片。光學異方向性層在固定化後，即使升溫也不顯示液晶相。光學異方向性層的厚度係3.4μm。
[實施例1-2]
使用上述的一面皂化處理法對於透明基板S-2的一面進行皂化處理後，在其上用#14的線桿塗布器塗佈配向層用塗布液AL-1，於60℃的溫風中60秒、再於90℃的溫風中150秒乾燥以形成厚度1.0μm的配向層。接著，以相對於透明基板的遲相軸方向將所形成的配向層作摩擦處理後，在其上用#4的線桿塗布器塗佈光學異方向性層用塗布液LC-1，於100℃加熱乾燥熟成1分鐘，以形成具有均一液晶相的光學異方向性層。再者，於熟成後立刻對於光學異方向性層，在氧濃度0.3%以下的環境下，使用POLUV-1，以偏光板的透射軸成為透明基板的遲相軸方向之方式，照射偏光UV(照度200mW/cm2 、照射量200mJ/cm2 )，而製作實施例1-2的光學補償片。光學異方向性層在固定化後，即使升溫也不顯示液晶相。光學異方向性層的厚度係1.7μm。
[比較實施例1-1]
使用上述的一面皂化處理法對於透明基板S-1的一面進行皂化處理後，在其上用#14的線桿塗布器塗佈配向層用塗布液AL-1，於60℃的溫風中60秒、再於90℃的溫風中150秒乾燥以形成厚度1.0μm的配向層。接著，以相對於透明基板的遲相軸方向將所形成的配向層作摩擦處理後，在其上用#3的線桿塗布器塗佈光學異方向性層用塗布液LC-2，於60℃加熱乾燥熟成1分鐘，以形成具有均一液晶相的光學異方向性層。再者，於熟成後立刻對於光學異方向性層，在氧濃度0.3%以下的環境下，使用POLUV-1，以偏光板的透射軸成為透明基板的遲相軸方向之方式，照射偏光UV(照度 200mW/cm2 、照射量200mJ/cm2 )，而製作比較實施例1-1的光學補償片。光學異方向性層在固定化後，即使升溫也不顯示液晶相。光學異方向性層的厚度係1.3μm。
(乾密接)
藉由十字切割法，目視觀察有無剝落，進行下述的3等級評價。
○：幾乎沒有看到剝落
△：看到10%以上的剝落
×：看到50%的剝落
(濕密接)
將24×36mm的樣品浸漬在60℃的熱水中5分鐘，目視觀察有無剝落，進行下述的3等級評價。
○：幾乎沒有看到剝落
△：看到10%以上的剝落
×：看到50%的剝落
(遲滯值的測定)
藉由KOBRA 21ADH(王子計測機器(股)製)，以589nm時的正面遲滯值Re和遲相軸當作回轉軸，測定±40度樣品傾斜時的遲滯值Re(40)、Re(-40)。本發明光學異方向性層的遲滯值是由基板到光學補償片的遲滯值來決定其每一個角度。
實施例1-1與1-2及比較例1-1的密接評價結果係示於表1-1中，實施例1-1及1-2和比較例1-1的光學異方向性層之遲滯值測定結果係示於表1-2中。
(附光學補償片的偏光板之製作)
將本發明之實施例1-1與1-2及比較例1-1之光學補償片和光學異方向性層的積層體及市售的FujitecTD80UF(富士照相軟片(股)製，Re=3nm,Rth=50nm)浸漬在55℃、1.5N的氫氧化鈉水溶液中2分鐘。接著，在室溫的水洗浴槽中洗淨，在30℃使用0.1N的硫酸來中和。將其再度在室溫的水洗浴槽中洗淨，再於100℃的溫風中乾燥。然後，進行水洗、中和處理，將二片已皂化的薄膜當作偏光板的保護膜，使用聚乙烯醇系黏著劑，藉由輥對輥，而黏貼於偏光膜的兩面，以製作一體型偏光板。本發明的第一態樣之實施例係皆生產性優良、光學異方向性層顯示良好的面狀。比較例者不僅密接性不足，而且配向層塗布前之片面皂化處理會造成生產性的降低，且發生污染偏光板加工時的皂化浴等之問題。
[實施例1-3] (VA-LCD液晶顯示裝置的製作)
剝離市售的VA-LCD(SyncMaster 173P，三星電子公司製)之上下側偏光板，藉由黏著劑在上側貼合一般的偏光板，在下側貼合本發明第一態樣的實施例之實施例1-1中所製作的附光學補償片的偏光板，以使光學異方向性層成為在液晶胞基板玻璃面的方式，而製作本發明的液晶顯示裝置。所製作的液晶顯示裝置之截面示意圖及各層的光學軸之角度關係一併示於第5圖中。在5圖中，41係偏光層，42係透明基板，43係配向層，44係光學異方向性層(以41~44構成本發明第一態樣的光學補償片)，45係偏光板保護膜，46係液晶胞用玻璃基板，47係液晶胞，及48係感壓黏著劑層。又，偏光層41中的箭號表示吸收軸的方向，光學異方向性層44或保護膜45中的箭號表示遲相軸的方向，圓圈表示箭號相對於紙面的法線方向。
(VA-LCD液晶顯示裝置的評價)
藉由視角測定裝置(EZ Contrast 160D,ELDIM公司製)來測定所製作的液晶顯示裝置之視角特性。再者，特別地在傾斜45度方向亦藉由目視來評價。實施例1-3之由EZ Contrast所測定的對比特性係顯示於第6圖中，目視評價結果係顯示於表1-3中。
[實施例2-1]
使用上述的一面皂化處理法對於透明基板S-1的一面進行皂化處理後，在其上用#14的線桿塗布器塗佈配向層用塗布液AL-1，於60℃的溫風中60秒、再於90℃的溫風中150秒乾燥以形成厚度1.0μm的配向層。接著，以相對於透明基板的遲相軸方向將所形成的配向層作摩擦處理後，在其上用#8的線桿塗布器塗佈光學異方向性層用塗布液LC-3，於100℃加熱乾燥熟成2分鐘，以形成具有均一液晶相的光學異方向性層。再者，於熟成後立刻對於光學異方向性層，在氧濃度0.3%以下的環境下，使用POLUV-1，以偏光板的透射軸成為透明基板的遲相軸方向之方式，照射偏光UV(照度200mW/cm2 、照射量200mJ/cm2 )，而製作實施例2-1的光學補償片。光學異方向性層在固定化後，即使升溫也不顯示液晶相。光學異方向性層的厚度係3.4μm。
[實施例2-2]
除了將實施例2-1中的光學異方向性層用塗布液LC-3替換成光學異方向性層用塗布液LC-4以外，係與實施例2-1同樣地進行，以製作光學補償片。
[比較例2-1]
除了將實施例2-1中的光學異方向性層用塗布液LC-3替 換成光學異方向性層用塗布液LC-1以外，係與實施例2-1同樣地進行，以製作光學補償片。
[實施例2-3]
除了將實施例2-1中用於塗佈光學異方向性層用塗布液LC-3的線桿塗布器換成#4，並且將POLUV-1偏光濾片柵網去除外，係與比較實施例2-3同樣地進行，以製作光學補償片。該光學異方向性的厚度為1.7μm。
[實施例2-4]
除了將實施例2-2中用於塗佈光學異方向性層用塗布液LC-4的線桿塗布器換成#4，並且將POLUV-1偏光濾片柵網去除外，係與比較實施例2-4同樣地進行，以製作光學補償片。該光學異方向性的厚度為1.7μm。
[比較例2-2]
除了將實施例2-1中用於塗佈光學異方向性層用塗布液LC-1的線桿塗布器換成#4，並且將POLUV-1偏光濾片柵網去除外，係與比較實施例2-2同樣地進行，以製作光學補償片。該光學異方向性的厚度為1.7μm。
(遲滯值測定)
藉由KOBRA 21ADH(王子計測機器(股)製)，以589nm時的正面遲滯值Re和遲相軸當作回轉軸，測定±40度樣品傾斜時的遲滯值Re(40)、Re(-40)。
(膽固醇螺旋節距測定)
膽固醇螺旋節距測定係使用穿透式電子顯微鏡予以測定。
實施例2-1~2-4及比較例2-1與2-2的遲滯值與膽固醇螺旋節距測定結果係示於表2-1中。
(附光學補償片的偏光板之製作)
將本發明之實施例2-1~2-4及比較例2-1與2-2之光學補償片分別地與市售的FujitecTD80UF(富士照相軟片(股)製，Re=3nm,Rth=50nm)浸漬在55℃、1.5mol/L的氫氧化鈉水溶液中2分鐘。接著，在室溫的水洗浴槽中洗淨，在30℃使用0.05mol/L的硫酸來中和。將其再度在室溫的水洗浴槽中洗淨，再於100℃的溫風中乾燥。然後，進行水洗、中和處理，將二片已皂化的薄膜當作偏光板的保護膜，使用聚乙烯醇系黏著劑，藉由輥對輥，而黏貼於偏光膜的兩面，以製作一體型偏光板。本發明的第二態樣之實施例係皆生產性優良、光學異方向性層顯示良好的面狀。
[實施例2-5] (VA-LCD液晶顯示裝置的製作)
剝離市售的VA-LCD(SyncMaster 173P，三星電子公司製 )之上下側偏光板，藉由黏著劑在上側貼合一般的偏光板，在下側貼合實施例2-1之附光學補償片的偏光板，以光學異方向性層成為在液晶胞基板玻璃面的方式，而製作本發明的液晶顯示裝置。所製作的液晶顯示裝置之截面示意圖及各層的光學軸之角度關係一併示於第7A圖中。在7A圖中，41係偏光層，42係透明基板，43係配向層，44係光學異方向性層(以41~44構成本發明的光學補償片)，45係偏光板保護膜，46係液晶胞用玻璃基板，47係液晶胞，及48係感壓黏著劑層。又，偏光層41中的箭號表示吸收軸的方向，光學異方向性層44或保護膜45中的箭號表示遲相軸的方向，圓圈表示箭號相對於片面的法線方向。
[實施例2-6]
除了將本發明實施例2-2的光學補償片作為實施例2-5的下偏光板外，實施例26的液晶顯示裝置的製造均予實施例2-5所述步驟相同。
[比較例2-3]
比較例2-3液晶顯示裝置的製造步驟均予實施例2-5所述相同，除了本發明實施例2-2附有光學補償片的偏光板作為實施例2-5下偏光板外。
[實施例2-7] (VA-LCD液晶顯示裝置的製作)
剝離市售的VA-LCD(SyncMaster 173P，三星電子公司製)之上下側偏光板，藉由黏著劑在上側貼合一般的偏光板，在下側貼合本發明實施例2-3之附光學補償片的偏光板，以 光學異方向性層成為在液晶胞基板玻璃面的方式，使用感壓黏合劑在下基板，以便讓該光學異方向性層面向液晶晶胞的玻璃基板，且該光學補償片係由市面可取得之單軸拉伸環狀聚烯烴(Arton，re=140nm)利用感壓黏合劑予以黏合，以便在上基板進行拉伸。Arton係為面向液晶晶胞的玻璃基板，以便製造本發明之液晶顯示裝置。第7B圖係顯示所製造的液晶顯示裝置截面圖，以及每一層光學軸角度關係，而這些曾與第7A圖所示相同的元件符號。而箭頭所示的層亦為相同。在第7B圖中，元件符號51係代表單軸拉伸的光學補償片。
[實施例2-8]
實施例2-8液晶顯示裝置的製造與實施例2-7所述相同，除了實施例2-4附有偏光板的光學補償片置換成實施例2-7的下偏光板。
[比較例2-4]
比較例2-4液晶顯示裝置的製造與實施例2-7所述相同，除了實施例2-2附有偏光板的光學補償片置換成實施例2-7的下偏光板。
藉由視角測定裝置(EZ Contrast 160D,ELDIM公司製)來測定所製作的液晶顯示裝置之視角特性。再者，特別地在傾斜45度方向亦藉由目視來評價。實施例2-5之由EZ Contrast所測定的對比特性係顯示於第8圖中，實施例2-5~2-8與比較例2-1與2-8的目視評價結果係顯示於表2-2中。
產業上的利用
使用本發明之光學補償片係可以在不改變液晶顯示裝置的結構配置的情況下以光學補償液晶晶胞，並且本發明光學補償片的液晶顯示裝置不僅可以增加顯示的品質更可以改善視角的性質。
特別是本發明第一態樣的光學補償片，係具有在配向層與形成液晶組成物的光學異方向性層間具有一優異品質的黏合性，並且不需要將光學異方向性層轉移至透明基板上，與傳統的光學補償片不同，並且可以避免在偏光板皂化的過程中，將該層於皂化浴中分離與洗提。此外，此亦可以增加光學補償片的產量。
該液晶顯示裝置係包含本發明第二態樣的光學補償片，其可以改善正面對比並且改善視角性質。
交互參考的相關申請案
本申請案係依據美國法典35第119條之規定，承受日本專利申請案號第2004-378943(2004年11月28日申請) ，以及第2005-028806(申請日2005年2月4日)
11‧‧‧透明基板
12、12’‧‧‧液晶化合物所構成的光學異方向性
13、13’‧‧‧配向層
21‧‧‧偏光層
22、23‧‧‧保護膜
24‧‧‧λ/4板、抗反射膜等的機能性層
31‧‧‧冷陰極管
32‧‧‧反射片
33‧‧‧導光板
34‧‧‧亮度提高薄膜、擴散薄膜等的調光薄膜
35‧‧‧液晶胞
36‧‧‧下側偏光板
37‧‧‧上側偏光板
41‧‧‧偏光層
42‧‧‧透明基板
43‧‧‧配向層
44‧‧‧光學異方向性
45‧‧‧偏光板保護膜
46‧‧‧液晶胞用玻璃基板
47‧‧‧液晶胞
48‧‧‧感壓黏著劑
51‧‧‧一軸拉伸光學補償片
第1圖係為本發明第一態樣之示範光學補償片截面圖。
第2圖係為本發明之第二態樣之示範光學補償片截面圖。
第3A圖至第3D圖係為本發明偏光板之例示截面圖。
第4圖係為本發明液晶顯示裝置之例示截面圖。
第5圖係為實施例1-3所製作的液晶顯示裝置之層構造以及層中的光學軸之方向的示意截面圖。
第6圖係為實施例1-3所製作的液晶顯示裝置之對比特性的圖。
第7A圖與第7B圖係為實施例2-5至2-8以及實施例2-3與2-4所製作的液晶顯示裝置之層構造以及層中的光學軸之方向的示意截面圖。
第8圖係為實施例2-5所製作的液晶顯示裝置之對比特性的圖。
11‧‧‧透明基板
12‧‧‧液晶化合物所構成的光學異方向性
13‧‧‧配向層

Claims (11)

  1. 一種光學補償片，包括透明基板；形成在該透明基板上的聚合物層，其係藉由塗佈並乾燥包括聚合化合物及包括20重量%或以上之水的溶劑組成物之溶液而形成；及形成在該聚合物層上的光學異方向性層，其係在70~160℃的膜表面溫度下，使包括至少一種液晶化合物之液晶層接受離子輻射的照射而硬化形成；其中該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，且該光學異方向性層對以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)，分別來自對層平面之法線方向旋轉+40°的方向及-40°的方向之波長λnm之光，具實質上相等的遲滯值；其中該液晶層的膜表面溫度，當利用離子輻射照射時，其液晶層的膜表面溫度會比聚合化合物的玻璃轉移溫度要高出1~30℃。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學補償片，其中該液晶化合物係為一具有至少一反應基的聚合液晶化合物，以及該光學異方向性層係藉由加熱及/或離子輻射照射而使得該反應基反應藉此硬化液晶層而形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光學補償片，其中該溶液包含至少一在側鏈上具有聚合性基的聚合化合物。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之光學補償片，其中該液晶 化合物係為一膽固醇類的液晶。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之光學補償片，其中該液晶化合物係為一具有至少一乙烯性不飽和基的聚合性液晶化合物，並且該光學異方向性係在偏振紫外光的照射下使得具有至少一乙烯性不飽和基反應藉此硬化液晶層而形成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之光學補償片，其中該透明基板係包含至少一種選自於纖維素基聚合物以及環烯基聚合物之聚合物。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之光學補償片，其係作為液晶晶胞的光學補償，其包含一對彼此互對的基板，以及在該對基板間的液晶層，該液晶層包括一液晶材料，該液晶材料的液晶分子係實質上對齊於該對基板的表面。
  8. 一種偏光板，其係包含一偏光膜以及至少一如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之光學補償片。
  9. 一種液晶顯示裝置，其係包含至少一如申請專利範圍第8項所述之偏光板，或至少一如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之光學補償片。
  10. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其可用於VA模式。
  11. 一種光學補償片的製造方法，其包括：藉由在透明基板上塗佈並乾燥包括聚合化合物及包括20重量%或以上之水的溶劑組成物之溶液以形成聚合 層；以及藉由輻射照射液晶層以形成光學異方向性層，該液晶層係包括至少一種液晶化合物，係配置於該聚合層的表面，並利用離子照射使膜表面溫度至70~160℃，而使之硬化，其中該光學異方向性層的正面遲滯值(Re)係非0，且該光學異方向性層對以面內的遲相軸當作傾斜軸(回轉軸)，分別來自對層平面之法線方向旋轉+40°的方向及-40°的方向之波長λnm之光，具實質上相等的遲滯值；其中該液晶層的膜表面溫度，當利用離子輻射照射時，其液晶層的膜表面溫度會比聚合化合物的玻璃轉移溫度要高出1~30℃。
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