TWI443419B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI443419B TW097121642A TW97121642A TWI443419B TW I443419 B TWI443419 B TW I443419B TW 097121642 A TW097121642 A TW 097121642A TW 97121642 A TW97121642 A TW 97121642A TW I443419 B TWI443419 B TW I443419B
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Description

液晶顯示裝置
本發明關於一種液晶顯示裝置，特別是一種彎曲排列或垂直排列模式液晶顯示裝置。
現已提議一種包含彎曲排列模式液晶胞之液晶顯示裝置(LCD)，其中將棒形液晶分子在液晶胞之上部與下部以實質上相反方向(對稱地)排列(參見美國專利第4583825與5410422號)。相較於一般液晶模式，如TN模式與STN模式，彎曲排列模式特徵為視角寬且回應速度高。此外由於彎曲排列模式液晶胞具有自我光學補償功能，其被稱為OCB(光學補償彎曲)液晶模式。
至於關於視角特性改良之彎曲排列模式液晶顯示裝置，現已提議一種包含具有使用碟形化合物形成之光學各向異性層的光學膜之彎曲排列模式液晶顯示裝置(參見JPA第hei 9－197397號專利及WO96/37804號專利)。
然而在將此具有使用碟形化合物形成之光學各向異性層的光學膜在彎曲排列模式液晶顯示裝置中用於視角補償時，其已指出指定波長之光可能漏光造成顯示影像之變色(參見JPA第hei 11－316378號專利)。
現已提議各種方式在包含使用碟形化合物形成之光學各向異性層的光學膜之彎曲排列模式液晶顯示裝置中降低色偏及防止灰階反轉(參見日本專利第3056997號、JPA第2002－40429與2006－243179號專利)。
近來液晶顯示裝置之用途已擴大，而且例如甚至將其用於汽車導航系統、儀器面板、後座之遊戲設備、及抬頭顯示器。
因而在這些應用中，彎曲排列模式液晶顯示裝置須對色階顯示呈現更寬之寬容度，亦須呈現更為改良穿透率。
為了改良液晶顯示裝置之穿透率，已知一種增加液晶胞之△nd的方法、及一種增加光學膜之Rth的方法(參見JPA第hei 9－211444與2006－243179號專利)。
然而在增加液晶胞之△nd的方法中，光學膜之光學特性可依照液晶胞之△nd值而最適化。
在增加光學膜之Rth的方法中，加入可表現光學特性之添加劑則添加劑可能滲出且霧值可能增加。如此製造寬容度可能降低且此方法難以實現。
以上主要敘述彎曲排列模式，但是垂直排列模式液晶顯示裝置具有如上之相同問題。
本發明之一個目的為提供一種液晶顯示裝置，特別是彎曲排列模式或垂直排列模式液晶顯示裝置，其具有簡單之組成、高穿透率及優良之視角特性，但不降低其製造寬容度。
本發明人已勤勉地研究，結果已發現一種液晶顯示裝置可達成上述目的，其包含一液晶胞、與配置於液晶胞各側上之至少三光學各向異性層，其中其係組合使得液晶胞之△nd值及光學各向異性層之光學特性可滿足預定關係。 基於此發現，本發明人已進一步研究及完成本發明。
在一個態樣中，本發明提供一種液晶顯示裝置，其包含：一液晶胞，其包含一對透明基板、與配置於該對透明基板間之包含液晶分子的液晶層；及自液晶胞依序配置於液晶胞各側上之第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層、與偏光元件；其滿足以下條件(1)至(6)：(1)△nd滿足500奈米<△nd<1300奈米，其中△n為未對其施加驅動電壓下之液晶層的雙折射，及d為液晶層之厚度(奈米)；(2)第一光學各向異性層包含以由一排列軸決定之方向排列且固定於該排列狀態之分子，及排列軸與該偏光元件一對中之任一者之穿透軸各自投射至同一平面上之投射軸夾角為40°至50°；(3)第一光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)為20至50奈米；(4)第一光學各向異性層之面內遲滯Re[+40°](在相對第一光學各向異性層之正交線朝該層層面傾斜40°的第一方向測量)、及第一光學各向異性層之面內遲滯Re[-40°](在相對第一光學各向異性層之正交線朝該層層面反向傾斜40°的第二方向測量)滿足下式(II)或(II’)： 在滿足Re[+40°]>Re[-40°]時，
在滿足Re[+40°]<Re[-40°]時， 其中第一與第二方向為在包括第一光學各向異性層之正交線、與相對第一光學各向異性層之面內遲滯遲向軸為90°之面內方向的相同面之方向；(5)第二光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|40奈米，及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足0奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2；(6)第三光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|300奈米，及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足-100奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2。
在本發明中，第一、第二與第三光學各向異性層至少之一可包含一或多光學各向異性層。
至於本發明之具體實施例，其提供其中配置於液晶胞一側上之第二與第三光學各向異性層的總Rth不超過液晶層之△nd的液晶顯示裝置；及其中配置於液晶胞一側上之第二光學各向異性層在波長550奈米之Re不超過第三光學各向異性層在波長550奈米之Re的液晶顯示裝置。
在本發明之一個具體實施例中，第一光學各向異性層可包含以混成排列狀態固定之碟形液晶及/或棒形液晶。
在本發明之一個具體實施例中，第一光學各向異性層可包含至少一種選自聚醯胺、聚酯、聚醚酮、聚醯胺醯亞 胺、與聚酯醯亞胺之非液晶聚合物。
在本發明之一個具體實施例中，第二與第三光學各向異性層至少之一可為醯化纖維素膜、環形烯烴共聚物(COC)膜、或環形烯烴聚合物(COP)膜。
液晶胞可為彎曲排列模式或垂直排列模式液晶胞。
第一、第二與第三光學各向異性層、及偏光元件可整合地配置成橢圓偏光板；及橢圓偏光板可藉由以輥對輥處理操作模式黏附偏光片與第三光學各向異性層之捲起層合物、及第一與第二光學各向異性層之捲起層合物而製造。
本發明之液晶顯示裝置可進一步包含在配置於顯示側上之偏光元件外側上之前散射層。
以下詳述本發明之液晶顯示裝置。
在本發明具體實施例之說明中，”45°”、「平行」、「垂直」等表示在精確角度±小於5°之範圍內。對精確角度之誤差較佳為小於4°，更佳為小於3°。
關於角度，”+”表示順時鐘方向，及”-”表示逆時鐘方向。
在說明中，「遲相軸」表示折射率最大之方向；及「可見光區域」表示380至780奈米。
折射率測量用波長為可見光區域(λ=550奈米)，除非另有特別地指示。
在具體實施例之說明中，「偏光片」表示包括長連續偏光片及切割成具有可併入液晶顯示裝置中之大小的偏光片 。在說明中，在此所指之「切割」表示包括「沖裁」及「剪切」。
在說明中，「偏光元件」與「偏光片」不同。「偏光片」表示包含「偏光元件」、與形成於其至少一表面上以保護偏光元件之透明保護膜的層合物。
在具體實施例之說明中，「分子對稱軸」表示轉動對稱軸，如果有存在於分子中。然而狹義上分子未必具有轉動對稱性。
通常碟形液晶化合物之分子對稱軸與通過碟形表面中央垂直碟形表面之軸重合。棒形液晶化合物之分子對稱軸與分子之主軸重合。
在說明中，Re(λ)與Rth(λ)各表示在波長λ之面內遲滯(單位：奈米)與厚度方向遲滯(單位：奈米)。Re(λ)係使用KOBRA－21ADH或WR(得自Oji Scientific Instruments)，以樣品(如膜或層)之正交方向施加波長λ奈米之光而測量。
在將欲測試之樣品以單軸或雙軸折射率橢圓體表示時，其Rth(λ)係依照下述方法計算。
取面內遲相軸(由KOBRA 21ADH或WR決定)作為樣品之傾斜軸(轉動軸)(在樣品無遲相軸之情形，樣品之轉動軸可為樣品之任何面內位置)，藉由自樣品之傾斜方向施加波長λ奈米之光，在相對樣品之正交方向為至多＋50°按10°之間隔總共6點測量樣品之Re(λ)。
取正交方向之面內遲相軸作為其轉動軸，在樣品於特 定傾斜角具有零遲滯時，在傾斜角大於此傾斜角處將樣品遲滯值之符號變成負，然後應用於KOBRA 21ADH或WR以計算。
取遲相軸作為傾斜軸(轉動軸)(在樣品無遲相軸之情形，樣品之轉動軸可為樣品之任何面內位置)，在任二傾斜方向測量樣品之遲滯值；而且基於此資料及樣品之平均折射率與輸入厚度，依照下式(11)及(12)可計算Rth： (12)：Rth＝{(nx＋ny)/2－nz}×d 其中Re(θ)表示樣品在自正交方向傾斜角度θ之方向的遲滯值；nx表示樣品在遲相軸方向之面內折射率；ny表示樣品在垂直nx方向之面內折射率；nz表示樣品在垂直nx與ny方向之折射率；及d為樣品之厚度。
在欲測試之膜無法以單軸或雙軸折射率橢圓體表示時，即在樣品不具有光軸薄時，其Rth(λ)可依照下述方法計算。
取面內遲相軸(由KOBRA 21ADH或WR決定)作為樣品之傾斜軸(轉動軸)，藉由自樣品之傾斜方向施加波長λ奈米之光，在相對樣品之正交方向為－50°至＋50°按10°之間隔總共11點測量樣品之Re(λ)。基於如此測定之Re(λ)的遲滯資料、樣品之平均折射率與輸入厚度，以KOBRA 21ADH或WR計算樣品之Rth(λ)。
平均折射率可使用各型光學膜之型錄所述之值。在平均折射率未知時，其則可以Abbe折射計測量。主要光學膜之平均折射率敘述於下：乙酸纖維素(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)。
將平均折射率及膜厚輸入KOBRA 21ADH或WR，以其計算nx、ny與nz。由nx、ny與nz之如此計算資料進一步計算Nz＝(nx－nz)/(nx－ny)。
在說明中，在關於測量波長未標記時，Re或Rth之測量波長為550奈米。
本發明液晶顯示裝置之一個實例的圖示橫切面圖示於第1圖。在第1圖中，在以角度表示軸向方向時，其係基於在第1圖底部所示方向。
第1圖所示之液晶顯示裝置包含OCB模式液晶胞LC，而且以液晶胞LC為其中心，裝置係設計成使得第一光學各向異性層13a與13b、第二光學各向異性層14a與14b、第三光學各向異性層15a與15b、及偏光元件16a與16b相對中心LC對稱地配置。第一光學各向異性層13a與13b、第二光學各向異性層14a與14b、第三光學各向異性層15a與15b、及偏光元件16a與16b可如整合橢圓偏光板PL1與PL2併入液晶顯示裝置中。不用說，構件可均如個體，或如某些個別構件之組合結構(例如包含第一光學各向異性層13a/13b與第二光學各向異性層14a/14b之光學補 償膜、及具有第三光學各向異性層15a/15b與偏光元件16a/16b之橢圓偏光板)而併入其中。
液晶胞LC為一種包含上與下基板11與12、及其間之液晶層的OCB模式液晶胞。其在基板11與12之內表面上形成排列膜、透明電極、彩色濾光片等，但是在圖式中未顯示。將形成於基板11與12之內表面上的排列膜沿摩擦軸a、b以約270°之方向摩擦，因而控制未對其施加驅動電壓下之液晶分子排列。液晶層10之△nd(△n為未對其施加驅動電壓下之液晶層雙折射，及d為液晶層之厚度(奈米))滿足500奈米<△nd<1300奈米。△nd較佳為800奈米至小於1200奈米。在未對其施加驅動電壓下，接近基板表面之液晶分子為相對基板表面幾乎水平地排列(前傾角約5至7°)，各分子之主軸係沿摩擦軸a、b。
OCB模式液晶胞之基本組成敘述於美國專利第4583825與5410422號。OCB模式可造成快速回應驅動，因此較佳為使用場序驅動系統。
偏光元件16a與16b係配置使得其吸收軸56a與56b彼此垂直。較佳為吸收軸56a與56b之一為約45°之方向，及另一為約135°之方向。圖式中未示，偏光元件16a與16b各可在其外表面上具有保護膜，如醯化纖維素膜。
在第一光學各向異性層13a與13b中，分子係以排列軸(未示)決定之方向排列，而且以排列狀態固定。第一光學各向異性層13a、13b之面內遲相軸53a、53b係由排列軸決定。排列軸(未示，但是其垂直吸收軸16a、16b) 及偏光元件16a、16b之吸收軸56a、56b係配置使得其投射軸間之角度在相同面上為40°至50°。第一光學各向異性層13a、13b之Re(550)值為20至50奈米。
第一光學各向異性層13a、13b之面內遲滯Re[+40°](在相對第一光學各向異性層13a、13b之正交線朝第一光學各向異性層13a、13b之面傾斜40°的第一方向測量)、及層之面內遲滯Re[-40°](在相對第一光學各向異性層13a、13b之正交線朝第一光學各向異性層13a、13b之面反向傾斜40°的第二方向測量)滿足下式(II)或(II’)：在滿足Re[+40°]>Re[-40°]時，
在滿足Re[+40°]<Re[-40°]時，
用於測量Re[+40°]與Re[-40°]之二(第一與第二)方向係以第2圖所示方式決定。決定面”P1”使得其以相對面內方向100(其為第一光學各向異性層13a或13b之面內遲相軸方向)為90°包括第一光學各向異性層13a與13b之正交線102及面內方向101，其條件為第一光學各向異性層13a或13b在方向101之折射率小於在方向100之折射率。Re[+40°]值係在相對第一光學各向異性層13a或13b之面P1之正交線102朝第一光學各向異性層13a或13b之面傾斜+40°之第一方向103測量；及Re[-40°]值係在相對第一光學各向異性層13a或13b之面P1之正交線102朝第一光學各向異性層13a或13b之面傾斜-40°之第二方向104測量。
滿足上式(II)或(II’)之第一光學各向異性層13a、13b的一個實例為由含碟形液晶或棒形液晶之液晶組成物形成之光學各向異性層，其中液晶分子係固定於混成排列狀態，分子軸相對層表面之傾斜角隨層之厚度方向改變。通常在將液晶組成物用於製備光學各向異性層時，其使用排列層。此排列層可沿摩擦軸接受摩擦處理。使用此排列層製備之第一光學各向異性層的排列軸為摩擦軸。依照此具體實施例，第一光學各向異性層之遲相軸(在第1圖中為53a或53b)垂直摩擦軸。
第二光學各向異性層14a、14b中，在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|40奈米；及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足0奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2。
第二光學各向異性層14a、14b係配置使得面內遲相軸54a、54b平行偏光元件16a、16b之吸收軸56a、56b。
第三光學各向異性層15a、15b中，在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|300奈米；及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足-100奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2。第三光學各向異性層15a、15b之MD方向55a’、55b’為第三光學各向異性層15a、15b用聚合物膜製造中之機械方向，而且其對應膜之長軸。第三光學各向異性層15a、15b之遲相軸55a、55b可與MD方向55a’、55b’相同，或者不相同。在其中第三光學各向異性層15a、15b為聚合物膜之具體實施例中，層之面內遲相軸55a、55b的方向可藉由在拉伸步驟中控制拉伸方向及拉伸比例而為所需方向。
由於裝置之視角特性可更為改良，在第二光學各向異性層14a與第三光學各向異性層15a之總Rth、及第二光學各向異性層14b與第三光學各向異性層15b之總Rth不大於液晶層10之△nd的1/2時較佳。
亦較佳為第二光學各向異性層14a與14b之Re不大於第三光學各向異性層15a與15b之Re，因為裝置之視角特性可更為改良。其較佳為在全部可見光區域中均滿足此條件。
參考第3圖在Poincare球上敘述已進入第1圖之液晶顯示裝置之光的偏光狀態。第3圖為在Poincare球上顯示已通過其偏光元件16a進入第1圖之液晶顯示裝置之光的偏光狀態變化之圖。Poincare球為一種敘述偏光狀態之三維地圖，而且球之赤道表示線性偏光。其中液晶顯示裝置中之光傳播方向為45度之方位角方向及34度之極方向。在第3圖中，S2軸為由下向上垂直地通過紙之軸；及第3圖顯示自S2軸之正方向觀看Poincare球之圖。其中S1、S2與S3座標表示特定偏光狀態中之Stoke參數值。第3圖顯示二維條件，因此其中以圖式中之線形箭頭表示偏光狀態改變前後之點位移。然而事實上通過液晶層與光學補償膜之光的偏光狀態變化係以在Poincare球上圍繞依照個別光學特性而決定之指定軸的指定角度轉動表示。轉動角度係與在入射光波長之遲滯值成正比0
在第3圖中，”．”顯示入射光在歪斜方向對偏光元件16b之線性偏光條件；及”×”顯示被偏光元件16a阻擋之光 的偏光狀態。第3圖所示之液晶顯示裝置滿足以上條件(1)至(6)，因此可造成第3圖之偏光狀態轉換，而且通過偏光元件16b之線性偏光依序通過第三光學各向異性層15b、第二光學各向異性層14b、第一光學各向異性層13b、液晶層10、第一光學各向異性層13a、第二光學各向異性層14a、及第三光學各向異性層15a及產生被偏光元件16a阻擋之線性偏光。結果光在黑狀態之歪斜方向漏光，及裝置可在寬視角顯示高對比影像。
第3圖顯示一種液晶顯示裝置，其中液晶層10之△nd為750奈米，第一光學各向異性層13a、13b之Re(550)為35奈米，排列軸a、b與偏光元件16a、16b之穿透軸間的關係為45°，第二光學各向異性層14a、14b之Re(550)為10奈米且其Rth(550)為80奈米，及第三光學各向異性層之Re(550)為80奈米且其Rth(550)為120奈米。
第3圖所示之光學補償機構僅為一個實例，而且本發明液晶顯示裝置之光學補償機構不應受其限制。使用具有大△nd值之液晶層以增加裝置之穿透率，及使用滿足以上 光學補償條件(2)至(6)之三型光學各向異性層均在本發明之範圍內。即使第一、第二與第三光學各向異性層之光學特性偏離第3圖之條件，只要滿足以上條件(1)至(6)則相同或類似光學補償為可行的。第4圖顯示一些用於包含Rth彼此不同之第二光學各向異性層的具體實施例之光學補償機構。各第4A圖至第4D圖顯示本發明具體實施例(即包含依序配置之第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層、與偏光元件的液晶顯示裝置)在Poincare球上之偏光軌跡；而且在這些第4A圖至第4D圖中，第二光學各向異性層之Rth彼此不同。
第5圖顯示無第二光學各向異性層之習知液晶顯示裝置在Poincare球上之偏光軌跡。
由於光學各向異性層之轉動角度大，因光學各向異性層之遲滯波動造成之偏光軌跡幾乎不改變，因此顯示特性因光學特性(如第一、第二與第三光學各向異性層之Rth與Re)波動改變極小，所以第4圖所示機構具有顯著之優點。
第1、3及4圖顯示OCB模式液晶顯示裝置之具體實施例，但是本發明不應僅限於OCB模式，而是在彎曲排列模式與垂直排列模式液晶顯示裝置之其他具體實施例亦可呈現相同之優點。
以下詳述用於本發明液晶顯示裝置之第一、第二及第三光學各向異性層。
(第一光學各向異性層)
較佳為第一光學各向異性層係由液晶組成物形成。
第一光學各向異性層可直接在下述第二光學各向異性層之表面上形成；然而排列膜可形成於第二光學各向異性層上且第一光學各向異性層可形成於其上。其可以黏著劑將形成於另一基板上之液晶化合物層轉移至第二光學各向異性層，因而製造用於本發明之光學膜。
用於形成第一光學各向異性層之液晶化合物的實例包括棒形液晶化合物與碟形液晶化合物。棒形液晶化合物與碟形液晶化合物可選自聚合物液晶或低分子液晶，此外可為藉由交聯低分子液晶而形成且不再呈現液晶性者。
第一光學各向異性層在波長550奈米具有20至50奈米之面內遲滯Re(550)。其Re(550)更佳為25至45奈米。
較佳為第一光學各向異性層之面內遲滯Re[+40°](在相對第一光學各向異性層之面內層之正交線朝第一光學各向異性層之面傾斜40°的第一方向測量)、及層之面內遲滯Re[-40°](在相對第一光學各向異性層之正交線朝第一光學各向異性層之面反向傾斜40°的第二方向測量)滿足下式(II)或(II’)：在滿足Re[+40°]>Re[-40°]時，
在滿足Re[+40°]<Re[-40°]時，
用於測量Re[+40°]與Re[-40°]之二(第一及第二)方向係以上述第2圖所示之方式決定。面”P1”係決定使得其包括第一光學各向異性層13a、13b之正交線102、及相對 面內方向100為90°之面內方向101(其為第一光學各向異性層13a或13b之面內遲相軸方向)，其條件為第一光學各向異性層13a或13b在方向101之折射率小於在第一方向100之折射率。Re[+40°]值係在相對第一光學各向異性層13a或13b之面P1之正交線102朝第一光學各向異性層13a或13b之面傾斜+40°之方向103測量；及Re[-40°]值係在相對第一光學各向異性層13a或13b之面P1之正交線102朝第一光學各向異性層13a或13b之面傾斜-40°之第二方向104測量。
滿足上式(II)或(II’)之光學特性可藉其中液晶分子之分子對稱軸相對層面之傾斜角隨層之厚度方向改變之混成排列達成。
．棒形液晶化合物
可用於製備第一光學各向異性層之棒形液晶化合物的實例包括偶氮次甲烷、偶氮氧基、氰基聯苯、氰基苯基酯、苯甲酸酯、環己羧酸苯酯、氰基苯基環己烷、經氰基取代苯基嘧啶、經烷氧基取代苯基嘧啶、苯基二噁烷、二苯乙炔、與烯基環己基苯甲腈。
棒形液晶化合物之實例亦包括金屬錯合物。棒形液晶化合物之實例亦包括其重複單元包含任何液晶化合物之殘基的液晶聚合物，換言之，棒形液晶化合物可連結任何(液晶)聚合物鏈。各種棒形液晶化合物敘述於”Published Quarterly Chemical Review vol.22 Chemistry of Liquid Crystals(Ekisho no Kagaku)”之第四、七與十一章，1994年出版及Japan Chemical Society編著；及”Handbook of liquid Crystal Devices(Ekisyo Debaisu Handobukku)”之第三章，Japan Society for the Promotion of Science之第142屆委員會編著。棒形液晶化合物希望為具有0001至0.7之雙折射。
為了固定排列狀態，較佳為棒形液晶化合物可具有可聚合基。其較佳為不飽和可聚合基及環氧基，更佳為不飽和可聚合基，而且甚至更佳為乙烯不飽和可聚合基。
．碟形液晶化合物 碟形液晶化合物之實例包括敘述於C.Destrade等人之”Mol.Cryst”，第71卷，第111頁(1981)所述之苯衍生物；C.Destrade等人之”Mol.Cryst.”，第122卷，第141頁(1985)，及”Physics lett.A”，第78卷，第82頁(1990)所述之三聚茚(truxane)衍生物；B.Kohne等人之”Angew.Chem.”，第96卷，第70頁(1984)所述之環己烷衍生物；及M.Lehn等人之”J.Chem.Commun.”，第1794頁(1985)，J.Zhang等人之”J.Am.Chem.Soc.”，第116卷，第2,655頁(1994)所述之巨環為主氮冠或苯基乙炔。
碟形液晶化合物之實例亦包括具有碟形核與自核發散之取代基(如線形烷基或烷氧基或經取代苯甲醯氧基)的化合物。此化合物呈現液晶性。其較佳為其分子或分子組合具有轉動對稱性及定向性質之化合物。
第一光學各向異性層可使用碟形液晶化合物製備，然後所完成層中之碟形化合物未必呈現液晶性。
在一個實例中，其可進行具有低分子量之碟形液晶化 合物(其分子具有在熱或光下可反應之基)的聚合或交聯以形成第一光學各向異性層，而且硬化層中之化合物可無液晶性。
碟形液晶化合物之較佳實例包括JPA第hei 8－50206號專利所述者。碟形液晶化合物之聚合敘述於JPA第hei 8－27284(1996－27284)號專利。
為了藉聚合固定碟形液晶化合物，其必須將可聚合基鍵結碟形液晶分子之碟形核作為取代基。在一個較佳具體實施例中，碟形核與可聚合基較佳為經鍵聯基鍵結，藉此在聚合反應中可維持排列狀態。
具有可聚合基之碟形液晶化合物的較佳實例包括由下式(I)表示之基。
在式中，D為碟形核，L為二價鍵聯基，Q為可聚合基，及n為4至12之整數。
碟形核D之實例包括但不限於下示者。在各實例中，LQ或QL表示二價鍵聯基(L)與可聚合基(Q)之組合。
在式(I)中，L較佳為表示選自伸烷基、伸烯基、伸芳基、－CO－、－NH－、－O－、－S－、及其任何組合之二價鍵聯基。
L更佳為表示選自伸烷基、伸芳基、－CO－、－NH－、－O－、－S－、及其任何組合之二價鍵聯基。
L甚至更佳為表示選自伸烷基、伸芳基、－CO－、－O－、及其任何組合之二價鍵聯基。
伸烷基之碳數較佳為包括1至12；伸烯基之碳數較佳為2至12；及伸芳基之碳數較佳為6至10。
二價鍵聯基(L)之實例包括但不限於示為L1至L24者。左方位置為連結碟形核(D)之位置，及右方位置為連結可聚合基(Q)之位置。在實例中，”AR”表示伸烷基或伸烯基；及”AR”表示伸芳基。各伸烷基或伸芳基均可具有至少一個取代基，如烷基。
L1：－AL－CO－O－AL－ L2：－AL－CO－O－AL－O－ L3：－AL－CO－O－AL－O－AL－ L4：－AL－CO－O－AL－O－CO－ L5：－CO－AR－O－AL－ L6：－CO－AR－O－AL－O－ L7：－CO－AR－O－AL－O－CO－ L8：－CO－NH－AL－ L9：－NH－AL－O－ L10：－NH－AL－O－CO－ L11：－O－AL－ L12：－O－AL－O－ L13：－O－AL－O－CO－ L14：－O－AL－O－CO－NH－AL－ L15：－O－AL－S－AL－ L16：－O－CO－AR－O－AL－CO－ L17：－O－CO－AR－O－AL－O－CO－ L18：－O－CO－AR－O－AL－O－AL－O－CO－ L19：－O－CO－AR－O－AL－O－AL－O－AL－O－CO－ L20：－S－AL－ L21：－S－AL－O－ L22：－S－AL－O－CO－ L23：－S－AL－S－AL－ L24：－S－AR－AL－
在式(I)中，可聚合基(Q)可依照聚合反應之型式而選擇。可聚合基(Q)較佳為不飽和基或環氧基，更佳為不飽和可聚合基，而且甚至更佳為乙烯不飽和可聚合基。
在式(I)中，n為4至12之整數，而且可依照碟形核(D)之型式而決定。多種L與Q之組合可為相同或不同，而且較佳為相同。
用於製備第一光學各向異性層之液晶化合物亦包括由下示式(DI)表示之化合物。式(DI)之化合物具有高雙折射且較佳。式(DI)之化合物中更佳為顯示碟形液晶性之化合物，而且甚至更佳為顯示碟形向列相之化合物。
(DI)
用於製備第一光學各向異性層之碟形液晶化合物的較佳實例亦包括敘述於JPA第2006-76992號專利，[0052]欄，及JPA第2007-2220號專利，[0040]至[0063]欄者。
用於製備第一光學各向異性層之碟形液晶化合物的較佳實例亦包括敘述於JPA第2005-301206號專利者。
．液晶分子之排列
依照本發明，第一光學各向異性層係配置使得其排列軸為相對穿透軸為40°至50°之方向。其表面沿摩擦軸接受摩擦處理之排列層可用於製備第一光學各向異性層。依照此具體實施例，排列軸可為排列層之摩擦軸。第一光學各向異性層中液晶分子之排列方向係由排列軸預定，而且層中分子係以排列狀態固定。
在第一光學各向異性層中較佳為液晶分子固定於混成排列狀態。依照混成排列，分子對稱軸與層面間之角度沿厚度方向而改變。例如角度隨距第二光學各向異性層之距離增加而增減。
其較佳為角度隨距第二光學各向異性層之距離增加而增加。又角度變動可為連續增加、連續減小、斷續增加、斷續減小、包括連續增加與連續減小之變化、或包括增減之斷續變化。斷續變化可在厚度方向內含其中角度不變化之區域。
又角度變動可為在厚度上之一般增加或一般減少，甚至包括無角度變化之區域。又較佳為連續角度變動。
液晶分子之分子對稱軸的平均方向通常可藉由選擇用於製造光學各向異性層之液晶化合物與用於製造排列層之材料的型式，或藉由選擇應用於排列層之摩擦處理的條件而調整。
依照本發明，其較佳為第一光學各向異性層中分子對稱軸之平均排列方向不垂直或平行第二光學各向異性層之遲相軸。
存在於層之表面側(空氣界面側)的液晶分子之分子對稱軸方向可藉由選擇用於製造光學各向異性層之液晶化合物的型式或添加劑的型式而調整。
與液晶化合物一起使用之添加劑的實例包括塑性劑、界面活性劑、聚合物、與可聚合單體。分子對稱軸之排列方向的變動程度可藉由選擇液用於製造光學各向異性層之液晶化合物的型式或添加劑的型式而調整。特別是關於界面活性劑，其可能需要控制表面張力之良好平衡。
此添加劑較佳為具有對液晶分子之相容性，而且具有改變其傾斜角或不抑制其排列之性質。添加劑中，較佳為 將可聚合單體(如具有乙烯基、乙烯氧基、丙烯醯基、與甲基丙烯醯基之化合物)加入組成物。此可聚合化合物可以相對液晶化合物之重量為1至50%之量加入，而且較佳為以5至30%之量加入。使用每個分子具有4或更多個反應性官能基之可聚合單體可促進改良排列層與光學各向異性層間之黏附性。
光學各向異性層可包含一或多型具液晶化合物之聚合物。此聚合物較佳為具有對液晶分子之相容性，而且具有改變其傾斜角之性質。此聚合物之實例包括纖維素酯。纖維素酯之較佳實例包括乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、羥丙基纖維素、與乙酸丁酸纖維素。
聚合物可以避免液晶分子之排列失序之量加入，較佳為以相對液晶化合物之重量為0.1至10%，更佳為0.1至8%，甚至更佳為0.1至5%之量加入。
較佳為碟形液晶分子具有在70至300℃，更佳為70至170℃之範圍內的碟形液晶相與固相間轉移溫度。
依照本發明，第一光學各向異性層之厚度較佳為0.1至20微米，更佳為0.5至15微米，而且甚至更佳為1至10微米。
．排列層 為了製備第一光學各向異性層，其較佳為使用排列層。例如其可在作為第二光學各向異性層之聚合物膜上形成排列層，及可將液晶組成物塗布於排列層之表面形成第一光學各向異性層。
排列層較佳為交聯聚合物層。可用於製備排列層之聚合物可選自可自我交聯聚合物，或者選自可藉交聯劑交聯之聚合物。
排列層可藉由在光、熱或pH變動下進行含官能基聚合物間之反應而形成。或者排列層可藉由以具有高活性之交聯劑進行交聯反應而形成。
由交聯聚合物形成之排列層可藉由對作為第二光學各向異性層之聚合物表面塗布含此聚合物、或此混合物與交聯劑之混合物的塗料流體，然後藉由對其施熱而製備。
在後述摩擦步驟中，為了防止排列層沾塵，交聯程度越高越佳。交聯程度可定義為”1－(Ma/Mb)”，其中”Mb”為交聯劑加入塗料流體之量，及”Ma”為交聯反應後之交聯劑殘餘量；及以此方式定義之交聯程度較佳為50至100%，更佳為65至100%，而且甚至更佳為75至100%。
可用於製備排列層之聚合物可選自可自我交聯聚合物，或者選自可藉交聯劑交聯之聚合物。或者其可選自具有兩種功能之聚合物。
聚合物之實例包括聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/順丁烯二醯亞胺共聚物、聚乙烯醇、經修改聚乙烯醇、聚(N－羥甲基丙烯醯胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化聚乙烯、硝基纖維素、聚氯乙烯、氯化聚烯烴、聚酯、聚醯亞胺、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、羧甲基纖維素、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、及矽烷偶合劑。
較佳實例包括親水性聚合物，如聚(N－羥甲基丙烯醯胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇、與經修改聚乙烯醇。較佳為明膠、聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇；而且甚至更佳為聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇。
其中較佳為聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇。可用聚乙烯醇之實例包括皂化程度為70至100%之聚乙烯醇、皂化程度為80至100%之聚乙烯醇、及皂化程度為85至95%之聚乙烯醇。
經修改聚乙烯醇之實例包括經共聚合修改之聚乙烯醇，其可具有COONa、Si(OX)3 、N(CH3 )3 ．Cl、C9 H19 COO、SO3 Na、或C12 H25 作為誘發修改基；經鏈轉移修改之聚乙烯醇，其可具有COONa、SH或C12 H25 作為誘發修改基；及經嵌段共聚合修改之聚乙烯醇，其可具有COOH、CONH2 、COOR、或C6 H5 作為誘發修改基。
可用未修改或經修改聚乙烯醇之聚合程度可為100至3,000。較佳聚乙烯醇之實例包括皂化程度為80至100%之未修改或經修改聚乙烯醇、皂化程度為85至95%之未修改或經烷硫基修改聚乙烯醇、及皂化程度為85至95%之聚乙烯醇。
經修改聚乙烯醇之實例包括由式(2)表示之化合物與聚乙烯醇之產物。在式(2)中，R1 表示未取代烷基或具有至少一個丙烯醯基、甲基丙烯醯基或環氧基之經取代烷基；W表示鹵素原子、烷基或烷氧基；x表示可形成活性酯、酸酐或酸鹵之原子基；l為0或1，及n為0至4之整數。
經修改聚乙烯醇之實例亦包括由式(3)表示之化合物與聚乙烯醇之產物。在式中，X1 表示可形成活性酯、酸酐或酸鹵之原子基；及m為2至24之整數。
可用於與由式(2)或(3)表示之化合物反應之聚乙烯醇的實例包括未修改聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇，如經共聚合修改、經鏈轉移修改與經嵌段共聚合修改聚乙烯醇。
經修改聚乙烯醇之實例包括敘述於JPA第hei 8－338913號專利所述者。
親水性聚乙烯醇可用於製備排列層，而且關於硬化程度，其可控制親水性聚乙烯醇中之水含量百分比。此百分比較佳為0.4至2.5%，而且更佳為0.6至1.6%。此百分比可以使用Karl Fischer法之任何市售水分百分比計測量。
排列層之厚度較佳為等於或小於10微米。
在其他具體實施例中，第一光學各向異性層可為含至少一種選自聚醯胺、聚醯亞胺、聚酯、聚醚酮、聚醯胺醯亞胺、與聚酯醯亞胺之無液晶性的聚合物之層。沿其表現 折射率各向異性之方向為沿其表現遲滯之方向。關於苯環，垂直pi軌域之方向為沿其表現折射率各向異性之方向，而且為沿其表現遲滯之方向。遲滯係由於電子雲(如pi雲)局部化而表現。因此其中苯環以任何傾斜角排列之層可滿足第一光學各向異性層須具有之條件(2)至(4)。更特別地，滿足上述條件(2)至(4)第一光學各向異性層可如下製備：聚合物膜係藉由使用上述非液晶聚合物，雙軸地拉伸，沿任何歪斜方向切割，然後雙軸地拉伸而製備。
(第二光學各向異性層及第三光學各向異性層)
在本發明中，第二光學各向異性層係使得其在波長550奈米之面內遲滯(Re)，Re(550)，滿足O<|Re(550)|40奈米，及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)，Rth(550)，滿足0奈米<Rth(550)<△nd/2。在此關係中，△nd為液晶層之△nd。較佳為第二光學各向異性層之Re(550)為0至40奈米，更佳為0至20奈米。第二光學各向異性層之Rth(550)的較佳範圍依液晶層之△nd值而改變；但是通常第二光學各向異性層之Rth(550)較佳為30至500奈米，更佳為60至300奈米。
在本發明中，第三光學各向異性層為其在波長550奈米之面內遲滯(Re)，Re(550)，滿足0<|Re(550)|300奈米，及在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)，Rth(550)，滿足－100奈米<Rth(550)<△nd/2之層。在此關係中，△nd為液晶層之△nd。較佳為第三光學各向異性層之Re(550)為30至300奈米，更佳為40至150奈米。第三光學各向異性層 之Rth(550)的較佳範圍依液晶層之△nd值而改變；但是通常第三光學各向異性層之Rth(550)較佳為30至500奈米，更佳為30至300奈米。
配置於液晶胞一側上之第二與第三光學各向異性層的總Rth(550)較佳為最大(液晶層之△nd)/2。第二與第三光學各向異性層之總Rth(550)的較佳範圍依液晶層之△nd值而改變，但是通常總Rth(550)較佳為250至650奈米，更佳為300至500奈米。
無第三光學各向異性層之液晶顯示裝置無法達成本發明之效果，即使此裝置包含具有在上述第二與第三光學各向異性層之總Rth(550)的較佳範圍內之高Rth(550)的聚合物膜等作為第二光學各向異性層。此外為了製備具有此高Rth之聚合物膜而必須對其加入大量添加劑(如遲滯增強劑)，但是如此因聚合物膜之霧值可能增加且添加劑可能滲出而可能使製造能力惡化。
在配置於液晶胞一側上之第二光學各向異性層的Re不高於第三光學各向異性層之Re時，其較佳地改良視角特性。較佳為此條件在全部可見光區域內均滿足。
較佳為第二與第三光學各向異性層為透明聚合物膜，而且更特別是透明度等於或超過80%之透明聚合物膜。
作為第二或第三光學各向異性層之聚合物膜的實例包括纖維素酯(如乙酸纖維素與二乙酸纖維素)之膜；降莰烯為主聚合物膜；及聚甲基丙烯酸甲酯膜。亦可使用市售膜。市售降莰烯為主膜之實例包括ARTON系列(得自JSR )及ZEONEX系列(得自Nippon Zeon)。其中較佳為纖維素酯製成之膜，而且更佳為纖維素低脂肪酸酯製成之膜。在說明中，名詞「低脂肪酸」係用於任何C6 或更短低脂肪酸。特別地，其較佳為乙酸纖維素(C2)、丙酸纖維素(C3)與丁酸纖維素(C4)。特佳為乙酸纖維素製成之膜。亦可使用混合脂肪酸酯，如乙酸丙酸纖維素與乙酸丁酸纖維素。
其他之已知聚合物(如聚碳酸酯與聚碸)容易呈現雙折射，然而其雙折射呈現可藉由修改分子而控制，如WO00/26705號論文所述。此聚合物可作為用於製備作為第二與第三光學各向異性層之膜的材料。
若使用光學膜作為偏光元件或遲滯膜之保護膜，則希望使用乙醯化程度為55.0至62.5%左右之乙酸纖維素作為聚合物膜。乙醯化程度更佳為57.0至62.0%左右。在此提及之乙醯化程度表示每纖維素質量單位鍵結之乙酸量。
乙醯化程度可經依照ASTM D－817－91(乙酸纖維素等之測試方法)之乙酸纖維素的測量及計算而測定。
乙酸纖維素之黏度平均聚合程度較佳為等於或超過250左右，而且更佳為等於或超過290左右。依照凝膠滲透層析術測量之乙酸纖維素的分子量分布Mw/Mn(其中Mw為重量平均分子量，及Mn為數量平均分子量)較佳為窄。
特別地，Mw/Mn值較佳為1.0至4.0左右，更佳為1.0至1.65左右，而且甚至更佳為1.0至1.6左右。
在乙酸纖維素中，纖維素之2－、3－與6－羥基不為均勻 地分布，而是在6－位置處之取代程度可較低。
對於作為第二光學各向異性層與第三光學各向異性層之聚合物膜，其希望纖維素之6－取代程度係與2－或3－取代相同或較高。
6－取代程度對全部2－、3－與6－取代程度之比例較佳為30至40%，更佳為31至40%，甚至更佳為32至40%。亦較佳為6－取代程度為至少0.88。各位置處之取代程度可經NMR測量。
具有高6－取代程度之乙酸纖維素可參考JPA第hei 11－5851號專利，[0043]至[0044]段之製造例1，[0048]至[0049]段之製造例2，及[0051]至[0052]段之製造例3製造。
作為第二光學各向異性層之乙酸纖維素膜的雙折射係數△n＝nx－ny較佳為0.00025至0.00088左右。作為第二光學各向異性層之乙酸纖維素膜的厚度方向雙折射係數{(nx＋ny)/2－nz}nx＋ny較佳為0.00088至0.005左右。
較佳為第二光學各向異性層與第三光學各向異性層之光彈性係數的絕對值在機械方向及垂直機械方向之方向均為最大10×10－12 平方米/牛頓。
作為第二或第三光學各向異性層之乙酸纖維素膜可包含至少一種遲滯增強劑。增強劑及其製法之較佳實例敘述於JPA第2000－154261與2000－111914號專利。
亦較佳為將環形烯烴共聚物(COC)膜、環形烯烴聚合物(COP)膜、與乙酸丙酸纖維素(CAP)膜用於第二光學各向 異性層。特別地，COC膜與COP膜具有低水分滲透力，因此幾乎不受外部環境濕度影響而有利。特別地，COC膜或COP膜較佳為用於較接近偏光元件之第三光學各向異性層。這些膜為市售，而且較佳為直接使用其市售產品，或者如果需要則在拉伸等處理後，作為第二及第三光學各向異性層。
(光學膜)
第一及第二光學各向異性層可製成一連續光學膜。以下敘述光學膜之製法。
<<成捆光學膜之製法>>
光學膜可依照以下步驟(1)至(4)之連續方法製造：步驟(1)：在將至少用於第二光學各向異性層之長連續聚合物膜以長度方向輸送時，將膜之表面或或在膜上形成之排列膜的表面以摩擦輥摩擦。
步驟(2)：將含液晶化合物之塗料液體塗布在經摩擦表面上。
步驟(3)：將塗布在表面上之塗料液體乾燥，及在乾燥同時或之後，在不低於液晶轉移溫度之溫度排列液晶化合物之分子，而且將排列固定形成第一光學各向異性層。
步驟(4)：將具有第一光學各向異性層形成於光學各向異性層之聚合物膜上的長及連續光學膜捲起。
在此方法中，其希望在不低於液晶轉移溫度之溫度排列液晶化合物的步驟(3)期間，以異於摩擦之方向吹向液晶化合物之表面的空氣速度滿足下式(3)，而且在式(3)中，V 更佳為0至2.5×10-3 ×η。在下式(3)中，V為吹向液晶化合物之表面的空氣速度(米/秒)，及η為液晶化合物層在液晶化合物之排列溫度的黏度(cp)。
0<V<5.0×10-3 ×η (3)
依照本發明之光學膜製法，其可連續地及穩定地製造可滿足液晶化合物分子之分子對稱軸的主方向(即第一光學各向異性層之分子對稱軸的平均方向)異於第二光學各向異性層之面內遲相軸(即第二光學各向異性層之長度方向)，此外分子對稱軸之平均方向與摩擦方向間之角度實質上為0°，較佳為-2至2°，更佳為-1至1°的條件之光學膜；而且此方法適合大量製造。
在將本發明之光學膜應用於OCB模式液晶顯示裝置時，其希望將光學膜以輥對輥操作模式黏附具有第三光學各向異性層用聚合物膜保護膜層合於其上之偏光元件。至於用於步驟(1)之膜，其可使用作為第二與第三光學各向異性層之聚合物膜的層合物，及在步驟(2)至(4)中，其可製造包含第一、第二與第三光學各向異性層之長及連續光學膜。其將長及連續光學膜(即第一、第二與第三光學各向異性層之層合物)以輥對輥操作模式黏附長及連續偏光元件膜。在使用任何本發明製法之具體實施例中，膜係黏附在一起使得第一光學各向異性層之排列軸(例如摩擦軸)與偏光元件之穿透軸間的角度為40至50°，較佳為約45°。
此外希望上述光學膜之製法包括任何以下要求(a)至(d)。這些步驟之細節敘述於JPA第hei 9-73081號專利。
(a)在以上步驟(2)中使用具有可交聯官能基之聚合液晶化合物，及在以上步驟(3)中，將塗層以光連續地照射因而聚合聚合液晶化合物且將其以排列狀態硬化，及在此步驟後連續地接續步驟(4)。
(b)在以上步驟(1)中將第二光學各向異性層或排列膜之表面以摩擦輥摩擦，同時清潔以除塵。
(c)在步驟(2)之前清潔第二光學各向異性層或排列膜之經摩擦表面以除塵。
(d)在步驟(4)之前藉由連續地測量所形成第一光學各向異性層之光學特性而檢視膜。
以下詳述步驟(1)至(4)。
[步驟(1)]
在步驟(1)中將以長度方向輸送之長及連續光學各向異性層層合物的第二光學各向異性層之表面、或形成於第二光學各向異性層上之排列膜的表面以摩擦輥摩擦。
由處理能力及布壽命之觀點，用於步驟(1)之摩擦輥的直徑較佳為100至500毫米，更佳為200至400毫米。
摩擦輥之寬度必須較所輸送膜之寬度寬，而且較佳為至少膜寬×21/2 。
由防止集塵之觀點，摩擦輥之轉速較佳為設定成低；及依液晶化合物之排列而定，其較佳為100至1,000 rpm，更佳為250至850 rpm。
為了保持液晶化合物之排列，即使將摩擦輥之轉速設定成低，其希望在摩擦期間將第二光學各向異性層或排列 膜加熱。關於第二光學各向異性層或排列膜之膜表面溫度，加熱溫度較佳為(膜材料之Tg－50℃)至(膜材料之Tg＋50℃)。在使用聚乙烯醇排列膜之情形，其希望在摩擦時控制周圍濕度。較佳為在25℃之相對濕度為25至70% RH，更佳為30至60% RH，甚至更佳為35至55% RH。
由製造力之觀點及由液晶化合物排列之觀點，光學各向異性層層合物之輸送速度較佳為10至100米/分鐘，更佳為15至80米/分鐘。為了輸送膜，其可使用迄今用於膜輸送之各種裝置，而且輸送方法並未特別地界定。
排列膜可藉由將塗料液體(其係藉由將如上述聚乙烯醇之材料溶於水及/或有機溶劑而製備)塗布於第二光學各向異性層之表面上且將其乾燥而形成。排列膜形成可在上述方法序列之前達成，而且排列膜可連續地在方法中輸送之長及連續第二光學各向異性層的表面上形成。
[步驟(2)]
在步驟(2)中，其將含液晶化合物之塗料液體塗布在經摩擦表面上。用於製備用於形成第一光學各向異性層之塗料液體的溶劑較佳為有機溶劑。有機溶劑之實例包括醯胺，如N,N－二甲基甲醯胺；亞碸，如二甲基亞碸；雜環化合物，如吡啶；烴，如苯與己烷；烷基鹵化物，如氯仿、二氯甲烷與四氯乙烷；酯，如乙酸甲酯與乙酸丁酯；酮，如丙酮與甲乙酮；及醚，如四氫呋喃與1,2－二甲氧基乙烷。其較佳為烷基鹵化物及酮。其可使用二或更多型溶劑。
為了形成高均勻性之第一光學各向異性層，其希望塗 料液體之表面張力為最大25毫牛頓/米，更佳為最大22毫牛頓/米。
為了製備具有此表面張力之第一光學各向異性層，其可將至少一種界面活性劑或氟化合物加入用於製備第一光學各向異性層之塗料液體。此添加劑之較佳實例包括含氟聚合物，如包含衍生自下式化合物(i)之重複單元與衍生自下式化合物(ii)之重複單元的含氟脂族基共聚物。
(i)由下示式(4)表示之含氟脂族單體，及(ii)聚(氧伸烷基)丙烯酸酯及/或聚(氧伸烷基)甲基丙烯酸酯：
在式(4)中，R1表示氫原子或甲基；X表示氧原子、硫原子或－N(R2 )－；m為1至6之整數；及n為2至4之整數。R2 表示氫原子或C1－4 烷基。
加入用於製備第一光學各向異性層之塗料液體的含氟聚合物之重量平均分子量較佳為3,000至100,000左右，而且更佳為6,000至80,000左右。
加入包含液晶作為主成分之塗料組成物的含氟聚合物之量相對無溶劑之塗料組成物的總質量較佳為0.05至8質量%，更佳為0.01至1質量%，而且甚至更佳為0.05至0.5質量%。在含氟聚合物之量小於0.05質量%時，其可能無 法得到充分之效果；及在含氟聚合物之量大於8質量%時，其可能無法將塗層完全乾燥，或降低如遲滯均勻性之品質而無法得到優良之光學膜。
其可將塗料液體以任何已知方法(例如線棒塗覆法、擠壓塗覆法、直接凹版塗覆法、反相凹版塗覆法、模塗覆法)塗佈至經摩擦表面。塗覆量可依照意圖第一光學各向異性層之所需厚度而適當地決定。
[步驟(3)]
在步驟(3)中，在乾燥塗佈至表面上之塗料液體期間或之後，其將液晶化合物在不低於其液晶轉移溫度之溫度乾燥，及將排列固定形成第一光學各向異性層。液晶化合物可藉由加熱乾燥或藉由在乾燥後加熱而以所需方式排列。
乾燥溫度可考量用於塗料液體之溶劑的沸點、及第二光學各向異性層、第三光學各向異性層與排列膜之材料而決定。液晶化合物之排列溫度可依照所使用液晶化合物之液晶相/固相轉移溫度而決定。
在使用碟形液晶化合物之情形，排列溫度較佳為70至300℃，更佳為70至170℃。
液晶狀態之黏度較佳為10至10,000 cp，更佳為100至1,000 cp。
在黏度太低時，塗料液體可大受排列時吹送之空氣影響，而且為了連續製造，其可能需要極高準確度之吹氣速度/吹氣方向控制。另一方面，在黏度高時，塗覆液體幾乎不受吹氣影響；但是如此則液晶排列速度可能低且製造力 可能極為惡化。
液晶層之黏度可藉液晶化合物之分子結構適當地控制。在此較佳為使用一種藉由使用合適量之上述添加劑(特別是纖維素聚合物)與膠凝劑而將黏度控制成所需程度之方法。
加熱可藉由將預定溫度之熱空氣施加於層，或藉由將層輸送通過預定溫度之加熱室而得。
其希望如下式(3)控制以異於摩擦方向之方向吹向液晶化合物層之空氣的速度。在下式(3)中，V為吹向液晶化合物之表面的空氣速度(米/秒)，及η為液晶化合物層在液晶化合物之排列溫度的黏度(cp)。
0<V<5.0×10－3 ×η (3)
此外如此保持其排列狀態而將經排列液晶化合物固定，因而形成第一光學各向異性層。液晶化合物之固定可藉由將其冷卻至化合物之固相轉移點或藉聚合而達成。較佳為固定係藉聚合達成。聚合包括使用熱聚合引發劑之熱聚合、及使用光聚合引發劑之光聚合。其較佳為光聚合。
光聚合引發劑之實例包括α－羰基化合物(敘述於美國專利第2,367,661與2,367,670號)、醯偶姻醚(敘述於美國專利第2,448,828號)、經α－烴取代芳族醯偶姻化合物(敘述於美國專利第2,722,512號)、多核醌化合物(敘述於美國專利第3,046,127與2,951,758號)、三芳基咪唑二聚物與對胺基苯基酮之組合(敘述於美國專利第3,549,367號)、吖啶與啡化合物(敘述於JPA shyo第60－105667 號專利及美國專利第4,239,850號)、及噁二唑化合物(敘述於美國專利第4,212,970號)。
光聚合引發劑之使用量相對塗料液體中固體之質量計較佳為0.01至20%，更佳為0.5至5%。
用於聚合液晶分子之照射較佳為使用UV射線。照射能量較佳為20毫焦耳/平方公分至50焦耳/平方公分，更佳為20至5000毫焦耳/平方公分，而且極更佳為100至800毫焦耳/平方公分。照射可在加熱下進行以加速光聚合反應。
為了促進光聚合，層可在加熱下以光照射。以光照射可藉由引導塗覆第一光學各向異性層形成用塗料液體之第二光學各向異性層(與第三光學各向異性層)通具有至少一個光源配置於路徑上下或左右之輸送線而達成。
在步驟(4)之前，其可在步驟(3)形成之第一光學各向異性層上形成保護膜。例如其可將事先製備之保護層用膜連續地層合在如長及連續膜而形成之第一光學各向異性層的表面上。
在步驟(4)中，其將具第一光學各向異性層形成於其上之長及連續層合物捲起。捲繞可藉由將具有第一光學各向異性層且連續地輸送之第二光學各向異性層與第三光學各向異性層圍繞圓柱形核滾動而達成。
在步驟(4)得到之光學膜為捆之形式，而且其處理非常容易，即使是在用於大量製造時。其直接儲存及運輸。
關於製法中之步驟及其中可使用裝置的細節，其參考 JPA第hei 9－73081號專利所述之條件及裝置。
(橢圓偏光板)
本發明可使用藉由在偏光元件上層合第一、第二與第三光學各向異性層而製備之橢圓偏光板。橢圓偏光板可如下製造：將第三光學各向異性層層合在偏光元件上而製備第一偏光片；及製備第一光學各向異性層與第二光學各向異性層之光學膜層合物。使用黏著劑將第一偏光片與光學膜層合物以第三光學各向異性層可面對第二光學各向異性層之方式黏附在一起。或者橢圓偏光板亦可如下製造：製備第一、第二與第三光學各向異性層之光學膜層合物，然後使用黏著劑以第三光學各向異性層面對偏光元件而將其黏附偏光元件。橢圓偏光板可製成長及連續板，然後可恰在實際使用前將其切割成具有所需形狀之片。
橢圓偏光板具有不僅偏光功能，亦及優良之補償功能，而且可容易地併入液晶顯示裝置中。此外第三光學各向異性層用聚合物膜可作為偏光元件之保護膜，因此板結構促成降低液晶顯示裝置之厚度。
(偏光元件)
線形偏光膜可選自塗覆型偏光膜(例示為Optiva Inc.)、碘為主偏光膜與二色染料為主偏光膜。其將碘或二色染料分子在黏合劑中定向以具有偏光能力。碘或二色染料分子可沿黏合劑分子定向，或者碘分子可按如液晶之相同方式自我凝集且以一個方向排列。
通常市售偏光膜係藉由將經拉伸聚合物膜浸泡於碘或 二色染料之溶液中，及以碘或二色染料浸漬聚合物膜而製造。
通常碘或二色染料可自膜之表面進入聚合物膜中，而且可分散於自膜之表面起厚約4微米(自膜之兩個表面起厚約8微米)之區域。為了得到充分之偏光能力，其須使用厚度不小於10微米之偏光膜。穿透程度可藉溶液之碘或二色染料濃度、溶液之溫度、或浸泡時間而調整在較佳範圍內。
其厚度不大於市售偏光膜(約30微米)，更希望為不大於25微米，而且極更希望佳為不大於20微米。在將厚度不大於20微米之偏光膜用於17吋液晶顯示裝置時，其未觀察到漏光。
偏光膜可包含交聯黏合劑。其可使用可自我交聯聚合物作為黏合劑。偏光膜可藉由以光、熱或pH變動進行聚合物之官能基間的反應而製備。其可使用交聯劑，其為具有高反應活性之化合物。
交聯反應可藉由將包含聚合物或聚合物與交聯劑之混合物的塗料液體在塗布於基板後加熱而進行。加熱步驟可在製造偏光膜之程序結束前之任何時間進行，只要可得到具有良好耐久性之最終產物。
用於偏光膜作為黏合劑之聚合物可為固有地可自我交聯之聚合物、或可藉交聯劑交聯之聚合物。
聚合物之實例包括如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇與經修改聚乙烯 醇、聚(N－羥甲基丙烯醯胺)、聚乙烯基甲苯、氯磺化聚乙烯、硝基纖維素、氯化聚烯烴、聚酯、聚醯亞胺、聚(乙酸乙烯酯)、聚乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯、與聚碳酸酯之聚合物；及其共聚物(例如丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/順丁烯二醯亞胺共聚物、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、與乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物)。亦可使用矽烷偶合劑。
這些聚合物中較佳為水溶性聚合物(例如聚(N－羥甲基丙烯醯胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇、與經修改聚乙烯醇)。更佳為明膠、聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇，而且甚至更佳為聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇。
用於本發明之經修改或未修改聚乙烯醇的皂化程度較佳為70至100%，更佳為80至100%，而且甚至更佳為95至100%。用於本發明之聚乙烯醇的聚合程度較佳為100至5000。
經修改聚乙烯醇之實例包括藉共聚合、鏈轉移或嵌段聚合修改者。涉及共聚合修改之修改劑基的實例包括－COONa、－Si(OX)3 (其中X為氫原子或烷基)、－N(CH3 )3 ．Cl、－C9 H19 、－COO、－SO3 Na、與－C12 H25 。涉及鏈轉移修改之修改劑基的實例包括－COONa、－SH與－SC12 H25 。
用於本發明之經修改聚乙烯醇的聚合程度較佳為100至3000。用於本發明之經修改聚乙烯醇的較佳實例包括敘述於JPA第hei 8－338913與hei 9－152509號專利者。其中特佳為其皂化程度為85至95%之未修改或經修改聚乙烯醇 。其可使用二或更多型未修改或經修改聚乙烯醇之任何組合。
交聯劑之實例敘述於美國專利再頒發第23297號。其可使用硼化合物(如硼酸或焦硼酸)作為交聯劑。交聯劑之量相對黏合劑之質量希望為0.1至20質量%，而且更希望為0.5至15質量%。在此量在此範圍內時，其可得到良好之碘與二色染料分子排列力、及好之耐濕熱性。偏光膜在交聯反應結束後可含某些量之未反應交聯劑。偏光膜中殘餘交聯劑之量希望為不大於1.0質量%，而且更希望為不大於0.5質量%。在此量在此範圍內時偏光程度不降低，即使長期使用偏光膜，或者將其長期置於高濕度及高溫度大氣中。
二色染料之實例包括偶氮染料、二苯乙烯染料、二氫吡唑酮染料、三苯基甲烷染料、喹啉染料、噁染料、噻染料、與蒽醌染料。二色染料希望為選自水溶性染料。二色染料希望為具有親水性基，如硫醯基、胺基或羥基。
二色染料之更特定實例包括C.I.Direct．Yellow 12、C.I.Direct．Orange 39、C.I.Direct．Orange 72、C.I.Direct．Red 39、C.I.Direct．Red 79、C.I.Direct．Red 81、C.I.Direct．Red 83、C.I.Direct．Red 89、C.I.Direct．Violet 48、C.I.Direct．Blue 67、C.I.Direct．Blue 90、C.I.Direct．Green 59、與C.I.Acid．Red 37。
用於本發明之二色染料敘述於JPA第hei 1－161202、hei 1－172906、hei 1－172907、hei 1－183602、hei 1－248105 、hei 1－265205、與hei 7－261024號專利。
二色染料可如自由酸或鹽(例如鹼金屬鹽、銨鹽與胺鹽)而使用。各種著色偏光膜可藉由使用二或更多型二色染料而製備。偏光膜或板可包含化合物、染料或二色染料，使得在將其穿透軸彼此垂直而配置時，其可提供黑色狀態。此偏光膜或板關於單板穿透率及偏光程度優良，而且較佳。
偏光膜較佳為如下製備：將聚合物膜以長方向(MD方向)拉伸，然後以碘或二色染料染色。
依照拉伸法，拉伸比例希望為2.5至3.0，而且更希望為3.0至10.0。拉伸程序可在乾燥空氣下(換言之依照乾拉伸)進行。或者拉伸程序可在浸於水中(換言之依照濕拉伸)進行。對於乾拉伸，拉伸比例希望為2.5至5.0，及對於濕拉伸，拉伸比例希望為3.0至10.0。拉伸程序可分成多個步驟，包括歪斜拉伸步驟。分成多個步驟則即使拉伸比例高仍可均勻地拉伸。在歪斜拉伸步驟之前，其可稍微地(以防止寬度方向收縮之程度)進行寬度方向拉伸或長度方向拉伸。此拉伸可以各在左右側使用雙軸拉伸步驟之拉幅機拉伸方式進行。雙軸拉伸可依照一般膜形成程序進行。
其較佳為將保護膜配置在偏光膜之兩個表面上，而且配置包含第一、第二與第三光學各向異性層之光學補償膜(其可為捲起膜之一部分)作為保護膜之一。此層合物之實例包括保護膜/偏光膜/第三光學各向異性層/第二光學各 向異性層/第一光學各向異性層、及保護膜/偏光膜/第三光學各向異性層/第二光學各向異性層/排列膜/第一光學各向異性層。
然而用於本發明之偏光板不限於此實例，及可黏結第一光學各向異性層之表面與偏光膜之表面。
表面可以黏著劑彼此黏附。黏著劑之實例包括聚乙烯醇為主聚合物(例如具有乙醯乙醯基、磺酸基、羧基、或氧伸烷基之經修改聚乙烯醇)及硼化合物之溶液。其中較佳為聚乙烯醇為主聚合物。
乾燥黏著層之厚度較佳為0.01至10微米，而且更佳為0.05至5微米。
為了增強對比，用於本發明液晶顯示裝置之偏光元件較佳為呈現較高之穿透率值及較高之偏光程度。
用於本發明之偏光元件對波長550奈米之光的穿透率值較佳為30至50%，更佳為35至50%，而且甚至更佳為40至50%。
用於本發明之偏光元件對波長550奈米之光的偏光程度較佳為90至100%，更佳為95至100%，而且甚至更佳為99至100%。
(抗反射層)
本發明之液晶顯示裝置可在顯示面板側上之偏光元件外部進一步具有抗反射層。偏光板可在其顯示面板側上之表面上包含抗反射層，而且抗反射層亦可作為顯示面板側上偏光元件用保護膜。
由防止依對液晶顯示裝置之視角發生色偏的觀點，其希望抗反射層之內部霧值為至少50%。其較佳實例敘述於JPA第2001－33783、2001－343646、2002－328228號專利。
(前散射層)
本發明之液晶顯示裝置可在顯示面板側上之偏光元件外部進一步具有前散射層。在視角以垂直及水平方向傾斜時，前散射層促進改良視角特性。在將抗反射層配置於顯示面板側上之偏光元件外部的一個具體實施例中，前散射層呈現特高之效果。前散射層可由細粒分散於黏合劑之組成物形成。細粒可為無機顆粒或有機顆粒。較佳為黏合劑與細粒間之折射率差為0.02至0.20左右。前散射層可另外具有硬塗層功能。關於可用於本發明之前散射層，參考JPA第hei 11－38208號專利，其中特別地界定前散射係數；JPA第2000－199809號專利，其中特別地將透明樹脂與細粒之相對折射率界定在指定範圍內；及JPA第2002－107512號專利，其中將霧值界定為至少40%。
實例
下段參考實例更特定地敘述本發明。實例中所示之任何材料、試劑、使用量與比例、及操作可適當地修改而不背離本發明之精神。因此應了解，本發明絕不限於以下指定實例。
1.實例1 1.－1第三光學各向異性層之形成
<乙酸纖維素溶液A之製備> 將以下成分放入混合槽中且在加熱下攪拌以溶解之，如此製備乙酸纖維素溶液A。
將4質量份之乙醯化程度為60.9%之乙酸纖維素(棉絮)、25質量份之下述遲滯增強劑、0.5質量份之矽石細粒(平均粒度：20奈米)、80質量份之二氯甲烷、與20質量份之甲醇放入另一個混合槽中，及在加熱下攪拌而製備遲滯增強溶液。
遲滯增強劑：
將34.4質量份之遲滯增強溶液混合470質量份之乙酸纖維素溶液A且完全地攪拌而製備塗布液。遲滯增強劑對乙酸纖維素之質量比例為6.5%。自帶剝除殘餘溶劑含量為35質量%之膜，然後使用拉幅機在140℃之溫度保持不拉伸而輸送膜，然後去除夾子，及將膜在130℃乾燥45秒， 如此形成膜形式之第三光學各向異性層。如此形成之第三光學各向異性層的殘餘溶劑含量為0.2質量%，及其厚度為92微米。
<光學特性之測定> 使用自動雙折射計KOBRA－21ADH(得自Oji Scientific Instruments)分析第三光學各向異性層在波長550奈米之Re值。取面內軸作為傾斜軸，測定傾斜角為＋40°或－40°之Re。結果示於表1。
取膜厚及遲相軸方向之折射率nx作為參數，計算快相軸方向之折射率ny及厚度方向之折射率nz以帶入實測資料Re(550)、Re[＋40°]與Re[－40°]，因而測定Rth。結果示於表1。
1.－2第二光學各向異性層之形成
<乙酸纖維素溶液B之製備> 將以下成分放入混合槽中且在加熱下攪拌以溶解之，如此製備乙酸纖維素溶液B。
將18.5質量份之上述遲滯增強溶液混合470質量份之乙酸纖維素溶液B且完全地攪拌而製備塗布液。遲滯增強劑對乙酸纖維素之質量比例為3.5%。自帶剝除殘餘溶劑含 量為35質量%之膜，然後使用拉幅機在140℃之溫度以38%之抽拉比將膜拉伸，然後去除夾子，及將膜在130℃乾燥45秒，因而形成膜形式之第二光學各向異性層。如此形成之乙酸纖維素膜的殘餘溶劑含量為0.2質量%，及其厚度為88微米。
<光學特性之測定> 使用自動雙折射計KOBRA－21ADH(得自Oji Scientific Instruments)分析如此形成之第二光學各向異性層在波長550奈米之Re值。取面內軸作為傾斜軸，測定傾斜角為＋40°或－40°之Re。結果示於表1。
取膜厚及遲相軸方向之折射率nx作為參數，計算快相軸方向之折射率ny及厚度方向之折射率nz以帶入實測資料Re(550)、Re[＋40°]與Re[－40°]，因而測定Rth。結果示於表1。
1.－3第一光學各向異性層之形成
<第二光學各向異性層之皂化> 將1.5 N氫氧化鈉之異丙醇溶液以25毫升/平方米之量塗布於以上形成之第二光學各向異性層的一個表面，然後在25℃靜置5秒，以流水清洗10秒，然後將25℃空氣對其噴射以將膜之表面乾燥。以此方式將第二光學各向異性層之一個表面皂化。
<排列膜之形成> 使用#14線棒塗覆器將具有下述組成物之排列膜用塗料液體以24毫升/平方米之量塗布在經皂化第二光學各向 異性層之一個表面上。將其以60℃熱風乾燥60秒，然後以90℃熱風乾燥150秒。
其次將形成之膜以對第二光學各向異性層之拉伸方向為45°的方向(其與遲相軸方向幾乎相同)摩擦。
經修改聚乙烯醇：
<用於製備第一光學各向異性層之方法1> 將91質量份之下述碟形化合物、9質量份之經環氧乙烷修改三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，得自Osaka Organic Chemical)、0.5質量份之乙酸丁酸纖維素(CAB531－1，得自Eastman Chemical)、3質量份之光聚合引發劑(Irgacure 907，得自Ciba－Geigy)、與1質量份之敏化劑(Kayacure DETX，得自Nippon Kayaku)溶於204.0質量份之甲乙酮而製備塗料液體。
使用#3.2線棒將塗料液體以5.52毫升/平方米之量塗布在排列膜上。將其套至金屬框架，及在130℃之恆溫加熱2分鐘，因而排列碟形化合物。
其次使用120瓦/公分之高壓汞燈，在90℃將其以UV射線照射4分鐘，因而聚合碟形化合物。然後將其靜置冷卻至室溫。以此方式形成第一光學各向異性層，因而製造光學膜。
碟形液晶化合物：
使用自動雙折射計KOBRA－21ADH(得自Oji Scientific Instruments)分析如此形成之第一光學各向異性層在波長550奈米之Re值。
取面內軸作為傾斜軸，測定傾斜角為＋40°或－40°之Re，Re[＋40°]與Re[－40°]。結果示於表1。
1.－4橢圓偏光板之製造
將碘吸附至經拉伸聚乙烯醇膜而形成聚合膜。其次使用聚乙烯醇黏著劑，將所形成光學膜之第三光學各向異性層側黏附於偏光膜之一側。其係配置成使得第三光學各向異性層之遲相軸可平行偏光膜之穿透軸。其次使用聚乙烯醇黏著劑，將第三光學各向異性層之表面黏附於光學膜之第二光學各向異性層的表面，因而製造包含偏光片、第三 光學各向異性層(TAC膜)、第二光學各向異性層(TAC膜)、與第一光學各向異性層(由液晶組成物形成之光學各向異性層)之層合物。
將市售三乙酸纖維素膜(FUJIFILM之Fujitac TD80UF)以如上之相同方式皂化，及使用聚乙烯醇黏著劑將其黏附於偏光膜之相反側(未黏附第三光學各向異性層之側)。以此方式製造橢圓偏光板。
1.－5彎曲排列液晶胞之製備
在具有ITO電極之玻璃基板上形成聚醯亞胺膜作為排列膜，及將排列膜摩擦。將如此得到之兩片玻璃基板以兩者之摩擦方向可彼此平行之方式組合，及胞隙為6.8微米。將△n為0.1396之液晶化合物(ZLI1132，得自Merck)注射至胞隙中，因而製造彎曲排列液晶胞A。液晶胞之△nd為約950奈米。
1.－6液晶顯示裝置構造之製備
組合以上之彎曲排列液晶胞A與以上之一對偏光片而構成液晶顯示裝置。
液晶胞A與偏光片對係如下配置：將偏光片之第一光學各向異性層與液晶胞A之基板彼此面對，而且液晶胞之摩擦方向不與面對胞之第一光學各向異性層的摩擦方向平行。
以所形成之液晶胞A包夾在其間而將偏光片黏附於另一片透明基板之觀看者側及其背光側。
其係如下配置：將偏光片之第一光學各向異性層面對 透明基板，而且液晶胞A之摩擦方向不與面對胞之第一光學各向異性層的摩擦方向平行。以此方式構成其中液晶胞A之大小為20吋的液晶顯示裝置。
1.－7液晶顯示裝置之評估
評估構成之液晶顯示裝置的製造能力、穿透率及對比視角。
<製造能力之評估> 使用霧計(NDH2000，得自Nippon Denshoku)依照以下評估標準評估液晶顯示裝置之製造能力。
評估標準 A：霧值極低。
B：霧值低。
C：霧值普通。
D：霧值高。
<對比視角之評估> 在25℃及60% RH之環境中將構成之液晶顯示裝置安裝在背光上，及對彎曲排列液晶胞施加55 Hz矩形波電壓。
使用亮度計(BM－5，得自TOPCON)，控制電壓程度而測定產生最低黑色亮度(前方亮度)之電壓。
其次亦使用相同之亮度計，測定面板中央之黑色亮度與白色亮度(前方亮度)，而且基於以下之評估標準評估對比視角。結果示於表1。
評估標準 A：優良。
B：良好。
C：普通。
D：不良。
<視角範圍之評估> 追蹤相對膜之Re與Rth波動的視角(CR>10)波動。基於比較例4(先前技藝，具有二個光學各向異性層)，依照下述標準評估樣品。結果示於表1。
評估標準 A：優於比較例4。
B：類似比較例4。
C：較比較例4稍差。
D：遠較比較例4差。
2.實例2至9
以如實例1之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而將作為第二光學各向異性層之TAC膜及/或作為第三光學各向異性層之TAC膜以具有表1所示性質之TAC膜取代。
TAC膜之Re及Rth係藉由改變雙軸拉伸處理之條件而控制。
3.實例10
以如實例1之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而將第一光學各向異性層之碟形液晶以下示NG－1棒形液晶取代，而且將用於第二光學各向異性層之TAC膜 及用於第三光學各向異性層之TAC膜以具有表1所示性質之TAC膜取代。
4.比較例1至4
<比較例1及2> 以如實例1之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而第一光學各向異性層並未滿足上述條件(3)或(4)，而且將具有表2所示性質之TAC膜用於第二及第三光學各向異性層。
<比較例3> 以如實例1之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而將未滿足上述條件(5)之TAC膜用於第二光學各向異性層。
<比較例4> 以如實例1之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而未使用滿足上述條件(6)之第三光學各向異性層用TAC膜，而且將具有表2所示性質之TAC膜用於第二光學各向異性層。
由表1之結果可了解，實例1至10之OCB模式液晶顯示裝置均具有良好之製造能力，而且視角特性與視角範圍均良好。特別是可了解，在第二與第三光學各向異性層之總Rth小於液晶層之△nd/2時，其可更為改良視角特性與視角範圍。相較於表2中之比較例(其中第一光學各向異性層未滿足上述條件(3)與(4)之比較例1與2；其中第二光學各向異性層未滿足條件(5)之比較例3；及不具有滿足條件(6)之第三光學各向異性層的比較例4)，實例1之視角特性與視角範圍均優良。關於第二與第三光學各向異性層，其已證實在其中層為個別單層或其為多層合物之形式的任何情形，本發明之效果不改變。
5.其他實例
以如上述方法之相同方式製造一些橢圓偏光板及各包含偏光板之OCB模式液晶顯示裝置，除了依照下述用於製備第一光學各向異性層之方法2製備各第一光學各向異性層。
<用於製備第一光學各向異性層之方法2> 藉由將下示成分溶於242公斤之甲乙酮而製備塗料液體。
使用Tokyo Keiki Kogyo Co.,Ltd.製造之B型黏度計，BL型，測量所得塗料液體之黏度，及實得2.0 mPa．s。
使用#2.8線棒將塗料液體塗布在排列層之表面上。塗覆量為48毫升/平方米。將其黏結金屬框架，及在120℃之溫度控制浴中加熱90秒，以排列液晶分子。其次使用120瓦/公分之高壓汞燈，在80℃將其以UV射線照射1分鐘，因而聚合碟形化合物之分子。然後得到光學各向異性層。
下示表中未提及之成分係與上述者相同。
依照上述方法製造之液晶顯示裝置第1至8號達成如表1所示實例之幾乎相同結果。
6.實例12至16
以如以上實例之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而其使用具有以下表3所示性質之TAC膜、COP膜(環形烯烴共聚物膜)(Mitsui Chemical之商標名，Apel)，藉由視情況地拉伸之而製備之膜)、COC膜(降莰烯膜(JSR之商標名，Arton)，藉由視情況地拉伸之而製備之膜)、CAP膜(藉由拉伸乙酸丙酸纖維素而製備)作 為第二與第三光學各向異性層。將其在高溫高濕度條件下靜置及檢查顯示不均勻性，因而評估耐久性。”A”表示完全未偵測到不均勻性；”B”表示偵測到一些但可忽略之不均勻性；”C”表示偵測到不均勻性；及”D”表示偵測到明顯之不均勻性。
7.比較例5至8
以如以上實例之相同方式製造及評估OCB模式液晶顯示裝置，然而省略滿足條件(6)之第三光學各向異性層。
由表3之結果可了解，相較於比較例(其中省略滿足條件(6)之第三光學各向異性層)，實例12至16之液晶顯示裝置的視角特性及視角範圍均優良。此外亦可了解，其中使用COP膜或COC膜作為第三光學各向異性層之實例13至15的裝置之耐久性優良。
在其中為了可藉第二光學各向異性層之Rth補償第三光學各向異性層之Rth，因而確保(Rth2 ＋Rth3 )為如實例之相同程度，而使用具有高Rth之第二光學各向異性層的比較例6與8中，其必須對第二光學各向異性層使用含大量遲滯增強劑之聚合物膜；但是在這些比較例中已知添加劑增加膜之霧值，因而降低製造能力。
8.實例17至21，比較例9至12
以如液晶胞A之相同方式製造各種不同之液晶胞，然而其中改變液晶層之厚度，因此液晶層具有如表4之不同△nd值。使用這些液晶胞及將表4所示之聚合物膜用於第二與第三光學各向異性層，其製造OCB模式液晶顯示裝置且以如以上實例之相同方式評估。此外依照下述方法測定各裝置之穿透率。
<穿透率之測定> 使用亮度計(BM－5，得自TOPCON)測量各製造之液晶顯示裝置的亮度，因而評估穿透率。評估結果示於表4。
評估標準 A：最亮。
B：亮。
C：普通。
D：暗。
由表4之結果可了解，實例17至21之液晶顯示裝置的視角特性及視角範圍均優良，而且其均具有高穿透率。
另一方面，由於△nd不超過500奈米，比較例9與10之裝置具有低穿透率。比較例11與12之裝置關於視角特性、視角範圍與穿透率類似實例；但是為了補償△nd不超 過1300奈米之液晶層，其中第二光學各向異性層之Rth必須為至少350奈米。已知在TAC膜中實行不超過300奈米之Rth時，膜之表面條件不良(因膜厚不均勻)，而且膜之製造能力惡化。
9.前散射層用塗料液體之製備
在以上實例構成之液晶顯示裝置中，其依照下述方法在配置於顯示面板側上之偏光片的顯示面板側上形成前光散射層，藉此可進一步更為改良裝置之視角特性。
將100質量份之含矽石超細粒分散液硬塗液(DeSolite Z7526，得自JSR，具有1.51之折射率)、25質量份之交聯聚苯乙烯粒(Soken Chemical之XS130H，具有1.3微米之粒度與1.61之折射率)、及6質量份之交聯聚苯乙烯粒(Soken Chemical之XS350H，具有3.5微米之粒度與1.61之折射率)混合於甲乙酮/甲基異丁基酮(20/80質量比)，而製備固體含量為45%之塗液。
將塗液以產生4.0微米之乾燥膜厚之量塗布在配置於顯示面板側上之偏光片的外保護膜(市售三乙酸纖維素膜(Fujitac TD80UF，得自FUJIFILM))之表面上，然後將溶劑乾燥，及使用160瓦/公分氣冷式金屬鹵化物燈(得自Eyegraphics)，將其以照明度為400毫瓦/平方公分且劑量為300毫焦耳/平方公分之UV射線照射，因而將塗層硬化形成前散射層。由於前散射層之作用，實例之液晶顯示裝置的視角特性可更為改良。
產業應用力 本發明之液晶顯示裝置具有高製造能力且確保合適之視角特性及具有高穿透率，因此其有利地用於汽車導航系統、儀器面板、後座之遊戲設備、抬頭顯示器等。
本申請案依據35 USC 119請求2007年6月15日提出之日本專利申請案第2007－158313號及2008年5月30日提出之2008－142053號的優先權益；而且這些申請案之全部內容在此併入作為參考。
10‧‧‧液晶層
10,12‧‧‧液晶胞基板
13a,13b‧‧‧第一光學各向異性層
14a,14b‧‧‧第二光學各向異性層
15a,15b‧‧‧第三光學各向異性層
16a,16b‧‧‧偏光元件
LC‧‧‧液晶胞
PL1,PL2‧‧‧橢圓偏光板
第1圖為本發明液晶顯示裝置之一個實例的圖示。
第2圖為用於解釋測量Re[＋40°]與Re[－40°]之方向的圖示。
第3圖為用於在Poincare球上解釋本發明液晶顯示裝置之光學補償機構的一個實例之圖。
第4圖為用於在Poincare球上解釋本發明液晶顯示裝置之光學補償機構的另一個實例之圖。
第5圖為用於在Poincare球上解釋習知液晶顯示裝置之光學補償機構的一個實例之圖。
10‧‧‧液晶層
11,12‧‧‧液晶胞基板
13a,13b‧‧‧第一光學各向異性層
14a,14b‧‧‧第二光學各向異性層
15a,15b‧‧‧第三光學各向異性層
16a,16b‧‧‧偏光元件
53a,53b‧‧‧遲相軸
54a,54b‧‧‧遲相軸
55a,55b‧‧‧遲相軸
55a’,55b’‧‧‧MD方向
56a,56b‧‧‧吸收軸
PL1,PL2‧‧‧橢圓偏光板
LC‧‧‧液晶胞
a,b‧‧‧摩擦軸

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示裝置，其包含：一液晶胞，其包含一對透明基板、與配置於該對透明基板間之包含液晶分子的液晶層；及自該液晶胞依序配置於該液晶胞各側上之第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層、與偏光元件；其滿足以下條件(1)至(6)：(1)△nd滿足500奈米<△nd<1300奈米，其中△n為未對其施加驅動電壓下之液晶層的雙折射，及d為該液晶層之厚度(奈米)；(2)該第一光學各向異性層包含以由一排列軸決定之方向排列且固定於該排列狀態之分子，及該排列軸與該偏光元件一對中之任一者之穿透軸各自投射至同一平面上之投射軸夾角為40°至50°；(3)該第一光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)為20至50奈米；(4)在相對該第一光學各向異性層之正交線朝該層的層面傾斜40°的第一方向所測量之該第一光學各向異性層之面內遲滯Re[+40°]、及在相對該第一光學各向異性層之正交線朝該層的層面反向傾斜40°的第二方向所測量之該第一光學各向異性層之面內遲滯Re[-40°]，滿足下式(II)或(II’)：在滿足Re[+40°]>Re[-40°]時， 在滿足Re[+40°]<Re[-40°]時， 其中該第一與該第二方向為在包括該第一光學各向異性層之正交線、與相對該第一光學各向異性層之面內遲滯遲向軸為90°之面內方向的相同面之方向；(5)該第二光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|40奈米，及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足0奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2；(6)該第三光學各向異性層在波長550奈米之面內遲滯(Re)滿足0<|Re|300奈米，及其在波長550奈米之厚度方向遲滯(Rth)滿足-100奈米<Rth<(液晶層之△nd)/2；其中該第一、該第二與該第三光學各向異性層、及該偏光元件係整合地配置成一橢圓偏光板。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該第一、該第二與該第三光學各向異性層中的至少一者包含兩層或兩層以上的光學各向異性層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中配置於該液晶胞一側上之該第二與該第三光學各向異性層的Rth總和不超過該液晶層之△nd。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中配置於該液晶胞一側上之該第二光學各向異性層在波長550奈米之Re不超過該第三光學各向異性層在波長550奈米 之Re。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中該第一光學各向異性層包含固定於一混成排列狀態之碟形液晶及/或棒形液晶。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中該第一光學各向異性層包含選自聚醯胺、聚酯、聚醚酮、聚醯胺醯亞胺、與聚酯醯亞胺構成之群組中之至少一種非液晶聚合物。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中該第二與該第三光學各向異性層中之至少一者為醯化纖維素膜、環形烯烴共聚物(COC)膜、或環形烯烴聚合物(COP)膜。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中該液晶胞為彎曲排列模式或垂直排列模式液晶胞。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中該橢圓偏光板係藉由輥對輥處理操作模式黏附偏光片與該第三光學各向異性層之捲起層合物、及該第一與該第二光學各向異性層之捲起層合物而製造。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其係進一步包含在配置於顯示側上之該偏光元件外側上之前散射層。
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