TWI447443B - 偏光板及液晶顯示器 - Google Patents

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TWI447443B
TWI447443B TW096106838A TW96106838A TWI447443B TW I447443 B TWI447443 B TW I447443B TW 096106838 A TW096106838 A TW 096106838A TW 96106838 A TW96106838 A TW 96106838A TW I447443 B TWI447443 B TW I447443B
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Minoru Wada
Yukito Saitoh
Yusuke Ohashi
Katsufumi Ohmuro
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Description

偏光板及液晶顯示器
本發明關於一種包括偏光片插入保護層間之偏光板，及一種使用它之液晶顯示器。
使用液晶顯示器(亦稱為液晶顯示面板)、電發光裝置(依使用之螢光材料分成有機電發光裝置與無機電發光裝置)、場發射裝置(FED)、電泳裝置等之顯示設備可顯示影像而不必如陰極射線管(CRT)在螢幕後方提供電子束以二維掃描之空間(吸塵機內室體)。因而此顯示設備具有較CRT薄、重量輕、電力消耗低之優點。此顯示設備亦因其特點而稱為平板顯示器。
使用液晶顯示器、EL裝置或FED裝置之顯示設備因優於CRT而已在各種領域廣為取代CRT，包括OA設備(如筆記型PC、PC用監視器等)、行動電話終端機、電視機等。以平板顯示器取代CRT係基於液晶顯示器或EL裝置之影像品質的技術創新，如視角分散性或顯示色彩再現區域之分散性。此外近年來動畫之顯示品質已隨多媒體及網際網路普及而改良。此外出現包括公共事務或廣告用電子報紙或大型資訊顯示器之新領域，其無法以CRT實現。
液晶顯示器包括液晶胞、對液晶胞施加顯示信號電壓之驅動電路、背光(背光光源)、及將輸入影像信號傳送至驅動電路之信號控制系統，其亦概括地稱為液晶模組。
液晶胞包括液晶分子、兩片密封且保持液晶分子之基板、及對液晶分子施加電壓之電極層。偏光板係配置於液晶胞外部。偏光板包括保護層及由聚乙烯醇薄膜製成之偏光片。特別地，偏光板係藉由將偏光片以碘染色，擴張經染色偏光片，及將保護層堆疊在經擴張偏光片之兩側上而得。在穿透型液晶顯示器之情形，其將此偏光板附著液晶胞兩側，而且可進一步提供一或多片光學補償片。此外在反射型液晶顯示器之情形，其一般依序排列反射板、液晶胞、一或多片光學補償片、及偏光板。
液晶胞係依照液晶分子之排列條件實行ON/OFF顯示。對於液晶胞已提議如TN(扭轉向列)、IPS(面內切換)、OCB(光學補償彎曲)、VA(垂直排列)、及ECB(電控制雙折射)之顯示模式，其可應用於穿透型液晶顯示器與反射型液晶顯示器。
光學補償膜係用於在液晶顯示器中減少影像變色或延伸視角。其已使用可擴張雙折射聚合物薄膜作為光學補償膜。或者除了包括可擴張雙折射聚合物薄膜之光學補償膜，其已提議使用具有由低分子或高分子液晶在撐體上形成之光學補償層的光學補償膜。由於液晶分子具有各種排列模式，使用液晶分子可實現習知可擴張雙折射聚合物薄膜無法得到之光學性質。此外已提議一種使偏光板之保護層附加雙折射而兼具保護層與光學補償膜之功能的結構。
光學補償膜之光學性質視液晶胞之光學性質而定，特別是顯示模式。使用液晶分子可製造具有對應不同顯示模式之液晶胞的各種光學性質之光學補償膜。其已提議使用對應各種顯示模式之液晶分子的光學補償膜。
例如TN型液晶胞用光學補償膜藉由施加電壓回復液晶分子之扭轉結構而光學補償基板之傾斜排列狀態，在黑色顯示防止傾斜方向漏光而改良對比之視角特性(參見JP－A－6－214116與JP－A－8－50206號專利)。平行排列用光學補償膜光學補償平行基板而排列之液晶分子，而且改良偏光板在未施加電壓下黑色顯示之垂直穿透的視角特性(參見日本專利第3342417號)。
然而即使是在使用均勻地混成排列碟形液晶化合物而製成之光學補償膜時，其非常難以光學地完全補償液晶胞。例如在自傾斜方向觀看TN型液晶胞時發生灰階反轉效應，其中各灰階之穿透率反轉。至於防止灰階反轉效應之方法之一，其已知一種限制液晶胞中液晶之傾斜角範圍的方法(參見”Technical Report of IEICE”,EID 2001－108，第47－52頁)。
此外隨改良液晶顯示器顯示品質之進展，目前已有前方觀看之γ特性與歪斜觀看之γ特性間差異之問題，即γ特性之視角依附性問題，成為視角特性問題之一。在此γ特性指顯示發光度對灰階之依附性。由於前方觀看之γ特性與歪斜觀看之γ特性間差異表示灰階依附視角方向，其在顯示影像等或TV播放之情形可能發生特定之問題。其已提議γ特性之視角特性改良之各種液晶顯示器。例如專利文件4揭示一種正常黑色模式之γ特性對視角之依附性改良的液晶顯示器。此外在穿透率高且回應速度高之ECB模式中，其需要藉由降低γ特性對視角之依附性而改良視角特性。
另一方面，雖然上述方法改良視角特性，其在偏光板處於嚴厲使用環境(例如高溫度或高濕度環境)之情況發生偏光板收縮及漏光之問題。
為了克服關於偏光板耐久性之問題，JP－A－7－191217號專利及EP 911656號專利揭示一種直接使用藉由將碟形(碟狀)化合物之光學各向異性層塗布在透明撐體上而製成之光學補償片作為偏光板保護膜，而不增加液晶顯示器厚度之技術。
另一方面已提議一種藉由適當地選擇偏光板之黏著材料而克服漏光問題之技術(參見JP－A－2004－216359號專利)。
此外為了克服耐久性問題，JP－A－2001－264538號專利揭示一種其中將光學補償片之光彈性係數與黏著層之彈性係數之積設為小於1.2×10－5 之技術，JP－A－2001－272542號專利揭示一種其中將黏著層之彈性係數設為小於0.06 MPa之技術，JP－A－2002－122739號專利揭示一種其中將偏光板保護層之線性擴張係數與黏著層之彈性係數設為小於1.0×10－5 (℃－1 ．MPa)之技術，及專利文件11揭示一種其中將偏光板保護層之光彈性係數與黏著層之彈性係數之積設為小於8.0×10－12 (平方米/牛頓．MPa)之技術。
本發明之一個描述性、非限制具體實施例之目的為提供一種藉由以簡單之組態改良視角特性而高度改良灰階反轉之液晶顯示器，特別是平行排列型而無扭轉之液晶層結構的ECB型或IPS型液晶顯示器，及具扭轉之液晶層結構的TN型液晶顯示器。
本發明之另一個描述性、非限制具體實施例之目的為提供一種改良在嚴厲條件下可靠度之液晶顯示器。
上述目的可藉以下手段達成。
(1)一種偏光板，其依序包括：第一保護膜；偏光片；第二保護膜；及光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(2)依照(1)之偏光板，其進一步包括光學補償層。
(3)依照(1)或(2)之偏光板，其中光擴散層藉測角光度計測量之光散射外形為發射角30°之散射光的強度相對發射角0°之散射光在0.05至0.3%之範圍內。
(4)依照(1)至(3)任一之偏光板，其具有平行或垂直偏光板一側之吸收軸。
(5)依照(1)至(3)任一之偏光板，其具有對偏光板一側為5至40°角之吸收軸。
(6)一種液晶顯示器，其包括：液晶胞，其包括一對彼此對立而配置之基板，基板對之一在其一側上具有電極，及在基板對之間的液晶層；及配置於液晶胞之至少一個外側上的偏光板，偏光板依序包括第一保護膜、偏光片、第二保護膜、及光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(7)依照(6)之液晶顯示器，其中液晶層包括在未施加電壓下實質上平行基板對表面而排列之向列液晶材料。
(8)依照(6)或(7)之液晶顯示器，其中偏光板進一步包括光學補償層。
(9)依照(6)至(8)任一之液晶顯示器，其中偏光片具有平行或垂直液晶顯示器螢幕之水平方向的吸收軸。
(10)一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之基板，基板對之一在其一側上具有電極；在基板對間之液晶層，液晶層包括按基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子；及一對偏光板，其各依序包括黏著層、光學補償片、偏光片、及保護層，液晶胞位於偏光板對之間，其中偏光板對至少之一具有相對液晶顯示器螢幕之水平方向與垂直方向之一為5°及40°角之吸收軸。
(11)依照(10)之液晶顯示器，其中至少一片偏光板包括光擴散層，光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(12)一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之第一及第二基板，第一及第二基板對之一在其一側上具有透明電極；在第一與第二基板對間之液晶層，液晶層包括在未施加電壓下實質上平行第一與第二基板對表面而排列之液晶分子，液晶分子在第一與第二基板之間具有45°或更小之扭轉角；及多個像素，其包括多個對液晶層施加電壓之電極，其中各像素包括對液晶層施加不同電壓之第一子像素及第二子像素，各像素可表示0至n級灰階，n為1或更大之整數，而且n越大表示灰階之發光度越大，及在各像素表示至少k級灰階時，各像素滿足式|V1(k)－V2(k)|>0，其中V1(k)及V2(k)各表示施加至第一及第二子像素之液晶層的有效電壓伏特數，而且k滿足0<kn－1，及其中液晶層係以正常白色模式顯示影像。
(13)依照(12)之液晶顯示器，其進一步包括配置在液晶層之至少一個外側上的偏光板，偏光板依序包括第一保護膜、偏光片、第二保護膜、及光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(14)一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之第一及第二基板，第一及第二基板對之一在其一側上具有透明電極；在第一與第二基板對間之液晶層，液晶層包括在未施加電壓下實質上平行第一與第二基板對表面而排列之液晶分子，液晶分子在第一與第二基板之間具有實質上90°之扭轉角；及多個像素，其包括多個對液晶層施加電壓之電極，其中各像素包括對液晶層施加不同電壓之第一子像素及第二子像素，各像素可表示0至n級灰階，n為1或更大之整數，而且n越大表示灰階之發光度越大，及在各像素表示至少k級灰階時，各像素滿足式|V1(k)－V2(k)|>0，其中V1(k)及V2(k)各表示施加至第一及第二子像素之液晶層的有效電壓伏特數，而且k滿足0<kn－1，及其中液晶層係以正常白色模式顯示影像。
(15)依照(14)之液晶顯示器，其進一步包括配置在液晶層之至少一個外側上的偏光板，偏光板依序包括第一保護膜、偏光片、第二保護膜、及光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(16)一種液晶顯示器，其包括：一對偏光板，其各包括偏光片及透明層，偏光板對之穿透軸彼此垂直；及在偏光板對間之液晶面板，其中液晶面板包括一對彼此對立而配置之基板(基板對之一在其一側上具有電極)，包括按基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層，及一對光學各向異性層，液晶層位於光學各向異性層對之間，其中液晶面板具有相對以下界定之立方結構的雙對稱軸：由基板對相反表面之排列軸界定之液晶層的上下排列控制方向；及光學各向異性層對之排列控制方向，雙對稱軸平行基板對表面，偏光板對之一的穿透軸平行雙對稱軸，而且偏光板對之另一個的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中液晶層與偏光片間之透明層為雙軸遲滯層，雙軸遲滯層具有：250至300奈米之面內遲滯；及0.1至0.4之NZ值；及垂直偏光片較接近雙軸遲滯層之吸收軸的面內遲滯軸。
(17)依照(16)之液晶顯示器，其中偏光板至少之一進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(18)一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之第一及第二基板，第一及第二基板對之一在其一側上具有透明電極；在第一與第二基板對間之液晶層，液晶層包括在未施加電壓下實質上平行第一與第二基板表面而排列之液晶分子，液晶分子在第一與第二基板之間具有45°或更小之扭轉角；一對吸收軸彼此垂直之第一及第二偏光板，液晶層位於第一與第二偏光板之間；至少一片第一遲滯層，其配置於第一偏光板與液晶層之間及第二偏光板與液晶層之間至少之一；及第二遲滯層，其配置於第一偏光板與液晶層之間，第二遲滯層包括一種具有碟形結構單元之化合物，其中第一遲滯層至少之一滿足下式：0奈米<Re(550)<70奈米 0奈米<Rth(550)<330奈米其中Re(550)表示至少一片第一遲滯層在波長550奈米處之面內遲滯和，及Rth(550)表示至少一片第一遲滯層在波長550奈米處之厚度方向遲滯和。
(19)依照(18)之液晶顯示器，其中第一及第二偏光板至少之一進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(20)依照(18)之液晶顯示器，其進一步包括配置於第二偏光板與液晶層間之遲滯層，遲滯層包括一種具有碟形結構單元之化合物，其中至少一片第一遲滯層滿足式：0奈米<Rth(550)<200奈米。
(21)依照(19)之液晶顯示器，其中第一及第二偏光板至少之一進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(22)一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之基板，基板對之一在其一側上具有電極；在基板對間之液晶層，液晶層包括按基板對相反表面之排列軸而排列之液晶分子；一對偏光板，其各包括偏光片及保護膜，液晶層位於偏光板對之間；及位於液晶層與偏光板對至少之一之間的光學各向異性層，光學各向異性層包括一種按排列軸排列且固定之化合物，其中偏光片之吸收軸平行或垂直液晶顯示器螢幕之水平方向，基板對表面之排列軸至少之一與光學各向異性層之排列控制方向以10至35°交叉，而且保護膜滿足下式： 其中Re表示面內遲滯，及Rth表示厚度方向遲滯。
(23)依照(22)之液晶顯示器，其中偏光板至少之一進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
(24)依照(6)至(9)任一之液晶顯示器，其為ECB液晶顯示器。
(25)依照(6)至(9)任一之液晶顯示器，其為TN液晶顯示器。
(26)依照(6)至(9)任一之液晶顯示器，其為IPS液晶顯示器。
依照本發明之一個例示具體實施例，藉由控制偏光板保護膜、光擴散層、表面膜、與液晶胞之材料、及其製法，可以如背景技藝液晶顯示器之相同組態提供具有光學地補償液晶胞之功能的偏光板。此外在將所製造偏光板附著ECB型、IPS型及TN型液晶胞時可明顯地改良視角及顯示品質。此外由於不需要堆疊一或多片遲滯膜與偏光板之程序而控制其角度，其可以捆對捆方式製造偏光板。此外依照本發明之一個例示具體實施例，其可提供一種不僅可提供偏光功能，亦可延伸液晶顯示器之視角，降低灰階反轉，防止外部光痕跡，及簡單地製造之偏光板。
依照本發明之一個態樣，其提供一種顯示品質高而不漏光(在液晶顯示器受熱時發生)之液晶顯示器。
此外依照本發明之另一個態樣，其提供一種視角特性優良且γ特性對視角之依附性低的正常白色模式液晶顯示器。特別地，依照本發明之又一個態樣，其提供一種視角對比高且在黑色顯示之傾斜方向漏光低，及γ特性對視角之依附性低的優良視角特性之正常白色模式液晶顯示器。
首先敘述用於說明書之名詞。
(名詞之說明) (遲滯、Re、Rth)
在本說明書中，Re(λ)及Rth(λ)各表示波長λ之面內遲滯及厚度遲滯。Re(λ)係在”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”{得自Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.}中將波長λ奈米之光以薄膜正交方向入射時測量。
如果將所測量薄膜以單或二軸折射率橢圓體表示，則依照以下方法計算Rth(λ)。
以面內遲滯軸(由”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”決定)作為傾斜軸(轉動軸)(若無遲滯軸則以薄膜平面之任何方向作為轉動軸)，在將波長λ奈米以在一側自薄膜法線方向按每段10°直到50°傾斜方向入射而在6點測量Re(λ)時，藉”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”基於所測量遲滯值、平均折射率之假設值、及輸入之薄膜厚度值計算Rth(λ)。
以上如果取面內遲滯軸作為轉動軸而薄膜在正交方向之傾斜角度具有遲滯值為零之方向，則在較傾斜角大之角度將遲滯值的符號改成負後，藉”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”計算Rth(λ)。
此外以遲相軸作為傾斜軸(轉動軸)(若無遲滯軸則以薄膜平面之任何方向作為轉動軸)，在任意兩個方向測量遲滯值時，可基於所測量遲滯值、平均折射率之假設值、及輸入之薄膜厚度值，依照以下方程式(1)及(2)計算Rth(λ)。
在以上方程式(1)中，Re(θ)表示自法線方向傾斜θ角之方向的遲滯值，nx表示面內遲相軸方向之折射率，ny表示垂直面內nx方向之折射率，nz表示垂直nx與ny方向之折射率，及d表示薄膜厚度。
方程式(2)：Rth＝((nx＋ny)/2－nz)×d
如果所測量薄膜無法以單或二軸折射率橢圓體表示，即如果所測量薄膜為無光軸薄膜，則Rth(λ)係依照以下方法計算。
以面內遲滯軸(由”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”決定)作為傾斜軸(轉動軸)，在將波長λ奈米以自薄膜正交方向按每段10°直到＋50°傾斜方向入射而在11點測量Re(λ)時，藉”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”基於所測量遲滯值、平均折射率之假設值、及輸入之薄膜厚度值計算Rth(λ)。
在以上測量中，平均折射率之假設值可使用”Polymer Handbook”(JOHN WILEY & SONS,INC.)及各種光學薄膜之型錄所列之值。如果平均折射率未知，則其可使用Abbe折射計測量。主要光學薄膜之平均折射率例示於下：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)
在輸入這些平均折射率之假設值及薄膜厚度時，”KOBRA 21ADH”或”KOBRA 21WR”計算nx、ny及nz。亦使用所計算之nx、ny及nz而計算Nz＝(nx－nz)/(nx－ny)。
(分子排列軸)
分子排列軸係藉自動雙折射計{得自Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.之”KOBRA 21ADH”}使用在將70毫米×100毫米之樣品於25℃及65%RH控制其濕度經2小時時得到之相差計算。
(穿透率)
藉透明度計(「AKA光電管色度計」，得自KOTAKI Co.,Ltd.)在25℃及60%RH測量20毫米×70毫米之樣品的可見光(615奈米)穿透率。
(光譜性質)
藉光譜光度計(得自HITACHI Co.,Ltd.之”U－3210”)在25℃及60%RH測量波長300至450奈米之光對13毫米×40毫米之樣品的穿透率。傾斜寬度係使用72%至5%之波長而得。臨界波長係以{(傾斜寬度/2)＋5%}之波長表示。吸收端係以穿透率為0.4%之波長表示。基於這些因素評估波長為380奈米及350奈米之光的穿透率。
在說明書中，角度之”＋”表示逆時鐘方向及”－“表示順時鐘方向。在取液晶顯示器之上下方向為12及6點鐘方向時，角度方向之絕對值0°方向表示3點鐘方向(螢幕之右方)。此外「遲相軸」表示產生最大折射率之方向。「可見光區域」表示波長380奈米至780奈米之範圍。此外，如果未另敘述，則折射率之測量波長指在可見光區域中λ＝550奈米處之值。
對於軸間或方向間之角度，「平行」、「垂直」、”45°”等表示「實質上平行」、「實質上垂直」、「實質上45°」等，但是並非狹義。即在可達成目的之範圍內的些微偏差是允許的。例如「平行」表示交叉角度為實質上0°，例如－10°至10°，較佳為－5°至5°，更佳為－3°至3°。「垂直」表示交叉角度為實質上90°，例如80°至100°，較佳為85°至95°，更佳為87°至93°。”45°”表示交叉角度為實質上45°，例如－35°至55°，較佳為40°至50°，更佳為42°至48°。
在說明書中，「偏光板」意圖包括長偏光板及切割成適合液晶顯示器之大小的偏光板(在說明書中，「切割」意圖包括「衝孔」、「切除」等)，如果未另敘述。在說明書中，，雖然「偏光片」及「偏光板」係有差別地使用，但是「偏光板」表示一種其中在「偏光片」至少一側上堆疊保護膜以保護「偏光片」之堆疊結構。在偏光板包括光學補償膜之情形，保護膜可作為光學補償膜。在光學補償膜包括具有液晶分子堆疊在撐體中之光學各向異性層之情形，保護膜可作為光學補償膜之撐體。此外本發明之偏光板包括撐體。此外在某些情形，「光學補償膜」可具有如光學各向異性層之相同意義。
以下敘述本發明之例示具體實施例。
<液晶顯示器> (液晶顯示器之組態)
依照本發明之一個態樣的液晶顯示器包括一對彼此對立而配置之基板(其一具有電極)，插入基板對之間且包括液晶層(其包括在未施加電壓下實質上平行基板對表面而排列之向列液晶材料)之液晶胞，及在液晶胞之至少一個外側上排列之偏光板。在液晶顯示器中，偏光板依序包括第一偏光膜、第二偏光膜及光擴散層。光擴散層為含半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之折射率的半透明顆粒之層。此外光擴散層之內霧值為45%至80%。
其較佳為使用TN型液晶顯示器、ECB型液晶顯示器或IPS型液晶顯示器作為本發明之液晶顯示器。
ECB型液晶顯示器具有在未施加電壓下顯示白色影像之正常白色模式，及在施加高電壓下穿透率降低因而顯示黑色影像。在施加高電壓下光學補償膜之Re值等於液晶層之遲滯值時，其顯示黑色影像。以此組態可在大範圍得到高對比影像，而且在半色調顯示區域中不發生灰階反轉。
此外在使用ECB型液晶顯示器作為本發明之液晶顯示器時，偏光片之吸收軸與液晶層之排列處理方向間交叉角在較佳為40至50°之範圍內，更佳為45°。
TN型液晶顯示器具有在未施加電壓下顯示白色影像之正常白色模式，及在施加高電壓下穿透率降低因而顯示黑色影像。在施加高電壓下光學補償膜之Re值等於液晶層之遲滯值時，其顯示黑色影像。以此組態可在大範圍得到高對比影像。在偏光片之吸收軸相對螢幕之水平方向傾斜45°或－45°之情形，偏光片之吸收軸與液晶層之排列處理方向間交叉角在較佳為－10至10°之範圍內，更佳為0°。此外在偏光片相對螢幕之水平方向平行或傾斜90°之情形，偏光片之吸收軸與液晶層之排列處理方向間交叉角在較佳為20至70°之範圍內。
此外IPS型液晶顯示器具有在未施加電壓下顯示黑色影像之正常黑色模式，及在施加高電壓下穿透率增加因而顯示黑白影像。黑色影像之視角因將光學補償膜之Re及Rth值最適化而延伸。若偏光板為液晶胞之觀看者側，則以此組態，偏光片之吸收軸與液晶層之起初排列處理方向間交叉角在較佳為80至100°之範圍內，更佳為90°。若偏光板遠離觀看者側而液晶胞插入其間，則偏光片之吸收軸與液晶層之起初排列處理方向間交叉角在較佳為－10至10°之範圍內，更佳為0°。
光擴散層堆疊在第二保護膜上。此光擴散層具有加寬對比視角，使顏色視角小，降低灰階反轉，及減少顯示點之效果。
此外在本發明之液晶顯示器中，其較佳為將至少一片光學補償膜插入偏光板與液晶層之間。
光學補償膜並未特別地限制，但是其可具有任何組態，只要其具有光學補償功能。例如光學補償膜可為雙折射聚合物薄膜或包括透明撐體與光學補償層(其包括液晶分子形成於透明撐體上)之堆疊結構。後者中較接近偏光板液晶層之透明保護膜可作為光學補償膜之撐體。即偏光板可具有光學補償層。
較佳為TN及ECB型液晶顯示器用光學補償膜一種具有碟形結構單元之光學補償膜。在本發明中，其較佳為具有碟形結構單元之光學補償膜的排列控制方向實質上平行偏光板之偏光片的吸收軸。
在本發明之液晶顯示器中，其較佳為碟形結構單元之碟平面相對偏光片(或透明撐體平面)傾斜，而且碟形結構單元之碟平面與偏光片(或透明撐體平面)間角度在垂直光學補償膜之薄膜平面的方向(即厚度方向)改變。此液晶顯示器可得到無對比視角及灰階反轉之影像。
除了包括一種具有經排列透明撐體及在撐體上之碟形結構單元的化合物之光學補償膜，用於本發明之光學補償膜可為包括可擴張薄膜之光學補償膜。對於其中在未施加電壓下顯示黑色影像之正常黑色顯示模式液晶胞具有二或更多個圖像元素區域，而且各圖像元素區域具有二或更多個向列液晶材料分子之起初排列狀態不同之區域、或二或更多個其中向列液晶材料分子之排列方向在施加電壓下連續地改變之不同區域的液晶顯示器，光學補償膜具有降低黑色顯示之傾斜方向漏光的效果。
此外本發明之液晶顯示器可設計成液晶胞之一個像素具有二或更多個圖像元素區域，而且圖像元素區域之液晶分子的起初排列狀態不同，或液晶分子之排列方向不同，其在施加電壓下連續地改變。
此組態對其中在施加電壓下液晶分子相對基板傾斜之ECB型液晶顯示器特別有效。此外由於液晶分子在一個方向傾斜，藉由將一個像素分割成二或更多個(較佳為2或4或更多個)起初排列狀態不同之圖像元素區域且將圖像元素區域平均，則可抑制偏差。
此外本發明關於一種其中偏光片之吸收軸平行或垂直液晶顯示器螢幕之水平方向的液晶顯示器(以下有時將此態樣稱為較佳態樣(I))。
在習知液晶顯示器中，偏光板在嚴厲環境下收縮。特別是偏光板在平行螢幕長側及短側之方向顯示最大收縮。在如收縮或擴張之彈性力施加至用於此偏光板之薄膜時遲滯改變。在其中偏光板之吸收軸與遲滯產生方向以45°交叉之組態中透光最大，其成為漏光而觀察到。
在習知ECB型液晶顯示器或TN型液晶顯示器中，偏光板之吸收軸與螢幕之水平方向(即偏光板末端部份之長側方向)以45°交叉。由於偏光板之收縮方向平行偏光板末端部份之長短側方向，在此排列中漏光最大。因而使偏光板之吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向，即偏光板末端部份之長側方向，已發現可抑制漏光，特別是對ECB型液晶顯示器或TN型液晶顯示器。以下參考第2圖敘述此ECB型液晶顯示器之一個實例。
TN型液晶顯示器使用TFT驅動法顯示高對比及高解析度之高品質影像。對於TFT驅動，閘極線路及信號(或源極)線路係按螢幕之平行及垂直方向排列。由於偏光板之收縮方向平行或垂直這些線路，即使偏光板之吸收軸係平行或垂直這些線路而排列，吸收軸以實質上平行或垂直偏光板之最大收縮方向(即偏光板末端部份之長短側方向)排列，因而抑制漏光。以下參考第3圖敘述此TN型液晶顯示器之一個實例。
另一方面，在以上習知液晶顯示器中，偏光板之吸收軸平行或垂直偏光板螢幕之水平方向的組態有在以按螢幕前方超過10°之角度範圍或以螢幕前方傾斜方向觀看螢幕時，顏色變化之雙邊對稱退化之情形。然而在包括具有特定特性之光擴散層的本發明液晶顯示器中，其證實雙邊對稱改良。
此外本發明液晶顯示器之組態可應用於IPS型液晶顯示器。在將本發明液晶顯示器之組態應用於IPS型液晶顯示器時，其已發現在習知IPS型液晶顯示器顯示黑色影像時將傾斜方向之漏光變色平均，因而變成全色。以下參考第4圖敘述此IPS型液晶顯示器之一個實例。
(本發明液晶顯示器之具體實施例)
以下參考附圖敘述本發明液晶顯示器之例示具體實施例。
(ECB型液晶顯示器)
第1圖為顯示液晶顯示器實例，特別是依照本發明之一個例示具體實施例的ECB型液晶顯示器之略示圖。
參考第1圖，液晶顯示器包括液晶胞5至7，及排列在液晶胞5至7兩側之一對偏光板1與2。各偏光板1與2包括偏光片及一對保護膜。光擴散層(未示)各配置於上偏光板1之上保護膜11的偏光片12外側、及下偏光板2之下保護膜12的偏光片22外側。保護膜11與12亦作為光擴散層之撐體。此外各具有光學補償功能之上光學補償膜14與下光學補償膜24各排列在液晶胞與基板對之間。上偏光板1之下保護膜13亦可作為上光學補償膜14之撐體。上偏光板為一種包括光擴散層、構件11至13、較佳為及構件14之堆疊結構，而且組合至液晶顯示器中。另一方面，下偏光板2之上保護膜23亦可作為下光學補償膜24之撐體。下偏光板為一種包括光擴散層、構件21至23、較佳為及構件24之堆疊結構，而且組合至液晶顯示器中。
此外在本發明中，偏光板1與2至少之一可為一種包括光擴散層、偏光片、較佳為及光學補償膜之堆疊結構(例如上偏光板可為包括光擴散層、構件11至13、較佳為及構件14之堆疊結構)，而且偏光板1與2均未必具有如第1圖所示之以上堆疊結構。即液晶顯示器僅具有包括光擴散層、偏光片、較佳為及光學補償膜之堆疊結構。因而第1圖所示組態並無限制。
在本發明之液晶顯示器中，由於光擴散層之撐體亦可作為偏光片之一的保護膜，而且較佳為光學補償膜之透明撐體亦可作為另一片偏光片之保護膜，其可使用具有依序包括光擴散層、保護膜(亦作為撐體)、偏光片、保護膜(亦較佳為作為透明撐體)、較佳為及光學補償膜之堆疊結構的偏光板。此偏光板不僅具有偏光功能，亦具有加寬視角(特別是對比視角)，使顏色視角變化小，降低灰階反轉，及減少顯示點之效果。此外此偏光板較佳為包括光學補償膜，其具有以簡單之組態精確地光學補償液晶顯示器之光學補償功能。在液晶顯示器中較佳為自裝置外部(遠離液晶胞之側)依序堆疊光擴散層、保護膜、偏光片、透明撐體、較佳為及光學補償膜。
偏光片12與22之吸收軸12D與22D、光學補償膜14與24之排列方向、及液晶分子6之排列方向可依用於以上構件之材料、顯示模式、構件之堆疊結構等調整而具有最適範圍。為了得到高對比，偏光片12與22之吸收軸12D與22D係排列成實質上彼此垂直。然而本發明之液晶顯示器不限於此組態。
其次詳述第1圖所示液晶顯示器之組態及操作。
液晶胞5至7之上基板5摩擦方向5RD及下基板7摩擦方向7RD係設為彼此平行，而且液晶層為平行排列而無扭轉結構。上基板5與下基板7各具有排列膜(未示)及電極層(未示)。排列膜具有排列液晶分子6之功能。電極層具有對液晶分子6施加電壓之功能。例如透明氧化銦錫(ITO)可用於電極層。在平行排列模式中，△n=0.0854(589奈米，20℃)及△ε=+8.5之液晶(例如得自Merck,Co.,Ltd.之”MLC-9100”)可提供於上下基板之間。
在此，白色影像顯示之亮度依厚度d與各向異性折射率△n之積(△n·d)而改變。為了得到最大亮度，較佳為將積(△n·d)設為在0.2至0.4微米之範圍內。至少一個偏光片吸收軸與相鄰軸之液晶胞排列方向(摩擦方向RD)以約45°交叉，而且上下偏光吸收軸12D與22D間之交叉角為約90°，其表示正交偏光。
在其中未對液晶胞基板5與7之透明電極(未示)施加驅動電壓之未驅動狀態，液晶層中液晶分子6實質上平行基板5與7之平面而排列，結果因液晶分子6之雙折射效應而偏光改變之光通過偏光片12。此時液晶層之積(△n·d)係設為使得穿透光具有最大強度。另一方面，在其中對透明電極(未示)施加驅動電壓之驅動狀態，液晶分子6趨於依所施加電壓之程度垂直基板5與7之平面而排列。然而液晶分子6在接近基板邊界以相對基板平面之傾斜方向排列，雖然液晶分子6在基板間接近液晶層厚度方向中央係實質上垂直基板平面，液晶分子6朝液晶層厚度方向中央連續地歪斜排列。在此狀態下，其難以得到完全黑色影像顯示。同時在接近基板邊界傾斜之液晶分子的平均排列依觀看角度而改變，及具有穿透度與亮度依視角而改變之視角依附性。
為了克服此問題，其較佳為首先配置光學補償膜以補償液晶層在接近基板邊界之殘留相差，因而得到完全黑色顯示且因此改良前方對比比例。此外如以上專利文件1所述，其較佳為配置光學薄膜以補償連續地歪斜排列之液晶層，因而改良視角特性。此外由於液晶分子6在半色調顯示中傾斜，在以傾斜方向及相反方向傾斜觀看時，其由於液晶分子6間之雙折射差異而發生發光度或色調差異。在液晶顯示器使用一種其中將液晶顯示器之一個像素分割成多個區域之多域結構時，其將發光度或色調之視角特性平均且因此改良。
特別地，藉由將一個像素分割成二或更多個(較佳為4或8個)液晶分子之起初排列狀態不同之區域，及將這些區域平均，其可抑制發光度或色調依附視角之偏差。此外即使是在將一個像素分割成二或更多個在施加電壓下液晶分子之排列方向連續地改變之不同區域時，亦得到相同之效果。
如上所述，依照本發明之較佳態樣之一，本發明提供一種其中偏光片之吸收軸平行或垂直液晶顯示器螢幕之水平方向的液晶顯示器。第2圖顯示在ECB型液晶顯示器中，偏光片之吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向。
此外在第2圖所示態樣中，包括碟形結構單元之光學補償膜的排列控制方向與偏光片之吸收軸以較佳為40至50°之範圍，更佳為45°交叉。此外包括碟形結構單元之光學補償膜的排列控制方向與液晶層之排列處理方向以較佳為－20至20°之範圍交叉。
(TN型液晶顯示器)
其次參考第3圖詳述其中將本發明應用於TN型液晶顯示器之例示具體實施例。第3圖亦顯示在TN型液晶顯示器中，偏光片之吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向。在此使用具有正介電各向異性之向列液晶作為場效液晶，藉實例敘述TFT(主動)驅動。
液晶胞5至7包括上基板5、下基板7、及具有液晶分子6插入這些基板5與7之間的液晶層。排列膜(未示)係形成於基板5與7接觸液晶分子6之表面上(以下有時將這些表面稱為「內表面」)，而且液晶分子6在未施加電壓或施加低電壓下之排列係藉排列膜所接受之摩擦處理控制。此外對具有液晶分子6之液晶層施加電壓之透明電極(未示)係形成於基板5與7之內表面上。
在TN型液晶顯示器中，在其中未對電極施加驅動電壓之未驅動狀態下，液晶層中液晶分子6係實質上平行基板平面而排列，及上下基板間排列方向扭轉90°。在穿透型顯示裝置之情形，自背光單元發射之光在通過下偏光板2後經線性偏光。經線性偏光之光沿液晶層之扭轉結構傳播，將偏光平面轉動90°，然後通過上偏光板1。因而顯示裝置顯示白色影像。
另一方面，在增加施加電壓時，液晶分子6垂直基板平面直立而未扭轉。在施加理想高電壓下之TN型液晶顯示器中，液晶分子6幾乎完全未扭轉，因而具有幾乎垂直基板平面之排列狀態。此時由於液晶層中無扭轉結構，通過下偏光板2之經線性偏光之光不轉動偏光平面而傳播，及垂直地入射至上偏光板1之吸收軸中。因而其遮光且顯示裝置顯示黑色影像。
以此方式，TN型液晶顯示器達成藉遮蔽或穿透經偏光之光作為顯示裝置之功能。其通常將作為表示顯示品質之對比比例數值定義為白色顯示發光度對黑色顯示發光度之比例。對比比例越高則顯示裝置之品質越高。為了增加對比比例，在液晶顯示器中維持偏光狀態為重要的。
以下敘述TN模式液晶胞之組態的一個實例。液晶胞係藉由摩擦及排列具有正介電各向異性，各向異性折射率△n＝0.0854(589奈米，20℃)及△ε＝＋8.5之液晶，而且配置於上下基板5與7之間而製造。液晶層之排列係藉排列膜及摩擦處理控制。表示液晶分子之排列方向的導面，所謂之傾斜角度，係設為在較佳為約0.1°至10°之範圍內。在此具體實施例中，導面係設為3°。摩擦處理係以垂直上下基板之方向實行，而且傾斜角之大小可藉摩擦強度及次數控制。排列膜係藉由塗布及燃燒聚醯亞胺薄膜而形成。液晶層扭轉角之大小係由上下基板間摩擦方向之交叉角、及加入液晶材料之對掌劑界定。此具體實施例加入節距為60微米左右之對掌劑使得扭轉角為約90°。液晶層之厚度d係設為5微米。
此外液晶材料LC並未特別地限制，只要其為向列液晶。隨介電各向異性△ε增加可進一步降低驅動電壓。隨折射率各向異性△n減小可進一步增加液晶層之厚度(間隙)，因而縮短注射及密封液晶之時間且減小間隙之不平衡。。此外隨△n增加可進一步減小胞隙，因而可得更高速之回應。其通常將△n設為在0.04至0.28之範圍內，將胞隙設為在1至10微米之範圍內，及將△n與d之積設為在0.25至0.55微米之範圍內。
上偏光片12之吸收軸12D與下偏光片22之吸收軸22D實質上彼此垂直而堆疊，液晶胞之上偏光片12之吸收軸12D與上基板5之摩擦方向(排列軸)5RD實質上彼此平行而堆疊，及液晶胞之下偏光片22之吸收軸22D與下基板7之摩擦方向(排列軸)7RD實質上彼此平行而堆疊。雖然透明電極(未示)係形成於上下基板5與7之排列膜內側，液晶胞中液晶分子6在其中未對電極施加驅動電壓之未驅動狀態下實質上平行基板平面而排列，結果通過液晶面板之經偏光之光沿液晶分子6之扭轉結構傳播且將偏光平面轉動90°。即液晶顯示器在未驅動狀態下實現白色影像。另一方面，液晶分子6在驅動狀態下以相對基板平面傾斜一定角度之方向排列，及通過下基板2之光在液晶層中因光學補償層14與24而不轉動，其偏光狀態不變而通過液晶層6，然後被偏光片12遮蔽。換言之，液晶顯示器在驅動狀態下實現理想黑色影像。
光擴散層(未示)係配置於上偏光板1之上(觀看側)保護膜11的偏光片12外部，或下偏光板2之下保護膜21的偏光片22內部。保護膜11與21亦作為光擴散層之撐體。此外液晶胞接近上下偏光板之保護膜23與13亦可作為光學各向異性層14與24之撐體，及上下偏光板1與2可與光學各向異性層14與24整合地堆疊，而且可將其堆疊結構組合至液晶顯示器中。
在本發明之液晶顯示器中，光擴散層之撐體亦可作為偏光片之一的保護膜。較佳為光學補償片之透明撐體亦可作為另一片偏光片之保護膜。即可使用依序包括光擴散層、透明保護膜(亦作為撐體)、偏光片、透明保護膜(較佳為亦作為透明撐體)、較佳為及光學各向異性層之整合橢圓偏光板。整合橢圓偏光板具有加寬對比視角，使顏色視角變化小，降低灰階反轉，及減少顯示點之效果。此外較佳為此整合橢圓偏光板具有具光學補償功能之光學各向異性層。在使用整合橢圓偏光板時，其可以簡單之組態精確地補償液晶顯示器。在液晶顯示器中較佳為自裝置外部(遠離液晶胞之側)依序堆疊光擴散層、透明保護膜、偏光片、透明撐體、較佳為及光學各向異性層。
此外在液晶顯示器使用其中將一個像素分割成多個區域之多域結構時，其將垂直及水平視角特性平均，因而改良顯示品質。
(IPS液晶顯示器)
其次參考第4圖詳述其中將本發明應用於IPS型液晶顯示器之具體實施例。
第4圖所示液晶顯示器包括液晶胞5至7、及上下偏光板1與2且液晶胞插入其間。液晶胞5至7包括液晶胞上基板5、液晶胞下基板7、及插入其間之液晶層6。液晶層6之排列方向係藉基板5與7之相反平面接受之摩擦處理的方向5RD與7RD控制。
上偏光板包括一對透明保護膜11與13、及插入其間之偏光片12(透明保護膜13配置於較接近液晶胞之側)。較佳為偏光片12之吸收軸12D實質上平行透明保護膜11與13之輥移動方向(MD方向)11D與13D。在偏光片12之吸收軸12D實質上平行MD方向11D與13D時，其可得到機械安定性及光學性能均勻性之改良效果。此外在偏光片12之吸收軸12D實質上平行配置於遠離液晶胞之側的MD方向11D時，其改良機械可靠性，如防止偏光板之尺寸變化或捲曲。即使是在吸收軸12D垂直MD方向13D時，其得到相同之效果。此外如果透明保護膜11與13之厚度或強度充分，則即使是在吸收軸12D與保護膜之MD方向11D與13D以不同角度交叉時，其得到相同之效果。
較佳為下偏光板具有如第4圖所示上偏光板之相同組態。此外較佳為偏光片22實質上平行或垂直較接近偏光片22之液晶胞之側的保護膜23之MD方向23D。在保護膜23與21之MD方向23D與21D彼此垂直時，保護膜之雙折射彼此抵消，因而降低垂直地入射至液晶顯示器中之光的光學特性退化。此外在MD方向23D與21D彼此平行時，其可由保護膜之雙折射補償可能殘留在液晶層中之遲滯。
第5圖為顯示IPS模式液晶胞之略示橫切面圖。第5圖顯示IPS模式液晶胞之一個像素的一部份，雖然胞一般因矩陣形式之電極而具有多個像素。線性電極91係形成於一對透明基板5與7之內側，而且排列控制膜(未示)形成於電極91上。插入基板5與7之間的棒形液晶分子6在未施加電壓下經排列相對線性電極91之縱向方向形成些微角度。此外在此情形，其假設介電各向異性為正。在施加電場9D時，液晶分子6之方向按電場施加方向改變。其可藉由按預定角度排列偏光板1與2而改變穿透率。此外基板7之表面與電場施加方向9D間之角度小於較佳為20°，更佳為10°。即較佳為基板7之表面實質上平行電場施加方向9D。在本發明中，以下通常將與基板7之表面形成小於20°之電場稱為平行電場。此外不論電極91是否形成於上下基板兩者或其一之上，其得到相同之效果。
以此方式，IPS模式液晶胞在未施加電壓下或在施加低電壓下平行基板表面而排列。排列通常藉由塗布及摩擦排列膜而控制。然而在此排列處理中易發生排列點。如上所述，由於IPS模式液晶胞平行基板表面排列，此排列點造成大遲滯，特別是在黑色影像顯示中導致漏光之不平衡亮點。另一方面，在VA、TN及OCB模式中，由於在黑色影像顯示中液晶分子垂直基板表面排列，雖然排列點大，其由於遲滯小而使亮點小。
第6圖為顯示更高速回應且穿透率較高之IPS模式液晶胞的略示橫切面圖。不似第5圖，第6圖顯示其中將絕緣層93插入兩個電極間之雙層結構。下電極可為未圖案化之電極或線性電極。上電極較佳為線性電極，但是可具有任何形狀，如網結形、螺旋形、點形等，只要其具有使來自下電極92之電場通過之形狀。此外可加入具有中性電位能之浮動電極。此外絕緣層93可由任何無機材料(如SiO或氮氧化物)及有機材料(如丙烯基或環氧基)製成。
在IPS模式中因高穿透率而使對比比例增加，其在黑色影像顯示由於面內排列點而易於觀察到亮點。此外由於電場強度高，在施加低電壓下亦易於觀察到亮點。
其使用具有正介電各向異性△ε之向列液晶作為液晶材料LC。液晶層之厚度(間隙)超過2.8微米且小於4.5微米。以此方式，在遲滯(△n．d)超過0.25微米且小於0.32微米時，由於穿透率在可見光波長範圍具有極小之波長依附性，其可更容易地得到穿透率特性。藉由組合排列膜與後述偏光板，在將液晶分子自摩擦方向按電場施加方向轉動45°時可得到最大穿透率。此外液晶層之厚度(間隙)係藉聚合物粒控制。當然以玻璃珠、玻璃纖維、與樹脂製柱狀間隔體可得到相同之間隙。此外液晶材料LC並未特別地限制，只要其為向列液晶。隨介電各向異性△ε增加可進一步降低驅動電壓。隨折射率各向異性△n減小，液晶層之厚度(間隙)可進一步增加，因而縮短注射及密封液晶之時間且減小間隙之不平衡。
亦在IPS模式中，本發明之偏光板可應用於本發明之液晶顯示器。如上所述，光擴散層之撐體亦可作為偏光片之一的保護膜。較佳為由於光學補償膜之透明撐體亦可作為另一片偏光片之保護膜，其可使用依序包括光擴散層、保護膜(亦作為撐體)、偏光片、保護膜(較佳為亦作為透明撐體)、較佳為及光學補償膜之整合橢圓偏光板。此整合橢圓偏光板不僅具有偏光功能，亦具有加寬視角(特別是對比視角)，使顏色視角變化小，降低灰階反轉，及減少顯示點之效果。此外較佳為此整合橢圓偏光板具有具光學補償功能之光學補償膜。在使用整合橢圓偏光板時，其可以簡單之組態精確地補償液晶顯示器。在液晶顯示器中較佳為自裝置外部(遠離液晶胞之側)依序堆疊光擴散層、保護膜、偏光片、透明撐體、較佳為及光學補償膜。
除了上述顯示模式，用於本發明之液晶顯示器對OCB模式、VA模式、HAN模式、及STN模式有效。
本發明之液晶顯示器不限於上述組態而可包括其他構件。例如可將彩色濾光片插入液晶胞與偏光片之間。此外分別之光學補償膜可插入液晶胞與偏光板之間。此外在穿透型液晶顯示器之情形，背光單元(具有如冷陰極或熱陰極螢光管、發光二極體、場發射裝置、或電發光裝置之光源)可配置於液晶胞後方。此外本發明之液晶顯示器可為反射型。在此情形，僅一片偏光板可配置於觀看側，及將反射膜配置於液晶胞後方或液晶胞之下基板內側。當然在液晶胞觀看側可提供使用光源之前光單元。
本發明之液晶顯示器包括影像直接觀看型、影像投射型及光調變型顯示裝置。本發明對使用三或二端子半導體元件之主動矩陣液晶顯示器(如TFT或MIM)特別有效。當然本發明對以STN型代表之被動矩陣(其稱為分時驅動)液晶顯示裝置亦有效。
本發明之液晶顯示器因具有特定光擴散層之偏光板而具有加寬對比視角，使顏色視角變化小，降低灰階反轉，及減少顯示點(如亮點與色點)之效果。此外藉由設定偏光板保護膜之遲滯軸與偏光板吸收軸間之特定關係可改良液晶顯示器之視角。此外在將光學補償膜插入偏光板與液晶胞之間時可進一步改良視角。
依照另一個態樣，本發明提供一種包括一對彼此對立而配置之基板(至少之一具有電極)、含液晶分子(控制以按基板對之各相反平面的排列軸排列)之液晶層、及一對將液晶層插入其間之偏光板(藉由依序堆疊黏著層、光學補償片、偏光片、與保護層而形成)的液晶顯示器，其中偏光板之吸收軸與顯示裝置螢幕之水平方向或垂直方向形成超過5°且小於40°之角度(以下有時將此態樣稱為較佳態樣(II))。
本發明人已發現，在液晶面板受熱時(即在將其置入高溫乾燥機作為然後抽出作為由於熱變形而明顯地觀察到漏光之條件時)，相較於使用穿孔以在偏光板之端線與偏光板之吸收軸方向間形成45°角之偏光板的液晶顯示器(如習知TN模式液晶顯示器)，在使用以偏光板之吸收軸方向偏離45°之角度(即偏光板之吸收軸方向與偏光板之端線間為40°或更小之交叉角)穿孔之偏光板的液晶顯示器中，由於熱變形而在液晶面板周圍或角落發生之漏光減小。
此漏光減小之原因為，由於熱變形而在部份光學補償片發生之大部份相差的遲滯軸實質上平行或垂直偏光板之端線，及在使用穿孔以在偏光板之端線與偏光板之吸收軸方向間形成45°角之偏光板時，由於熱變形而在部份光學補償片發生之相差的遲滯軸與偏光板之吸收軸方向間交叉角變成45°，因而漏光最大。
另一方面，在使用以偏光板之吸收軸方向相對偏光板之端線偏離45°之角度穿孔之偏光板時，由於熱變形而在部份光學補償片發生之相差的遲滯軸與偏光板之吸收軸方向間交叉角偏離45°，因而漏光不變成最大。因而已發現，在部份光學補償片由於相差造成之漏光減小。
此外本發明人已發現，由改良影像亮度、顏色等之雙邊對稱的觀點，較佳為在偏光板之吸收軸方向與偏光板側間形成超過5°之角度，其提供作為較佳態樣(II)。
在將本發明用於TN模式穿透型液晶顯示器(如一般使用之TN模式穿透型液晶顯示器)時，其將偏光板在觀看者側之吸收軸方向TN2與偏光板在背光側之吸收軸方向TN13彼此垂直而堆疊(正交偏光排列)，將偏光板在觀看者側之吸收軸方向TN2與電極基板之摩擦方向(排列控制方向)TN6彼此平行而堆疊，及將偏光板在背光側之吸收軸方向TN13與基板在液晶胞背光側之摩擦方向(排列控制方向)TN9彼此平行而堆疊(第7圖)。在此TN模式穿透型液晶顯示器中，不似其中偏光板之吸收軸或液晶胞之摩擦方向具有45°之傾斜角的典型TN模式穿透型液晶顯示器(第8B圖)，由於偏光板之吸收軸方向TN2及TN13與偏光板之端線間交叉角偏離45°(第8A圖)，液晶胞之摩擦方向TN6及TN9與偏光板之端線或液晶胞間交叉角亦偏離45°。
此外除了TN模式及ECB模式液晶胞，本發明之偏光板亦可有利地用於OCB(光學補償彎曲)模式、VA(垂直排列)模式、IPS(面內切換)模式等。
即本發明之液晶顯示器可應用於TN、ECB、OCB、VA、IPS模式等。
依照又一個態樣(III－1)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括：一對第一與第二對立基板，其中至少之一具有透明電極；插入第一與第二對立基板對間之液晶層，其中液晶分子在未施加電壓下實質上平行第一與第二對立基板表面而排列，及第一與第二對立基板間之扭轉角為45°或更小；多個像素，其包括多個對液晶層施加電壓之電極，其中液晶顯示器係以正常白色模式顯示影像，其中各多個像素具有對液晶層施加不同電壓之第一子像素與第二子像素，及其中液晶層表示0至n級灰階(n為1或更大之整數，n越大表示灰階之發光度越大)，而且在液晶顯示器表示至少k級灰階(0<kn－1)時，施加至第一與第二子像素之液晶層的有效電壓V1(k)及V2(k)滿足以下關係。
|V1(k)－V2(k)|>0(伏特)
依照又一個態樣(III－2)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括：插入第一與第二對立基板對間之液晶層，其中至少之一具有透明電極，其中液晶分子在未施加電壓下實質上平行第一與第二對立基板表面而排列，及第一與第二對立基板間之扭轉角為約90°；及多個像素，其包括多個對液晶層施加電壓之電極，其中液晶顯示器係以正常白色模式顯示影像，其中各多個像素具有對液晶層施加不同電壓之第一子像素與第二子像素，及其中液晶層表示0至n級灰階(n為1或更大之整數，n越大表示灰階之發光度越大)，而且在液晶顯示器表示至少k級灰階(0<kn－1)時，施加至第一與第二子像素之液晶層的有效電壓V1(k)及V2(k)滿足以下關係。
|V1(k)－V2(k)|>0(伏特)
依照以上態樣可提供一種視角特性良好且γ特性之視角依附性低的正常白色模式液晶顯示器。此外依照本發明之一個態樣可提供一種γ特性之視角依附性低，在黑色影像顯示傾斜方向漏光小，視角特性良好，及觀看對比良好的正常白色模式液晶顯示器。
現在參考第10圖敘述依照本發明之一個具體實施例的液晶顯示器之組態。在第10圖中，上側表示裝置之顯示平面及下側表示裝置之背側。
第10圖為顯示一個將本發明應用於ECB型液晶顯示器之具體實施例的略示圖。第10圖所示液晶顯示器100包括ECB模式液晶胞309至313，一對排列在液晶胞兩側之偏光板，上偏光板301至306及下偏光板316至321。上光學補償膜307及下光學補償膜314各插入上偏光板與液晶胞之間及下偏光板與液晶胞之間。
上偏光板包括上偏光片303及一對保護膜301與305，上偏光片303在其間，而且下偏光板包括下偏光片318及一對保護膜316與320，下偏光片318在其間。上光學補償膜307及下光學補償膜314可各與上偏光板及下偏光板整合地堆疊，而且其堆疊結構可組合至液晶顯示器中。例如如果光學補償膜307及314為由液晶組成物形成之光學各向異性層，則上偏光板之下保護膜305亦可作為光學各向異性層307之撐體成為上光學補償膜307，及下偏光板之上保護膜316亦可作為光學各向異性層307之撐體成為下光學補償膜314。
排列膜(未示)及電極層(未示)各形成於液晶胞309至313之上基板309與下基板312內側。排列膜之內表面事先接受摩擦處理，排列控制方向310與313係由摩擦軸界定。上基板309及下基板312之排列控制方向(例如摩擦方向)310與313係設為彼此平行且液晶層平行排列而無扭轉結構。排列膜具有排列液晶分子311之功能。在平行模式中將具有正介電各向異性△ε之向列液晶材料充填至上下基板之間。假設液晶層之厚度為d及向列液晶材料之折射率各向異性為△n，則積△n．d在白色影像顯示對亮度有影響。為了得到最大亮度，較佳為將液晶胞設計成使得積△n．d在0.2至0.4微米之範圍。
在此具體實施例之液晶顯示器100中，其排列上偏光片303及下偏光片318使得上偏光片303之吸收軸304垂直下偏光片318之吸收軸319，因而在白色影像顯示影像。特別地，在其中未對液晶胞基板309與312之透明電極(未示)施加驅動電壓之未驅動狀態，液晶層中液晶分子311以小於45°實質上平行基板309與312之平面而排列，結果通過下偏光片318且因液晶分子311之雙折射效應而偏光改變之光通過偏光片303。此時液晶層之積(△n．d)係設為使得穿透光具有最大強度而顯示白色影像。另一方面，在其中對透明電極(未示)施加驅動電壓之驅動狀態，液晶分子311依所施加電壓之程度垂直基板309與312之平面而排列，而且通過下偏光片318之經偏光之光被上偏光片303吸收而顯示黑色影像，其偏光狀態不變。藉由改變對液晶層施加之電壓而控制液晶分子311之雙折射，穿透率改變，而且可表示灰階0至n(n為超過1之整數。n越大表示灰階之發光度越大)。
在此具體實施例之液晶顯示器100中，液晶胞包括多個像素，其包括多個對液晶層施加電壓之電極。第11圖顯示習知液晶顯示器100之一個像素的例示組態。參照第12圖，顯示習知液晶顯示器100’之一個像素的例示組態。
本發明之液晶顯示器100包括多個以矩陣形式排列之像素350。各多個像素350包括兩個像素電極358a與358b及相對電極(未示)，如第11圖所示。相對電極一般由所有像素350之共用電極組成。雖然第12圖所示習知液晶顯示器100’包括僅一個像素電極358’，此具體實施例之液晶顯示器100在一個像素350中包括兩個子像素358a與358b，使得可將不同之電壓施加至各液晶層。
對於具有第12圖所示液晶顯示器100’之電極結構的習知ECB模式液晶顯示器，在繪製穿透率相對施加電壓時，由前方觀看測量之穿透率表示之曲線不與由側面觀看測量之穿透率表示之曲線重合。此不一致表示前方觀看之顯示γ特性異於側面觀看之顯示γ特性。液晶顯示器之理想灰階特性表示側面觀看之灰階(垂直軸之值)與前方觀看之灰階(水平軸之值)成正比，如第13圖所示。另一方面，側面觀看之視角灰階特性表示曲線。此曲線偏離表示前方觀看之直線表示γ特性無關視角之定量偏差(差異)，即前方觀看之灰階的定量偏差(差異)且無關觀看之視角。
本發明之目的之一為減小正常白色模式液晶顯示器之偏差。其理想上較佳為表示右60°視角及右上60°視角處灰階特性之曲線L3與LU3變成與表示前方灰階特性N3之直線重合之直線。
為了達成本發明之目的，在此具體實施例之液晶顯示器100中，各多個像素350具有施加不同電壓之第一子像素350a及第二子像素350b，如第11圖所示。此外在各多個像素350顯示至少k級灰階(0<kn－1)之影像時，各施加至第一及第二子像素350a與350b之液晶層的有效電壓V1(k)及V2(k)滿足方程式|V1(k)－V2(k)|>0。以此方式，在將各像素分割成多個子像素且對多個子像素之液晶層施加不同電壓時，其觀察到γ特性不同之混合物，因而在正常白色模式改良半色調γ特性之視角依附性。
此外藉由使用由下述含碟狀液晶化合物之組成物形成之光學各向異性層作為上下光學補償膜307與314，其可得到在黑色影像顯示傾斜方向漏光小且視角對比良好之液晶顯示器。在此，在黑色影像顯示中(即在灰階0)使有效電壓V1(0)實質上等於有效電壓V2(0)為重要的。然後第一子像素及第二子像素在黑色影像顯示具有相同之液晶顯示狀態，而且在排列光學補償膜307或314時黑色影像顯示之漏光減小，因而改良對比比例。
此外，對於施加至第一及第二子像素350a與350b之液晶層的有效電壓間之差△V(n)(＝|V1(n)－V2(n)|)，其較佳為但未必使在k(0<kn－1)級灰階表現之有效電壓V1與V2間的差△V(k)及在k＋1級灰階表現之有效電壓V1與V2間的差△V(k＋1)滿足△V(k＋1)△V(k)之關係。
為了對子像素350a與350b之液晶層施加滿足以上關係之有效電壓，此具體實施例之液晶顯示器100具有第11圖所示組態。如上所述，雖然第12圖所示習知液晶顯示器100’在一個像素350’中包括僅一個像素電極358’經TFT電極356’連接信號線354’，此具體實施例之液晶顯示器100在一個像素350中包括兩個子像素電極358a與358b各經TFT電極356a與356b連接不同信號線354a與354b。子像素350a與350b組成一個像素350，及TFT電極356a與356b之閘極連接共用掃描線(閘極匯流線)352且以相同之掃描信號開/關。對信號線(源極匯流線)354a與354b施加信號電壓(灰階電壓)以滿足以上關係。此外較佳為TFT電極356a與356b之閘極共用。
在第11圖所示組態中，較佳為在各子像素350a與350b中平行共用掃描線352之中央線的間隔等於掃描線352之排列節距的約1/2。此外較佳為子像素350a之面積等於或小於子像素350b之面積。
此外如果各多個像素具有3或更多個子像素，則較佳為施加最高有效電壓之子像素的面積不大於其他子像素之面積。
此外其中對多個子像素之液晶層施加滿足以上關係之有效電壓的組態不限於第11圖所示組態。例如在其中各第一及第二子像素具有儲存電容器(其包括電連接子像素電極之儲存電容電極)、絕緣層、及通過絕緣層面對儲存電容電極之儲存電容相對電極的組態中，藉由以對各第一及第二子像素為電獨立方式構成儲存電容相對電極，及藉由改變對儲存電容相對電極施加之電壓(亦稱為儲存電容相對電壓)而分割儲存電容器之電容，對第一子像素之液晶層施加之有效電壓可異於對第二子像素之液晶層施加之有效電壓。藉由調整儲存電容器之電容大小及對儲存電容相對電極施加之電壓程度，其可控制對各子像素之液晶層施加之有效電壓程度。
使用以上組態，由於不必對子像素電極(第11圖之358a與358b)施加不同之信號電壓，TFT電極層(第11圖之356a與356b)可連接共用信號線且可對TFT電極層施加相同之信號電壓。因而信號線數量與第12圖所示習知液晶顯示器100’相同，及信號線驅動電路可具有如習知液晶顯示器100’之相同組態。當然由於TFT電極層(第11圖之356a與356b)連接相同之掃描線，其較佳為使用上述共用TFT電極之閘極的組態。
如上所述，在第10圖所示液晶顯示器100中，在其中對透明電壓(未示)施加驅動電壓之驅動狀態，液晶分子311垂直基板309與312之表面而排列，以視所施加電壓之程度顯示黑色影像。然而雖然液晶分子311在基板間接近厚度方向中央實質上垂直基板平面而排列，液晶分子311在接近基板邊界平行基板平面而排列且朝厚度方向中央連續地歪斜排列。在此狀態下，其難以得到完全黑色影像顯示。在此具體實施例之液晶顯示器100中，為了補償液晶層之殘留相差，其配置光學補償膜307或314以在黑色影像顯示減少漏光，因而改良對比比例。較佳為上下光學補償膜307與314為由含碟狀化合物之液晶組成物形成之光學各向異性層。例如光學各向異性層可藉由按各排列控制方向(若使用具有摩擦處理表面之排列膜則為摩擦軸方向)308與315控制碟狀化合物之分子排列，及固定排列狀態而形成。其特佳為使用藉由混成排列碟狀化合物之分子及固定排列狀態而形成之光學各向異性層作為光學補償膜307與314。較佳為上下光學補償膜307與314之排列控制方向308與315相對液晶分子311之排列控制方向(通常為摩擦軸方向)310與313為0至10°。此外上下光學補償膜307與314之排列控制方向308及315與排列在較接近薄膜307及314之位置的偏光板吸收軸以較佳為±20至70°，更佳為±35至55°交叉。
此外本發明液晶顯示器之組態不限於上述組態。例如上下偏光片303與318之吸收軸304與319、光學補償膜307與314之排列方向、及液晶分子311之排列方向可依各構件使用之材料、顯示模式、構件之堆疊結構等調整成在最適範圍內。為了得到高對比，其較佳為上偏光片303之吸收軸304實質上垂直上偏光片318之吸收軸319，而且吸收軸304及319與液晶分子311之排列軸310及313各以約45°交叉。液晶分子311之排列控制方向310與313為控制具有排列膜(未示)形成於上下基板309與312之內表面的液晶分子311之排列的排列軸。例如如果排列膜具有摩擦處理表面，則排列膜之排列控制方向310及313與摩擦軸重合。
在偏光板保護膜排列於液晶胞處之保護膜305與316對可見光具有光學折射率各向異性(保護膜之Re與Rth的較佳範圍敘述於下)，及將光學補償膜之光軸(分子長軸之平均排列方向)按去除液晶層相差之方向平行基板表面而排列時，其進一步改良黑色影像顯示及半色調影像顯示之視角性能，進一步加大高對比之範圍，及顯著地減小灰階反轉之區域。
較佳為將本發明之液晶顯示器應用於使用含具有正介電各向異性之向列液晶材料的ECB或TN液晶層之液晶顯示器。此外較佳為包括於各子像素之液晶層具有ECB或TN模式多域，其包括二至四個方位角不同之域，其中在施加電壓下液晶分子傾斜。多域模式之細節揭示於JP－A－9－160042號專利。
除了上述顯示模式，本發明之液晶顯示器對OCB模式、VA模式、HAN模式、及STN模式有效。
本發明之液晶顯示器不限於第10圖所示組態而可包括其他構件。例如可將彩色濾光片插入液晶胞與偏光片之間。此外分別之光學補償膜可插入液晶胞與後述偏光板之間。此外在穿透型液晶顯示器之情形，背光單元(具有如冷陰極或熱陰極螢光管、發光二極體、場發射裝置、或電發光裝置之光源)可配置於液晶胞後方。此外本發明之液晶顯示器可為反射型。在此情形，僅一片偏光板可配置於觀看側，及將反射膜配置於液晶胞後方或液晶胞之下基板內側。當然在液晶胞觀看側可提供使用光源之前光單元。
本發明之液晶顯示器包括影像直接觀看型、影像投射型及光調變型顯示裝置。此外雖然以上已描述使用TFT裝置之液晶顯示器，其可使用其他切換裝置(例如MIM裝置)。本發明對使用三或二端子半導體元件之主動矩陣液晶顯示器(如TFT或MIM)特別有效。當然本發明對以STN型代表之被動矩陣(其稱為分時驅動)液晶顯示裝置亦有效。
此外具有使用可用於本發明之碟狀液晶分子混成排列形成之光學各向異性層的光學補償膜揭示於JP－A－2000－304930號專利((0014)至(0141)段)且可應用於本發明之液晶顯示器。
依照又一個態樣(IV)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對各包括偏光片與透明層(偏光片與透明層之穿透軸彼此垂直)之偏光板、及插入偏光板對間之液晶面板，其中液晶面板包括一對對立基板(其至少之一具有電極)、包括按對立基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層、及至少一對光學各向異性層，液晶層插入至少一對光學各向異性層之間，其中液晶面板具有相對按液晶層之上下排列控制方向(其由對立基板對相反表面之排列軸與光學各向異性層對之排列控制方向界定)形成之立方結構的雙對稱軸，雙對稱軸平行基板表面，偏光板對之一的穿透軸平行雙對稱軸，而且偏光板對之另一片的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中包括於偏光板對間之透明層中插入液晶層與偏光片間之透明層為雙軸遲滯層，遲滯層之面內遲滯為250至300奈米，遲滯層之NZ值為0.1至0.4，及遲滯層之面內遲滯軸垂直偏光片較接近遲滯層之吸收軸。
依照又一個態樣，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對各包括偏光片與透明層(偏光片與透明層之穿透軸彼此垂直)之偏光板、及插入偏光板對間之液晶面板，其中液晶面板包括一對對立基板(其至少之一具有電極)、包括按對立基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層、及至少一對光學各向異性層，液晶層插入至少一對光學各向異性層之間，其中液晶面板具有相對按液晶層之上下排列控制方向(其由對立基板對相反表面之排列軸與光學各向異性層對之排列控制方向界定)形成之立方結構的雙對稱軸，雙對稱軸平行基板表面，偏光板對之一的穿透軸平行雙對稱軸，而且偏光板對之另一片的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中包括於偏光板對間之透明層中插入液晶層與偏光片間之透明層為雙軸遲滯層，遲滯層之面內遲滯為250至300奈米，遲滯層之NZ值為0.6至1.1，及遲滯層之面內遲滯軸平行偏光片較接近遲滯層之吸收軸，或一種液晶顯示器，其包括一對各包括偏光片與透明層(偏光片與透明層之穿透軸彼此垂直)之偏光片、及插入偏光板對間之液晶面板，其中液晶面板包括一對對立基板(至少之一具有電極)、包括按對立基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層、及至少一對光學各向異性層，液晶層插入至少一對光學各向異性層之間，其中液晶面板具有相對按液晶層之上下排列控制方向(其由對立基板對相反表面之排列軸與光學各向異性層對之排列控制方向界定)形成之立方結構的雙對稱軸，雙對稱軸平行基板表面，而且偏光板對之另一片的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中包括於偏光板對間之透明層中插入液晶層與偏光片間之透明層具有雙軸遲滯功能，及透明層之面內遲滯軸平行偏光片較接近遲滯層之吸收軸。
此外依照又一個較佳態樣，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對各包括偏光片與透明層(偏光片與透明層之穿透軸彼此垂直)之偏光板、及插入偏光板對間之液晶面板，其中液晶面板包括一對對立基板(至少之一具有電極)、包括按對立基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層、及至少一對光學各向異性層，液晶層插入至少一對光學各向異性層之間，其中液晶面板具有相對按液晶層之上下排列控制方向(其由對立基板對相反表面之排列軸與光學各向異性層對之排列控制方向界定)形成之立方結構的雙對稱軸，雙對稱軸平行基板表面，偏光板對之一的穿透軸平行雙對稱軸，而且偏光板對之另一片的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中包括於偏光板對間之透明層中插入液晶層與偏光片間之透明層具有平行偏光片較接近遲滯層之吸收軸的面內遲滯軸，而且假設透明層之厚度方向遲滯為Re及透明層之面內遲滯為Rth，透明層對550奈米波長之Rth為70至400奈米，透明層對相同波長之Re為20~80奈米，對450奈米波長之Re對Rth比例(Re/Rth)為對550奈米波長之Re對Rth比例(Re/Rth)的0.4至0.95倍，及對650奈米波長之Re/Rth為對550奈米波長之Re/Rth的1.05至1.9倍。
依照以上態樣，藉由調整偏光板吸收軸(或穿透軸)、液晶層之排列控制方向、與光學各向異性層(具有光學補償性能且在偏光板與液晶面板間插入具有光學特性之透明層)之排列控制方向間的排列角度關係，其可以如習知液晶顯示器之相同組態提供一種即使是在嚴厲使用環境下可靠度高且在垂直及水平視角顯示品質良好之液晶顯示器，特別是TN模式液晶顯示器。
以下詳述以上本發明之態樣(IV)。
在本發明中，對於具有一對偏光板及插入偏光板對間之液晶胞的液晶顯示器，使包括於偏光板對之偏光片的吸收軸實質上平行或垂直偏光板之最大收縮方向，即偏光板末端部份之長短側方向(或顯示裝置螢幕之水平方向)，無偏光板周圍之漏光或極小，即使是在嚴厲使用環境(高溫度及高濕度)下，例如在溫度40℃及濕度90%或溫度65℃及濕度80%之使用環境下。此外藉由調整液晶層之排列控制方向與光學各向異性層之排列控制方向間關係，可避免由於此排列而可能發生之視角特性退化，因而滿足必要之寬視角特性。
本發明人已發現，在習知TN模式液晶顯示器中偏光板周圍之漏光係因在偏光板保護膜中，由於偏光板收縮之光彈性效應所產生之遲滯Re及Rth造成。基於此發現，本發明人亦已發現漏光可藉由調整液晶層之排列控制方向、光學補償用光學各向異性層之排列控制方向、與偏光板之吸收軸間的排列角度關係而減小。
偏光板在嚴厲環境下收縮。特別地，在平行螢幕長短側之方向的收縮最大。在對用於偏光板之薄膜施加如收縮或膨脹之彈性力時，遲滯改變。在其中偏光板之吸收軸與遲滯產生方向以45°交叉之組態中，光穿透最大，其成為漏光而觀察到。本發明中以上述排列減少觀察到之漏光。
本發明對TN模式液晶顯示器明顯地有效。在習知TN模式液晶顯示器中，吸收板吸收軸與螢幕之水平方向(即偏光板末端部份之長側方向)以45°交叉。由於偏光板之收縮方向平行偏光板末端部份之長短側方向，此習知排列產生最大漏光。因而在本發明中，藉由使一對偏光板吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向，即偏光板末端部份之長側方向，在TN模式可減少漏光。
為了顯示具有高對比及高解析度之高品質影像，TN模式液晶顯示器使用TFT驅動。對於TFT驅動，閘極線路及信號(或源極)線路係按螢幕之水平及垂直方向排列。由於偏光板之收縮方向平行或垂直這些線路，即使偏光板吸收軸以平行或垂直這些線路之方向排列，吸收軸實質上平行或垂直偏光板之最大收縮方向(即偏光板末端部份之長短側方向)排列，因而減少漏光。
此外為了得到寬視角特性，TN模式液晶顯示器較佳為偏光板對至少之一的吸收軸與形成於液晶胞基板之相反平面(排列於偏光板至少之一的一側)的排列軸以約45°交叉。
偏光板周圍之漏光可藉由使偏光板吸收軸平行或垂直偏光板末端部份之長側方向而減小。此時藉由將TN模式液晶顯示器之排列控制方向(即形成於液晶胞基板相反側之排列軸)相對螢幕之水平方向傾斜45°，其可得到實質上雙邊對稱視角特性。在習知TN模式中，液晶胞之排列控制方向相對螢幕之水平方向傾斜45°，及垂直視角特性不對稱而水平視角特性對稱。然而由於偏光板吸收軸及偏光板保護膜之遲滯軸亦相對螢幕之水平方向傾斜45°，在嚴厲使用環境下偏光板周圍漏光。
在敘述本發明之前，其以一般TN模式為實例敘述第15圖所示背景技藝液晶顯示器之操作。在此使用具有正介電各向異性之向列液晶作為場效液晶，以實例敘述TFT(主動)驅動。背景技藝液晶顯示器包括具有上基板457、下基板460、及具有液晶分子459插入這些基板之間的液晶層之液晶胞。排列膜(未示)形成於基板457與460接觸液晶分子459之表面上(以下有時將這些表面稱為「內表面」)，及液晶分子459在未施加電壓或施加低電壓下之排列係藉排列膜接受之摩擦處理控制。此外對具有液晶分子459之液晶層施加電壓之透明電極(未示)形成於基板457與460之表面上。
上偏光板包括上偏光片451與用於保護上偏光片451之保護膜453，及下偏光板包括下偏光片466與用於保護下偏光片466之保護膜464。這些偏光板通常在其外部具有其他保護膜，雖然在第15圖中未顯示。如第15圖所示，在習知液晶顯示器中，上偏光片451之吸收軸452實質上垂直下偏光片466之吸收軸467，其相對螢幕之水平方向為45°(圖中之方向)。此外上偏光板之吸收軸452實質上垂直上基板457之摩擦方向(排列軸)458，及下偏光板之吸收軸467實質上垂直下基板460之摩擦方向(排列軸)461。此外為了藉液晶分子459去除遲滯，其將光學各向異性層455與462各插入上下基板與液晶層之間。光學各向異性層455與462係由含例如碟形液晶化合物之液晶組成物形成，而且固定於光學各向異性層455與462之碟形分子的平均排列方向456與463實質上平行各位於較接近光學各向異性層455與462之液晶胞基板457與460的摩擦軸458與461。
在TN型液晶顯示器中，在其中未對電極施加驅動電壓之未驅動狀態下，液晶胞中液晶分子459係實質上平行基板平面而排列且上下基板457與460間排列方向扭轉90°。在穿透型顯示裝置之情形，自背光單元發射之光在通過下偏光板466後經線性偏光。經線性偏光之光沿液晶層之扭轉結構傳播，將偏光平面轉動90°，然後通過上偏光板451。因而顯示裝置顯示白色影像。
另一方面，在增加施加電壓時，液晶分子457垂直基板平面直立而未扭轉。在施加理想高電壓下之TN型液晶顯示器中，液晶分子457幾乎完全未扭轉，因而具有幾乎垂直基板平面之排列狀態。此時由於液晶層中無扭轉結構，通過下偏光板466之經線性偏光之光不轉動偏光平面而傳播，及垂直地入射至上偏光板451之吸收軸452中。因而遮光且顯示裝置顯示黑色影像。然而在此驅動狀態中，由於液晶分子457按相對基板表面之一定角度排列，其發生遲滯。此遲滯因光學補償層455與462而減小，因而在驅動狀態得到理想之黑色影像顯示。
以此方式，TN型液晶顯示器達成藉遮蔽或穿透經偏光之光作為顯示裝置之功能。其通常將作為表示顯示品質之對比比例數值定義為白色顯示發光度對黑色顯示發光度之比例。對比比例越高則顯示裝置之品質越高。為了增加對比比例，在液晶顯示器中維持偏光狀態為重要的。
然而如上所述，在嚴厲環境(如高溫度及高濕度)下使用習知液晶顯示器時，其因偏光板收縮而發生問題，因而自偏光板周圍漏光。本發明人已注意到按液晶層之上下排列控制方向(其由液晶胞基板對相反表面之排列軸與上下光學各向異性層之排列控制方向界定)形成之立方結構之對稱，而且已發現已上問題可基於立方結構在平行基板表面之平面具有雙對稱軸，及上下偏光板對之吸收軸與雙對稱軸具有一定關係而克服。
首先以下藉實例敘述雙對稱軸及立方結構(其按形成液晶面板之液晶層的上下排列控制方向與上下光學各向異性層之排列控制方向形成，而且具有雙對稱軸)之概念。第16圖顯示形成第15圖所示習知TN型液晶顯示器之液晶層的液晶排列方向、及液晶層插入其間之偏光板的吸收軸方向。在第16圖中，在液晶層中，雖然改變液晶層之導面使得依施加電壓排列液晶分子而沿電場方向不扭轉，由上下基板之相反平面的固定排列用排列軸(例如摩擦軸)界定之排列控制方向(在本說明書中有時稱為「液晶層之上下排列控制方向」)係按自基板表面傾斜之前傾角(例如4°左右)、及液晶層之上下排列控制方向間之差異固定。如第16圖所示，在「液晶＋偏光板」之結構沿作為轉動軸之C2軸轉動180°(以箭頭表示)時，此結構與轉動前結構完全相同。其稱為立方結構具有雙轉動軸(雙對稱軸)。在此應注意，立方結構僅考慮用以使此結構與藉光之雙折射切換有效地相關之因素，其為液晶顯示器之原理。此因素可包括例如液晶層、偏光板、遲滯板等。例如其不考慮用於不同目的之雙折射小的構件，如彩色濾光片、抗反射膜、散射層等，在轉動前後是否完全相同。
在立方結構具有此雙對稱軸時，液晶面板在C2軸方向具有雙邊對稱。其原因如下。在第17圖之左圖，自右前側穿透至左內側之光具有如自左內側穿透至右前側之光的相同穿透率。類似地，自右上前側穿透至左下側之光具有如自左下側穿透至右上前側之光的相同穿透率。在液晶面板沿著C2軸轉動180°時，由於液晶面板具有雙對稱軸，轉動前立方結構與轉動後立方結構相同。此外右前側如前移至左內側前，左內側移至右前側，右上前側移至左下內側，及左下內側移至右上前側。由轉動前後之圖可知，右方向穿透率變成等於左方向穿透率，而且右上方向穿透率變成等於左上方向穿透率。即得到雙邊對稱穿透率特性。其表示對稱軸之立方結構在對稱軸方向具有對稱結構。由於面板在左右方向具有雙對稱軸，其確知典型TN型液晶顯示面板具有雙邊對稱特性。
此關係亦在對液晶層施加電壓時建立。此外具有TN型液晶面板(其包括由習知上光學補償用碟形化合物形成之光學各向異性層)之液晶顯示器亦建立此關係。換言之，雙邊對稱為習知液晶顯示器之特殊特點。然而在本發明中，偏光板之吸收軸係按螢幕之垂直及水平方向排列。此組態略示地示於第18圖。
第18圖所示本發明TN液晶面板之上下偏光板的吸收軸方向異於第17圖所示習知TN液晶面板。因而在第18圖所示TN液晶面板中，液晶＋偏光板之立方結構無雙轉動軸。其乃因為上下偏光板無雙對稱軸，雖然無偏光板之液晶面板具有雙對稱軸。因而立方結構無雙邊對稱特性。本發明特徵為立方結構為雙邊對稱，例如右上側具有如左上側之相同特性，右下側具有如左下側之相同特性。換言之，在其中將具有雙對稱軸之液晶面板插入垂直偏光板間之結構中，在垂直偏光板之一個吸收軸(或穿透軸)平行液晶面板之雙對稱軸時，其得到一種在垂直液晶面板之雙對稱軸方向的平面具有對稱穿透率之液晶顯示器。特別是在本發明中，以上結構係藉由將顯示雙折射之相差層插入液晶面板與垂直偏光板之間而得，其詳述於下。
如第18圖所示，其在左右方向(即0°方向與180°方向)得到完全相同之特性。然而在右上傾方向(例如30°方向)與左上傾方向(例如150°方向)並未得到相同之特性。即在右傾方向與左傾方向未得到雙對稱。本發明人已深思如何將在左右方向得到完全相同之特性應用於上傾方向或下傾方向。在左右方向得到完全相同之特性的原因為在第18圖中，軸僅在上下方向間改變，沿C2對稱轉動前後之偏光板垂直關係不變。此相同特性之原因可為如下所述。
首先各向異性介質之Jones矩陣可由以下方程式表示。
其中a、b、c、與d為實數，及a2 ＋b2 ＋c2 ＋d2 ＝1。假設x軸為0°方向及y軸為90°方向，在將各向異性介質插入具有x軸作為穿透軸之上偏光板與具有y軸作為穿透軸之下偏光板之間時，穿透率係由以下方程式表示。
另一方面，在將各向異性介質插入具有y軸作為穿透軸之下偏光板與具有x軸作為穿透軸之上偏光板之間時，穿透率係由以下方程式表示。
即以上方程式具有相同之穿透率。換言之，僅改變上下方向之偏光方向而不消除垂直關係產生相同之特性。其為在左右方向得到完全相同之特性的原因。本發明人已深思如何將在左右方向得到完全相同之特性應用於傾斜方向，而且已發現以上不對稱問題可藉由在一對偏光軸以傾斜方向彼此垂直之偏光板間排列C2對稱液晶面板而克服。
特別地，依照本發明之一個態樣，一對偏光板包括偏光片及雙軸遲滯層。將雙軸遲滯層插入液晶面板與偏光片之間，遲滯層之面內遲滯為250至300奈米，及NZ值具有0.1至0.4之雙折射特性。在此態樣中，遲滯層之面內遲滯軸係垂直偏光片排列於較接近遲滯層之吸收軸而排列。
此外依照本發明之另一個態樣，一對偏光板包括偏光片及雙軸遲滯層。遲滯層之面內遲滯為250至300奈米，及NZ值具有0.6至1.1之雙折射特性。在此態樣中，遲滯層之面內遲滯軸係垂直偏光片排列於較接近遲滯層之吸收軸而排列。
以下使用朋加萊球(Poincare Sphere)敘述以上兩個態樣。第19圖所示朋加萊球為方位角45°及偏光角60°之S1與S3的正交投射圖。在通過一片偏光板之偏光片的經線性偏光之光通過遲滯層時，偏光軸移至S1＝S3＝0之點。由於其他偏光板包括遲滯層，兩片偏光板以傾斜方向保持彼此垂直。由於僅垂直關係改變而垂直關係不變，雖然偏光板圍繞液晶面板之C2對稱軸轉動，其可知此關係為得到上述對稱特性之條件。用於以上兩個態樣之雙軸遲滯層及遲滯層入射光之偏光狀態變化的細節揭示於JP－A－2001－350022號專利，其揭示在此併入作為參考。
此外在以上兩個態樣中，單軸遲滯層可插入遲滯層與液晶層之間。在其中單軸遲滯層之光軸係垂直此層而配置之組態中亦得到雙邊對稱。此態樣中偏光狀態在朋加萊球上之軌跡示於第20圖。第20圖顯示在使用Nz值為0.25之λ/2板作為雙軸遲滯層，而且將具有相同光學特性之C－板各插入上偏光板與液晶面板之間及下偏光板與液晶面板之間時之偏光狀態。如圖中所示，此態樣未消除液晶面板之雙對稱。因而應了解，由上述原因得到雙邊對稱特性。所使用C－板之遲滯為隨機性。其以任何遲滯值得到雙邊對稱。為了抵消液晶層之遲滯，Rth較佳為0至300奈米，更佳為0至200奈米，特佳為0至100奈米。用於此態樣之C－板的細節揭示於JP－A－62－210423號專利，其揭示在此併入作為參考。
本發明之又一個態樣提供一種液晶顯示裝置，其中偏光板對之透明層中至少插入液晶層與偏光片間之透明層具有雙軸遲滯功能，而且透明層之面內遲滯軸平行偏光片排列於較接近遲滯層之穿透軸。此態樣中偏光狀態在朋加萊球上之軌跡示於第21圖。在此態樣中，藉由使用具有雙軸遲滯功能之薄膜(有時稱為「雙軸膜」)可改變第21圖所示偏光狀態。更特定言之，其使用可在圖中S1＝0之線上改變偏光狀態之雙軸膜。在此態樣應了解，其可得到雙邊對稱。雙軸膜之面內遲滯軸平行相鄰偏光片之穿透軸。雙軸膜之實例可包括，對550奈米波長，較佳為一種厚度方向遲滯為70至400奈米及面內遲滯為20至80奈米之薄膜，更佳為一種厚度方向遲滯為100至300奈米及面內遲滯為20至70奈米之薄膜，特佳為一種厚度方向遲滯為110至280奈米及面內遲滯為30至70奈米之薄膜。
依照本發明之又一個態樣，偏光板對之透明層中至少插入液晶層與偏光片間之透明層具有波長分散特性。更特別地，假設透明層之面內遲滯為Re及厚度方向遲滯為Rth，對可見光區域中450奈米波長λ之Re/Rth為對550奈米波長λ之Re/Rth的0.4至0.95倍，及對650奈米波長λ之Re/Rth為對550奈米波長λ之Re/Rth的1.05至1.9倍。第22圖顯示此態樣中偏光狀態在朋加萊球上之軌跡。如由圖式見到，作為透明層之雙軸膜具有對任何R、G及B波長之光調整之波長分散性。即對任何R、G及B波長之光偏光狀態移至S1＝0之線。在此態樣中應了解，對可見光區域之任何R、G及B波長得到完全雙邊對稱。
在以上之任何態樣中，液晶面板包括液晶層插入其間之光學各向異性層對。例如如果液晶層具有TN模式，則較佳為藉排列軸控制光學各向異性層對之排列，而且光學各向異性層對為含排列狀態固定之液晶化合物之層。此態樣較佳為光學各向異性層之排列控制方向(由排列軸(如摩擦軸)界定)與液晶層之排列控制方向至少之一間的交叉角在0°至10°之範圍內。特別是TN模式液晶層在此範圍內可光學上有效地補償。
依照本發明之又一個態樣，液晶面板包括光學各向異性層對(一對第一光學各向異性層)及一對第二光學各向異性層。在此態樣中預期得到抑制半色調跳色之較佳效果，其可能由於將偏光板對之吸收軸以0－90°方向插入而發生。在此態樣中，液晶層係插入第一光學各向異性層對之間，而且第二光學各向異性層對係隨插入其間之第一光學各向異性層對排列。其較佳為藉排列軸(如摩擦軸)控制第一及第二光學各向異性層對之排列，而且第一及第二光學各向異性層對為含排列狀態固定之液晶化合物之層。為了得到抑制半色調跳色之較佳效果，其較佳為第一光學各向異性層之排列控制方向與液晶層之排列控制方向至少之一間的交叉角在0°至10°之範圍內，及第二光學各向異性層之排列控制方向與液晶層之排列控制方向至少之一間的交叉角為約45°。
第14圖顯示本發明液晶顯示器之組態的一個實例。此實例僅用以解釋本發明之效果，而且本發明不受此實例限制。在此使用具有正介電各向異性之向列液晶作為場效液晶而藉實例敘述TFT(主動)驅動。
第14圖所示TN模式液晶顯示器包括一種具有上基板407、下基板410、及具有液晶分子409插入這些基板間之液晶層的液晶胞。排列膜(未示)係形成於基板407與410接觸液晶分子409之表面(以下有時將這些表面稱為「內表面」)，而且液晶分子409在未施加電壓或施加低電壓下之排列係藉排列膜所接受之摩擦處理控制。此外對具有液晶分子409之液晶層施加電壓之透明電極(未示)係形成於基板407與410之內表面上。此外第一上下光學各向異性層對405a與412a及第二上下光學各向異性層對405b與412b係以液晶胞插入其間而配置。在第14圖所示液晶顯示器中，液晶面板Lp係由液晶胞、第一上下光學各向異性層對405a與412a、及第二上下光學各向異性層對405b與412b組成。此外一對上下偏光片401與416係以液晶面板Lp插入其間而配置。偏光片401與416之吸收軸402與417相對螢幕之水平方向為90°(垂直)及0°(平行)，因而減少偏光片周圍之漏光，其由於偏光片在嚴厲使用條件下收縮而發生。
包括於液晶面板Lp之第一上下光學各向異性層對405a與412a及第二上下光學各向異性層對405b與412b係由含液晶化合物之組成物形成，而且層中液晶化合物之分子按由排列軸(如摩擦軸)界定之排列控制方向排列。第一光學各向異性層之排列控制方向406a及413a與液晶層之排列控制方向408及411至少之一間的交叉角在0°至10°之範圍內(較佳為0°)，及第二光學各向異性層之排列控制方向406b及413b與液晶層之排列控制方向408及411至少之一間的交叉角為約45°。其較佳為光學各向異性層之排列控制方向與由配置於較接近光學各向異性層之基板的相反平面界定之排列控制方向間的交叉角在以上範圍內(例如光學各向異性層405a及405b之排列控制方向與由形成於基板407之相反平面上的排列軸408(如摩擦軸)界定之液晶層的排列控制方向間之交叉角在以上範圍內，及光學各向異性層412a及412b之排列控制方向與由形成於基板410之相反平面上的排列軸411(如摩擦軸)界定之液晶層的排列控制方向間之交叉角在以上範圍內)。光學各向異性層之排列控制方向指分子之分子對稱軸在光學各向異性層之平均排列方向。排列控制方向通常由在形成光學各向異性層時所使用排列所接受摩擦處理之方向界定。
此外本發明較佳為如所需而配置之第一光學各向異性層與第二光學各向異性層係藉由將含碟形液晶化合物之液晶組成物以混成排列狀態固定而形成。
液晶面板Lp(在第14圖中插入第二光學各向異性層對之間)具有平行基板表面之雙對稱軸在此為重要的。具液晶面板Lp插入其間之偏光對之一為包括偏光片401與透明層403之上偏光板，而且另一片為包括偏光片416與透明層414之偏光板。偏光板之吸收軸402與417平行或垂直液晶面板之雙對稱軸。以此組態得到雙邊對稱。此外在此態樣中，依照第19至22圖所示方法，藉由使用透明層403與414之光學特性控制來自上下偏光板外部之入射光的偏光狀態，在傾斜右上45°方向及傾斜左上45°方向亦得到對稱特性。例如自上偏光板之傾斜右上45°方向外部入射之光經偏光後通過透明層403，而且自上偏光板之上前方向入射之經偏光之光具有如偏光長側方向之相同橢圓偏光狀態。類似地，自上偏光板之傾斜左下45°方向外部入射之光經偏光後通過透明層414，而且自下偏光板之下前方向入射之經偏光之光具有如偏光長側方向之相同橢圓偏光狀態。以此方式，偏光板對在傾斜上下方向及左右方向垂直橢圓偏光軸，因而在所有傾斜上下方向及左右方向均得到對稱。
第14圖所示TN模式液晶顯示器具有如第15圖所示習知液晶顯示器之相同操作原理。以下敘述可用於第14圖所示液晶顯示器之TN模式液晶胞的組態之一個實例。液晶胞係藉由摩擦及排列具有正介電各向異性，各向異性折射率△n＝0.0854(589奈米，20℃)，及△ε＝＋8.5之液晶而製造，而且配置於上下基板407與410之間。液晶層之排列係藉排列膜及摩擦處理控制。表示液晶分子之排列方向的導面，所謂之傾斜角度，係設為在較佳為約0.1°至10°之範圍內。在此具體實施例中將導面設為3°。摩擦處理係以垂直上下基板之方向實行，而且傾斜角之大小可藉摩擦強度及次數控制。排列膜係藉由塗布及燃燒聚醯亞胺薄膜而形成。液晶層扭轉角之大小係由上下基板間摩擦方向之交叉角、及加入液晶材料之對掌劑界定。此具體實施例加入節距為60微米左右之對掌劑使得扭轉角為約90°。液晶層之厚度係設為5微米。
此外液晶材料LC並未特別地限制，只要其為向列液晶。隨介電各向異性△ε增加可進一步降低驅動電壓。隨折射率各向異性△n減小可進一步增加液晶層之厚度(間隙)，因而縮短注射及密封液晶之時間且減小間隙之不平衡。。此外隨△n增加可進一步減小胞隙，因而可得更高速之回應。其通常將△n設為在0.04至0.28之範圍內，將胞隙設為在1至10微米之範圍內，及將△n與d之積設為在0.25至0.55微米之範圍內。
在第14圖中，較接近上下偏光板之液晶胞而配置之透明層403與414亦可作為偏光片401與416之保護膜。當然保護偏光片401與416之薄膜可插入透明層403與414之間。雖然保護膜一般配置於由如聚乙烯醇薄膜等之偏光片形成之偏光片的兩個表面上，第14圖中未顯示外保護膜。此外上下偏光板可與第二光學各向異性層405b及412b且與第一光學各向異性層405a及412a整合地堆疊，而且其堆疊結構可組合至液晶顯示器中。在此態樣中，透明層亦可作為偏光片及光學各向異性層之保護層的撐體。在本發明之液晶顯示器中，第一光學各向異性層(或第二光學各向異性層，如果有)之撐體亦可作為偏光片之一的保護膜。即可使用依序包括透明保護膜、偏光片、透明保護膜(作為具有特定光學特性之透明層及光學各向異性層之透明撐體)、與光學各向異性層之整合橢圓偏光板。由於整合橢圓偏光板具有具光學補償功能之光學各向異性層，在使用整合橢圓偏光板時可以簡單之結構精確地補償液晶顯示器。
雖然第14圖顯示TN模式液晶顯示器，除了TN模式，本發明之液晶顯示器可為任何VA模式、IPS模式、OCB模式、及ECB模式。此外在液晶顯示器使用其中將一個像素分割成多個區域之多域結構時，其將垂直及水平視角特性平均，因而改良顯示品質。
本發明之液晶顯示器不限於第14圖所示組態而可包括其他構件。例如可將彩色濾光片插入液晶胞與偏光片之間。此外在穿透型液晶顯示器之情形，背光單元(具有如冷陰極或熱陰極螢光管、發光二極體、場發射裝置、或電發光裝置之光源)可配置於液晶胞後方。此外本發明之液晶顯示器可為反射型。在此情形，僅一片偏光板可配置於觀看側，及將反射膜配置於液晶胞後方或液晶胞之下基板內側。當然在液晶胞觀看側可提供使用光源之前光單元。此外除了使液晶顯示器之穿透及反射模式彼此相容，液晶顯示器可為半穿透型，其在顯示裝置之一個像素中包括反射部份及穿透部份。
此外為了增加背光之發射效率，其堆疊稜鏡形或透鏡形聚光型發光增強片(薄膜)，或者可在背光與液晶胞之間堆疊偏光反射型發光增強片(薄膜)以降低由於偏光板吸收造成之光損失。此外可堆疊使自背光發射之光均勻之擴散片(薄膜)，或者可堆疊藉由印刷反射及擴散圖案而形成之片(薄膜)以得到均勻之面內光擴散。
本發明之液晶顯示器包括影像直接觀看型、影像投射型及光調變型顯示裝置。本發明對使用三或二端子半導體元件之主動矩陣液晶顯示器(如TFT或MIM)特別有效。當然本發明對以STN型代表之被動矩陣(其稱為分時驅動)液晶顯示裝置亦有效。
依照又一個態樣(V－1)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對彼此對立而配置之第一與第二基板，至少之一具有透明電極；插入第一與第二基板對間之液晶層，其中液晶分子在未施加電壓下實質上平行第一與第二基板之表面而排列，及第一與第二基板間之扭轉角為45°或更小；一對吸收軸彼此垂直之第一與第二偏光片，液晶層插入第一與第二偏光片對之間；至少一片插入第一偏光片與液晶層間及/或第二偏光片與液晶層間之第一遲滯層；及插入第一偏光片與液晶層間且包括至少一種具有碟形結構單元之化合物的第二遲滯層，其中至少一片第一遲滯層對波長550奈米之面內遲滯和Re(550)及對相同波長之厚度方向遲滯和Rth(550)滿足以下條件。
0奈米<Re(550)<70奈米 0奈米<Rth(550)<330奈米
依照又一個態樣(V－2)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對彼此對立而配置之第一與第二基板，至少之一具有透明電極；插入第一與第二基板對間之液晶層，其中液晶分子在未施加電壓下實質上平行第一與第二基板之表面而排列，及第一與第二基板間之扭轉角為45°或更小；一對吸收軸彼此垂直之第一與第二偏光片，液晶層插入第一與第二偏光片對之間；至少一片插入第一偏光片與液晶層間及/或第二偏光片與液晶層間之第一遲滯層；及一對各插入第一及第二偏光片對與液晶層之間的第二遲滯層，而且各遲滯層包括至少一種具有碟形結構單元之化合物，其中至少一片第一遲滯層對波長550奈米之面內遲滯和Re(550)及對相同波長之厚度方向遲滯和Rth(550)滿足以下條件。
0奈米<Re(550)<70奈米 0奈米<Rth(550)<200奈米
依照以上之本發明較佳態樣，其可顯著地改良均勻ECB液晶顯示器之視角及顯示品質。即本發明可提供一種較習知液晶顯示器明顯改良顯示品質及視角之液晶顯示器，特別是均勻ECB液晶顯示器，其無複雜之結構且較習知結構改變極小。
以下詳述依照此態樣之液晶顯示器。
第25圖為顯示依照本發明第一態樣之液晶顯示器的例示組態之略示圖。第25圖所示液晶顯示器包括透明基板510與512、插入透明基板510與512間之均勻ECB液晶層514、及由吸收軸彼此垂直地排列之偏光片形成之偏光片516與518。其將遲滯板(第一遲滯層)522插入液晶層514與偏光片518之間，而且將含碟形結構單元之化合物的光學補償膜(第二遲滯層)526插入遲滯板522與透明基板512之間。
排列膜(未示)及電極膜(未示)係形成於上透明基板510與下透明基板512之內表面。均勻ECB液晶層514中液晶分子在未施加電壓下實質上平行基板表面而排列，及基板間扭轉角係視排列膜所接受摩擦處理之方向而定。形成於基板510與512之內表面的排列膜所接受摩擦處理之方向較佳為45°或更小，更佳為實質上平行(±10°)。在此範圍可得實質上平行排列(扭轉角小於45°)而無扭轉結構。電極膜具有對液晶層514中液晶分子施加電壓之功能。電極膜一般為透明且由例如氧化銦錫(ITO)製成。注射及密封於上下基板510與512間之液晶具有正介電各向異性△ε，通常及折射率各向異性△n＝0.06~0.1(589奈米，20℃)。液晶層之厚度d為2.5~5微米。在此白色影像顯示之亮度視厚度d與折射率各向異性△n之積(△n．d)而不同。本發明之效果在200奈米△n．d400奈米之範圍明顯。較佳為積△n．d為260奈米~320奈米。
偏光片516與518具有垂直正交偏光排列，其中偏光片516與518之吸收軸間交叉角為約90°。此外偏光片516之吸收軸與位於較接近偏光片516之透明基板510的液晶分子之排列方向(通常為形成於透明基板510內表面之排列膜的摩擦方向)以約45°交叉，而且偏光片518之吸收軸與位於較接近偏光片518之透明基板512的液晶分子之排列方向(通常為形成於透明基板512內表面之排列膜的摩擦方向)以約45°(35至55°)交叉。雖然偏光片516與518通常在其兩個表面上包括由醯化纖維素薄膜形成之保護膜以保護偏光片，在第25圖中未顯示保護偏光片外表面之保護膜。
作為第一遲滯層之遲滯板522具有滿足以下關係之光學特性。
0奈米<Re(550)<70奈米 0奈米<Rth(550)<330奈米
在此態樣中，在將具有光學特性之遲滯板522組合至液晶顯示器中時，其改良視角特性，特別是垂直視角特性。此態樣較佳為遲滯板522滿足Rth(550奈米)－200奈米之條件。此外由容易製造或實際使用之觀點，較佳為遲滯板522滿足100奈米Rth(550)230奈米之條件。
此外在第25圖中，偏光片保護膜523對入射光遲滯之影響極小，而且由例如低遲滯醯化纖維素薄膜形成，其揭示於JP－A－2006－30937號專利。
在第25圖所示液晶顯示器中，其將作為含具有碟形結構單元之化合物的光學補償層之第二遲滯層526插入偏光片518與液晶層514之間。在安置第二遲滯層526時可進一步降低黑色影像顯示之穿透率，因而顯示視角較寬且對比較高之影像。在ECB模式液晶胞中，由於在施加電壓下(在黑色影像顯示)位於接近胞基板之液晶分子直立不充分，遲滯通常殘留。第二遲滯層526抵消殘留遲滯。因而例如在增加驅動電壓以抑制殘留遲滯時，第二遲滯層可去除或可為由具有碟形結構單元之化合物以外之材料製成之可延伸聚合物薄膜、或使用棒狀液晶分子之光學補償膜，只要其具有相同之操作。此外在使用具有碟形結構單元之化合物排列製造抵消殘留遲滯之第二遲滯層時，其較佳為具有碟形結構單元之化合物分子的排列控制方向實質上平行透明基板邊界處液晶分子之排列方向。排列控制方向通常可藉用於製造光學補償膜等之排列膜的摩擦處理方向控制。第二遲滯層可插入偏光片對之一與液晶層之間，如第25圖所示(第25圖之光學補償膜526)，或者可各插入偏光片對兩者與液晶層之間，如第26至28圖所示(第26至28圖之光學補償膜524及526)。此外第一及第二遲滯層之排列並未特別地限制。例如第二及第一遲滯層可自較接近液晶層側依序排列，或第一及第二遲滯層可自較接近液晶層側依序排列。
在本發明之液晶顯示器中，由於第一遲滯層亦可作為偏光片之一的保護膜或透明撐體，例如其可使用依序包括保護膜、偏光片與第一遲滯層(亦作為保護膜或透明撐體)之整合偏光板。此外第一遲滯層未必僅作為偏光片之一的保護膜或透明撐體，而亦作為第二遲滯層之撐體。例如其可使用依序包括保護膜、偏光片、第一遲滯層(亦作為第二遲滯層之保護膜或撐體)、與第二遲滯層之整合偏光板。這些整合偏光板不僅具有偏光功能，亦促成視角擴大及顯示點減少。此外由於這些整合偏光板具有具光學補償功能之遲滯層，其可以簡單之組態光學地補償液晶顯示器。在將後者整合偏光板組合至液晶顯示器中時，其較佳為自裝置外側依序排列保護膜、偏光片、第一遲滯層(亦作為保護膜或透明撐體、及第二遲滯層之撐體)、與第二遲滯層。第25圖所示液晶顯示器可藉由例如將後者整合偏光板附著液晶胞514I作為下偏光板518I而製造。
第26A及26B圖顯示依照本發明第二態樣之液晶顯示器組態的一個實例。在第26A及26B圖中，與第25圖相同之構件係以相同之參考號碼表示，而且省略其詳細解釋。第26A及26B圖所示液晶顯示器包括透明基板510與512、插入透明基板510與512間之均勻ECB液晶層514、及由吸收軸彼此垂直而排列之偏光片形成之偏光片516與518。在第26A及26B圖所示液晶顯示器中將遲滯板(第一遲滯層)522插入液晶層514與偏光片518之間，而且在第26A圖所示液晶顯示器中將遲滯板(第一遲滯層)520插入液晶層514與偏光片516之間。此外在第26A及26B圖所示液晶顯示器中將含碟形結構單元之化合物的光學補償膜(第二遲滯層)524與526各插入遲滯板520與透明基板510之間及遲滯板522與透明基板512之間。含碟形結構單元之化合物的光學補償膜(第二遲滯層)524與526具有如第25圖所示光學補償膜526之相同功能。
在第26A圖所示液晶顯示器中，對於作為第一遲滯層之遲滯板522與520，波長550奈米之面內遲滯和Re(550)及相同波長之厚度方向遲滯和Rth(550)滿足以下條件，而且在第26B圖所示液晶顯示器中，對於作為第一遲滯層之遲滯板522，波長550奈米之面內遲滯Re(550)及相同波長之厚度方向遲滯Rth(550)滿足以下條件。
0奈米<Re(550)<70奈米 0奈米<Rth(550)<330奈米
在將總光學特性滿足以上關係之遲滯板520與522組合至第26A圖所示液晶顯示器中時，及在將光學特性滿足以上關係之遲滯板522組合至第26B圖所示液晶顯示器中時，其改良視角特性，特別是垂直視角特性。在此態樣中，較佳為第一遲滯層至少之一對波長550奈米之厚度方向遲滯和Rth(550)滿足條件70奈米Rth(550)130奈米。
如上所述，在第26A及26B圖所示液晶顯示器中，含碟形結構單元之化合物的光學補償膜524或526之撐體亦可作為偏光片保護層523或遲滯板520或522。在此情形，其可使用依序包括保護膜、偏光片、第二遲滯層之撐體(亦作為偏光片或第一遲滯層之保護膜)、及第二遲滯層之整合偏光板作為上偏光板516a或516b及下偏光板518a或518b。
第27C及27D圖顯示本發明液晶顯示器之另一個實例。在第27C及27D圖中，與第25及26圖相同之構件係以相同之參考號碼表示，而且省略其詳細解釋。在第27C圖所示液晶顯示器中將在第26A圖所示液晶顯示器中排列於液晶胞514a外側之遲滯板520與522排列在液晶胞514c內側內側作為遲滯層520’與522’，而且在第27D圖所示液晶顯示器中將在第26B圖所示液晶顯示器中排列於液晶胞514b外側之遲滯板522排列在液晶胞514d內側內側作為遲滯層522’。第27C及27D圖所示液晶顯示器具有如第26A及26B圖所示液晶顯示器之相同效果。此外在第27C及27D圖所示液晶顯示器中，由於將具有光學補償功能之第一遲滯層配置於液晶基板內側，即較接近液晶層之位置，其可更精確地補償液晶層，因而得到較佳之影像顯示。
第27C及27D圖所示液晶顯示器之液晶胞514c與514d可藉由製備在由例如玻璃製成之透明基板(作為基板對之一或兩者)的表面上形成第一遲滯層而製造胞基板之，第一遲滯層係排列在基板內側，而且將液晶材料注射及密封於基板間而製造。
第27C及27D圖顯示本發明液晶顯示器之又一個實例。在第28E及28F圖中，與第25至27圖相同之構件係以 相同之參考號碼表示，而且省略其詳細解釋。在第28E圖所示液晶顯示器中將含碟形結構單元之化合物及排列在第27C圖所示液晶顯示器中液晶胞514c外側的遲滯板524與526排列在液晶胞514e內側作為遲滯層524’與526’，而且在第28F圖所示液晶顯示器中將含碟形結構單元之化合物及排列在第27D圖所示液晶顯示器中液晶胞514d外側的遲滯板524與526排列在液晶胞514f內側作為遲滯層524’與526’。第28E及28F圖所示液晶顯示器具有如第27C及27D圖所示液晶顯示器之相同效果。此外在第28E及28F圖所示液晶顯示器中，由於將促成殘留遲滯抵消之第二遲滯層配置於液晶基板內側，即較接近液晶層之位置，其可進一步降低液晶層之黑色影像顯示穿透率，因而得到對比較高之影像顯示。此外如下所述，在液晶層具有二或更多個圖像區域且將含碟形結構單元之化合物的光學補償膜排列在液晶層時，由於光學補償膜可對應圖像區域而分配及可對應各分配之圖像區域將碟形液晶分子之排列方向最適化，其可實現具較高顯示品質之液晶顯示器。
第28E圖所示液晶顯示器之液晶胞514e可藉由製備在由例如玻璃製成之透明基板(作為基板對)的表面上形成含具有碟形結構單元之化合物的第二遲滯層及第一遲滯層而製造之胞基板，第一與第二遲滯層係排列在基板內側，而且將液晶材料注射及密封於基板間而製造。此外第28F圖所示液晶顯示器之液晶胞514f可藉由製備在由例如玻璃製成之透明基板的表面上形成含具有碟形結構單元之化合物的第二遲滯層而製造之胞基板、及在由例如玻璃製成之透明基板的表面上形成含具有碟形結構單元之化合物的第二遲滯層及第一遲滯層而製造之胞基板，第一與第二遲滯層係排列在基板內側，而且將液晶材料注射及密封於基板間而製造。
本發明之液晶顯示器並未特別地限制其驅動電壓，而可在ECB模式液晶顯示器之驅動電壓的一般範圍內驅動。例如本發明之液晶顯示器可以其中在未施加電壓下顯示白色影像且穿透率降低，因而在施加高電壓下顯示黑色影像之正常白色模式驅動。其在光學補償膜之Re值等於施加電壓下之液晶層遲滯值時顯示黑色影像。以此組態可在大範圍得到高對比影像而有利，及在半色調顯示區域不發生灰階反轉。在本發明中，在使用表示穿透率低於未施加電壓下穿透率之施加電壓條件作為最大灰階(白色影像顯示)時，其可進一步加大視角。
在本發明之液晶顯示器使用其中將一個像素分割成多個區域之多域結構時，其進一步改良發光度或色調之視角特性。特別地，藉由將一個像素分割成二或更多個(較佳為4或8個)液晶分子之起初排列狀態不同之區域且將這些區域平均，其可抑制發光度及色調依附視角之偏差。此外即使是在將一個像素分割成二或更多個在施加電壓下液晶分子之排列方向連續地改變之不同區域時，亦得到相同之效果。
多個液晶分子之起初排列狀態不同之域可在一個像素中藉由使用電極提供之縫改變場效方向或將電場強度偏壓而形成。在所有方向實質上均勻之視角可藉由增加域數而得，例如將一個像素分割成4或8或更多個域。由偏光板吸收軸可設為任何角度，其特佳為將一個像素分割成8個域。
在ECB之情形，在正常白色模式中由於域邊界處之液晶分子具有不良之回應且白色影像顯示狀態殘留，前方對比退化。因而較佳為以遮光層(如黑矩陣)覆蓋域邊界。
本發明之液晶顯示器不限於第25至28圖所示組態而可包括其他構件。例如可將彩色濾光片插入液晶胞與偏光片之間(液晶胞內側或外側)。此外分別之光學補償膜可插入液晶胞與偏光板之間。此外在穿透型液晶顯示器之情形，背光單元(具有如冷陰極或熱陰極螢光管、發光二極體、場發射裝置、或電發光裝置之光源)可配置於液晶胞後方。此外本發明之液晶顯示器可為反射型。在此情形，僅一片偏光板可配置於觀看側，及將反射膜配置於液晶胞後方或液晶胞之下基板內側。當然在液晶胞觀看側可提供使用光源之前光單元。
本發明之液晶顯示器包括影像直接觀看型、影像投射型及光調變型顯示裝置。本發明對使用三或二端子半導體元件之主動矩陣液晶顯示器(如TFT或MIM)特別有效。當然本發明對以STN型代表之被動矩陣(其稱為分時驅動)液晶顯示裝置亦有效。
依照又一個較佳態樣(VI)，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對對立基板(至少之一具有電極)；包括按對立基板對相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層；一對各具有偏光片與形成於偏光片至少一側上之保護膜的偏光板，液晶層插入偏光板對之間；及至少一片光學各向異性層，其按排列軸排列且在液晶層與偏光板對至少之一之間包括排列狀態固定之液晶化合物，其中偏光片之吸收軸平行或垂直顯示裝置螢幕之水平方向，對立基板之相反表面的排列軸至少之一與至少一片光學各向異性層之排列控制方向以10~35°交叉，而且假設保護膜之面內遲滯為Re(奈米)及保護膜之厚度方向遲滯為Rth(奈米)，Re及Rth滿足以下方程式。
在依照此態樣之液晶顯示器中，藉由調整偏光板吸收軸、液晶基板之排列控制方向、與光學補償片之排列控制方向間的排列角度關係，其可以如習知液晶顯示器之相同組態提供一種即使是在嚴厲使用環境下可靠度高，而且在上下左右傾斜方向顯示品質良好之液晶顯示器，特別是TN模式液晶顯示器。
以下詳述以上本發明之態樣。
依照此態樣，本發明提供一種液晶顯示器，其包括一對對立基板(至少之一具有電極)、含控制以按基板對之各相反表面的排列軸排列之液晶分子的液晶層、一對各具有偏光片與形成於偏光片至少一側上之保護膜的偏光板(液晶層插入偏光板對之間)、及至少一片光學各向異性層，其插入液晶層與偏光板對至少之一之間且含控制以按排列軸固定排列之液晶化合物，其中偏光片之吸收軸實質上平行或垂直偏光板之最大收縮方向，即偏光板末端部份之長短方向(或顯示裝置螢幕之水平方向)。以此組態，偏光板周圍漏光減小，即使是在嚴厲使用環境(高溫度及高濕度)下，例如即使是在溫度40℃及濕度90%或溫度65℃及濕度80%之使用環境下。此外藉由調整液晶基板之排列控制方向與光學各向異性層之排列控制方向間的排列角度關係而滿足必要之寬視角特性。
本發明人已發現，在習知TN模式液晶顯示器中偏光板周圍之漏光係因在偏光板保護膜中，由於偏光板收縮之光彈性效應所產生之遲滯Re及Rth造成。基於此發現，本發明人亦已發現漏光可藉由調整液晶基板之排列軸、光學補償用光學各向異性層之排列控制方向、與偏光板之吸收軸間的排列角度關係而減小。
偏光板在嚴厲環境下收縮。特別地，在平行螢幕長短側之方向的收縮最大。在對用於偏光板之薄膜施加如收縮或膨脹之彈性力時，遲滯改變。在其中偏光板之吸收軸與遲滯產生方向以45°交叉之組態中，光穿透最大，其成為漏光而觀察到。在本發明中已發現，在TN模式液晶層中漏光特別地減少。
在習知TN模式液晶顯示器中，吸收板吸收軸與螢幕之水平方向(即偏光板末端部份之長側方向)以45°交叉。由於偏光板之收縮方向平行偏光板末端部份之長短側方向，此習知排列產生最大漏光。
因而在本發明中已發現，藉由使偏光板吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向，即偏光板末端部份之長側方向，在TN模式可減少漏光。
(以下有時將其中液晶顯示器之偏光板吸收軸平行或垂直螢幕之水平方向(即偏光板末端部份之長側方向)的組態稱為「0°－90°附著」)。
為了顯示高對比及高解析度之高品質影像，TN模式液晶顯示器使用TFT驅動。對於TFT驅動，閘極線路及信號(或源極)線路係按螢幕之水平及垂直方向排列。由於偏光板之收縮方向平行或垂直這些線路，即使偏光板吸收軸以平行或垂直這些線路之方向排列，吸收軸實質上平行或垂直偏光板之最大收縮方向(即偏光板末端部份之長短側方向)排列，因而減少漏光。
此外為了使TN模式液晶顯示器得到寬視角特性，其較佳為偏光板對至少之一的吸收軸與形成於液晶胞基板之相反平面(排列於偏光板至少之一的一側)的排列軸以約45°交叉。
偏光板周圍之漏光可藉由使偏光板吸收軸平行或垂直偏光板末端部份之長側方向而減小。此時藉由將TN模式液晶顯示器之排列控制方向(即液晶胞基板之排列軸)相對螢幕之水平方向傾斜45°，其可得到實質上雙邊對稱視角特性。
在習知TN模式中，液晶胞之排列控制方向相對螢幕之水平方向傾斜45°，及垂直視角特性不對稱而水平視角特性對稱。然而由於偏光板吸收軸及偏光板保護膜之遲滯軸亦相對螢幕之水平方向傾斜45°，在嚴厲使用環境下偏光板周圍漏光。
其次參考圖式敘述將本發明應用於TN模式液晶顯示器之一個具體實施例。
在敘述本發明之前，以一般TN模式為例敘述第31圖所示習知液晶顯示器之操作。在此使用具有正介電各向異性之向列液晶作為場效液晶，藉實例敘述TFT(主動)驅動。
液晶胞609至613包括上基板609、下基板613、及具有液晶分子611插入這些基板6°9與613之間的液晶層。排列膜(未示)係形成於基板609與613接觸液晶分子611之表面上(以下有時將這些表面稱為「內表面」)，而且液晶分子611在未施加電壓或施加低電壓下之排列係藉排列膜所接受之摩擦處理控制。此外對具有液晶分子611之液晶層施加電壓之透明電極(未示)係形成於基板609與613之內表面上。
在TN型液晶顯示器中，在其中未對電極施加驅動電壓之未驅動狀態下，液晶層中液晶分子611係實質上平行基板平面而排列，及上下基板間排列方向扭轉90°。在穿透型顯示裝置之情形，自背光單元發射之光在通過下偏光板後經線性偏光。經線性偏光之光沿液晶層之扭轉結構傳播，將偏光平面轉動90°，然後通過上偏光板。因而此顯示裝置顯示白色影像。
另一方面，在增加施加電壓時，液晶分子垂直基板平面直立而未扭轉。在施加理想高電壓下之TN型液晶顯示器中，液晶分子幾乎完全未扭轉，因而具有幾乎垂直基板平面之排列狀態。此時由於液晶層中無扭轉結構，通過下偏光板之經線性偏光之光不轉動偏光平面而傳播，及垂直地入射至上偏光板之吸收軸中。因而遮光且顯示裝置顯示黑色影像。
以此方式，TN型液晶顯示器達成藉遮蔽或穿透經偏光之光作為顯示裝置之功能。其通常將作為表示顯示品質之對比比例(CR)數值定義為白色顯示發光度對黑色顯示發光度之比例。CR越高則顯示裝置之品質越高。為了增加對比比例，在液晶顯示器中維持偏光狀態為重要的。
以下敘述TN模式液晶胞之組態的一個實例。液晶胞係藉由摩擦及排列具有正介電各向異性，各向異性折射率△n＝0.0854(589奈米，20℃)及△ε＝＋8.5之液晶，而且配置於上下基板609與613之間而製造。液晶層之排列係藉排列膜及摩擦處理控制。表示液晶分子之排列方向的導面，所謂之傾斜角度，係設為在較佳為約0.1°至10°之範圍內。在此具體實施例中，導面係設為3°。摩擦處理係以垂直上下基板之方向實行，而且傾斜角之大小可藉摩擦強度及次數控制。排列膜係藉由塗布及燃燒聚醯亞胺薄膜而形成。液晶層扭轉角之大小係由上下基板間摩擦方向之交叉角、及加入液晶材料之對掌劑界定。此具體實施例加入節距為60微米左右之對掌劑使得扭轉角為約90°。液晶層之厚度d係設為5微米。
此外液晶材料LC並未特別地限制，只要其為向列液晶。隨介電各向異性△ε增加可進一步降低驅動電壓。隨折射率各向異性△n減小可進一步增加液晶層之厚度(間隙)，因而縮短注射及密封液晶之時間且減小間隙之不平衡。。此外隨△n增加可進一步減小胞隙，因而可得更高速之回應。其通常將△n設為在0.04至0.28之範圍內，將胞隙設為在1至10微米之範圍內，及將△n與d之積設為在0.25至0.55微米之範圍內。
上偏光板之吸收軸604與下偏光板之吸收軸619實質上彼此垂直而堆疊，液晶胞之上偏光片之吸收軸604與上基板609之摩擦方向(排列軸)610彼此平行而堆疊，及液晶胞之下偏光板之吸收軸619與下基板613之摩擦方向(排列軸)612彼此平行而堆疊。雖然透明電極(未示)係形成於上下基板609與613之排列膜內側，液晶胞中液晶分子611在其中未對電極施加驅動電壓之未驅動狀態下實質上平行基板平面而排列，結果通過液晶面板之經偏光之光沿液晶分子611之扭轉結構傳播且將偏光平面轉動90°。即液晶顯示器在未驅動狀態下實現白色影像。另一方面，液晶分子在驅動狀態下以相對基板平面傾斜一定角度之方向排列，及通過下基板之光在液晶層中因光學各向異性層614與607而無遲滯，其偏光狀態不變而通過液晶層611，然後被偏光片603遮蔽。換言之，液晶顯示器在驅動狀態下實現理想黑色影像。
液晶胞接近上下偏光板之保護膜605與616亦可作為光學各向異性層607與614之撐體，及上下偏光板可與光學各向異性層607與614整合地堆疊，而且可將其堆疊結構組合至液晶顯示器中。
在本發明之液晶顯示器中，光學補償片之透明撐體亦可作為偏光片之一的保護膜。即可使用依序包括透明保護膜、偏光片、透明保護膜(亦作為透明撐體)、及光學各向異性層之整合橢圓偏光板。由於此整合橢圓偏光板具有具光學補償功能之光學各向異性層，在使用整合橢圓偏光板時，其可以簡單之組態精確地補償液晶顯示器。在液晶顯示器中較佳為自裝置外部(遠離液晶胞之側)依序堆疊透明保護膜、偏光片、透明撐體、及光學各向異性層。
雖然第31圖顯示TN模式液晶顯示器，除了TN模式，本發明之液晶顯示器可為任何VA模式、IPS模式、OCB模式、及ECB模式。此外在液晶顯示器使用其中將一個像素分割成多個區域之多域結構時，其將垂直及水平視角特性平均，因而改良顯示品質。
本發明之液晶顯示器不限於第31圖所示組態而可包括其他構件。例如可將彩色濾光片插入液晶胞與偏光片之間。此外在穿透型液晶顯示器之情形，背光單元(具有如冷陰極或熱陰極螢光管、發光二極體、場發射裝置、或電發光裝置之光源)可配置於液晶胞後方。此外本發明之液晶顯示器可為反射型。在此情形，僅一片偏光板可配置於觀看側，及將反射膜配置於液晶胞後方或液晶胞之下基板內側。當然在液晶胞觀看側可提供使用光源之前光單元。此外除了使液晶顯示器之穿透及反射模式彼此相容，液晶顯示器可為半穿透型，其在顯示裝置之一個像素中包括反射部份及穿透部份。
此外為了增加背光之發射效率，其堆疊稜鏡形或透鏡形聚光型發光增強片(薄膜)，或者可在背光與液晶胞之間堆疊偏光反射型發光增強片(薄膜)以降低由於偏光板吸收造成之光損失。此外可堆疊使自背光發射之光均勻之擴散片(薄膜)，或者可堆疊藉由印刷反射及擴散圖案而形成之片(薄膜)以得到均勻之面內光擴散。
本發明之液晶顯示器包括影像直接觀看型、影像投射型及光調變型顯示裝置。本發明對使用三或二端子半導體元件之主動矩陣液晶顯示器(如TFT或MIM)特別有效。當然本發明對以STN型代表之被動矩陣(其稱為分時驅動)液晶顯示裝置亦有效。
上述偏光板之排列使用0°－90°附著可抑制漏光。然而在液晶層之光學各向異性層以如習知液晶顯示器之相同方式排列時，其在改變觀察偏光角時發生左右方向CR變動不同之雙邊不對稱問題。
本發明人已發現一種克服以上問題之液晶顯示器組態。
即已發現，如果光學各向異性層之排列控制方向與液晶層之排列控制方向的交叉角在10至35°之範圍內，則可克服此問題。
較佳為光學各向異性層與液晶層之排列控制方向在15至25°之範圍內。
以此組態可延伸0°－90°附著之CR視角且改良雙邊不對稱。
第32圖顯示依照本發明之一個具體實施例的液晶顯示器之一個實例。此實例僅用以解釋本發明之效果而無任何限制。
在第32圖中，偏光片之吸收軸相對螢幕之水平方向為90°(垂直)或0°(平行)。特別是在第32圖中，上偏光片603之吸收軸604相對螢幕之水平方向為90°(垂直)且下偏光片618之吸收軸619為0°(平行)。
此外在此具體實施例中，光學各向異性層之排列控制方向與液晶層之排列控制方向交叉。即光學各向異性層607及614之撐體側排列用摩擦方向608及615與液晶層611之上下基板的液晶排列用摩擦方向610及612交叉。
以此組態可減小周圍漏光且可改良0°－90°附著之CR視角不對稱的雙邊不對稱。
第33A至33C圖顯示在自顯示平面側觀看時，液晶層611及上下光學各向異性層607與614之排列控制方向。
上光學各向異性層607之排列控制方向608及液晶側上排列控制方向610係如第33A圖所示而排列。
類似地，下光學各向異性層614之排列控制方向615及液晶側上排列控制方向612係如第33B圖所示而排列。
此時光學各向異性層排列控制方向與液晶層排列控制方向間之交叉角為θ(°)。在第33A圖中，排列控制方向608與610之交叉角或排列控制方向615與612之交叉角為θ。θ較佳為10至35°，更佳為13至32°，特佳為15至30°。
此外第33C圖顯示液晶層上下側之重疊。上下光學各向異性層607與614之排列控制方向608及615間的交叉角為Φ(°)。Φ較佳為80至100°，更佳為85至95°，特佳為約90°。
雖然以上組態減小周圍漏光且改良CR視角不對稱之雙邊不對稱，其對所有方向(特別是傾斜方向)之CR視角仍不足。
因而已假設所有方向(特別是傾斜方向)之CR視角因將偏光板保護膜601、605、616、與620之面內遲滯(Re(奈米))及厚度方向遲滯(Rth(奈米))調整成適當值而加大。
結果已證明Re及Rth之最適值可源自以下關係。
較佳為Re＋2×Rth280，更佳為Re＋Rth140，而且特佳為0Re50或50Rth80。
其次敘述用於本發明液晶顯示器之構件。
本發明使用含排列方向固定之液晶化合物的光學各向異性層將液晶胞光學補償。在本發明中，光學各向異性層係形成於撐體上且在液晶顯示器中組合作為光學補償片。或者可將包括光學補償片與線性偏光片之整合橢圓偏光板組合至液晶顯示器中。製造交叉角如上所述而設定之光學補償片與偏光板的方法之一個實例包括一種調整光學補償片與偏光板相對輥輸送方向之排列控制方向或擴張方向的方法，一種以輥對輥方式製備光學補償片與偏光板且將光學補償片與偏光板按預設角度穿孔之方法等而非限制之。
(光學補償片)
可用於本發明之光學補償片的一個實例包括光學透明撐體及由液晶化合物在撐體上形成之光學各向異性層。在將光學補償片用於液晶顯示器時，其可光學地補償液晶胞而不退化其他特性。
以下詳述可用於本發明液晶顯示器之各種構件的材料及製造構件之方法。
(偏光板)
在本發明中，液晶顯示器用偏光板可依序包括第一保護膜、偏光片及光擴散層。偏光片係藉由以碘將聚乙烯醇薄膜等染色且擴張之而得。偏光板係藉由將保護層堆疊在偏光片兩側上且形成光擴散層，或將具有預先形成光擴散層之光擴散膜堆疊在保護膜至少之一上而得。偏光板係排列在液晶胞外側。其較佳為排列一對各具有偏光片及一對保護膜(將偏光片插入其間)之偏光板，將液晶胞插入偏光板對之間。
(保護膜)
本發明之偏光板包括偏光片及一對堆疊在偏光片兩側上之保護膜。保護膜並未特別地限制，但是可包括例如乙酸纖維素(如乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、丙酸纖維素等)、聚碳酸酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯等。已知聚合物(降莰烯聚合物、得自JSR Corporation之ARTON、得自ZEON Corporation之ZEONOR等)可用於保護膜。光學補償膜可作為一對保護膜之一。此外較佳為本發明之保護膜為透明保護膜。
(光擴散層)
光擴散層係由半透明顆粒與半透明樹脂製成。光擴散層較佳為形成於較接近觀看者之保護膜上，但是可排列在保護膜較接近光源之外側上。當然光擴散層可排列在保護膜內(例如偏光片與保護膜之間)，在光學補償膜內(例如在光學補償膜與保護膜之間)，或在液晶胞內。霧值及散射光外形係藉半透明顆粒與半透明樹脂調整。本發明較佳為使用具有一或二或更多種直徑或材料之半透明顆粒。
(半透明顆粒)
較佳為形成全部光擴散層之半透明顆粒的折射率與半透明樹脂的折射率(在將無機顆粒加入半透明樹脂以調整光擴散層之折射率時為光學平均折射率)間之差異為0.03至0.30。在此差異為0.03或更大時，其得到良好之光擴散效果而無太小之折射率差異。在此差異為0.30或更小時不發生如由於光擴散過度增加而使光擴散層白化之問題。折射率差異較佳為0.06至0.25，更佳為0.09至0.20。
(第一半透明顆粒)
改良本發明液晶顯示器之顯示品質(或視角特性)的半透明顆粒(第一半透明顆粒)之直徑較佳為0.5至3.5微米，更佳為0.5至2.0微米。在此直徑為0.5微米或更大時，散射效果大，視角特性改良，而且亮度改變極小而不增加反散射。在直徑為2.0微米或更小時不發生如由於散射效果小而使視角特性改良不足之問題。此直徑特佳為0.6至1.8微米，更佳為0.7至1.6微米。光擴散之角度分布可藉由適當地調整直徑而得。
在適合本發明之光擴散層中，為了視角特性與白化之相容性，其特佳為經形成全部光擴散層之半透明顆粒與半透明樹脂間折射率差異及半透明顆粒之直徑的適當組合調整霧值及散射光外形。
光擴散層之光擴散效果產生高度改良視角特性。然而為了液晶顯示器之顯示品質而維持前方亮度，其需要儘可能增加穿透率。
(第二半透明顆粒)
本發明較佳為進一步將無主要擴散效果目的之半透明顆粒(第二半透明顆粒)加入光擴散層。第二半透明顆粒係用以在光擴散層表面上形成不均勻而提供影像侵入防止功能。第二半透明顆粒之直徑較佳為大於第一半透明顆粒之直徑，更佳為2.5至10.0微米。以此直徑可得適當之表面散射效果。在直徑為2.5微米或更大時，其由於在光擴散層上形成所需之表面不均勻時層厚度不必大，而較佳地得到高薄膜亮度。在直徑為10微米或更小時，其由於顆粒重量不太大而較佳地得到良好之顆粒沉澱安定性。第二半透明顆粒之直徑特佳為2.7至9微米，最佳為3至8微米。
為了對本發明之液晶顯示器達成良好之顯示品質，防止外部光之影像侵入為重要的。表面霧值越小則因外部光之變色越小，因而得到較高之顯示品質。然而由於若表面霧值太小則影像侵入變大，其應藉由在最外層上形成折射率低於光擴散層之折射率的低折射率層而提供低折射率。為了控制表面霧值，其較佳為藉第二半透明顆粒在樹脂層表面上形成適當不均勻而非限制之。
較佳為形成全部光擴散層之第二半透明顆粒的折射率與半透明樹脂的折射率間之折射率差異小於第一半透明顆粒之折射率與半透明樹脂之折射率間差異。
光擴散層之表面不均勻性的表面粗度Ra較佳為0.5微米或更小，特佳為0.3微米或更小，最佳為0.2微米或更小。表面粗度Ra(中央線平均粗度)可基於JIS－0601測量。
對穿透光擴散有顯著貢獻之光擴散層的霧值，特別是內散射霧值(內霧值)，與視角特性改良效果具有密切之相互關係。在自背光發射之光在配置於偏光板觀看側表面之光擴散層中時，視角特性改良。然而如果光過度擴散，則前方發光度降低，因而在本發明中需要將光擴散層之內霧值設為45%至80%。內霧值更佳為45%至70%，特佳為45%至60%。增加內散射霧值之方法的一個實例可包括一種為了提供擴散力或增加塗膜厚度之目的而增加半透明顆粒之顆粒濃度的方法，一種使顆粒與樹脂間之折射率差大之方法等。
在本發明中，為了改良液晶顯示器之顯示品質(或視角特性)，其特佳為測角光度計之散射光外形的發射角30°之散射光強度相對發射角0°之光強度在特定範圍內。由視角特性之觀點，測角光度計之散射光外形的發射角30°之散射光強度相對發射角0°之光強度較佳為0.05%或更大，而且由前方發光度之觀點較佳為0.03%或更小。因而在本發明中，光擴散層之散射光強度較佳為0.05至0.3%，更佳為0.05至0.2%，特佳為0.05至0.15%。本發明特佳為光擴散層同時滿足散射光強度之較佳範圍及內霧值之較佳範圍。
在本發明中，由降低影像侵入與變色之相容性的觀點，由於偏光板表面散射造成之霧值(表面霧值)較佳為0.1至30%，更佳為10%或更小，特佳為5%或更小。若強調因外部光之對比退化，表面霧值較佳為4%或更小，更佳為2%或更小。由於影像入侵隨表面霧值減小而增加，其藉由提供低折射率層，將在450奈米至650奈米波長範圍之5°入射光整體反射度的平均值設為較佳為3.0%或更小，更佳為2.0%或更小，最佳為1.0%或更小。在本發明中，為了改良液晶顯示器之顯示品質(或視角特性)，其應調整內霧值，較佳為調整內散射，更佳為將表面霧值及/或反射度同時設為在適當範圍內，因而改良對比(即使是在亮處)作為最佳效果。
半透明顆粒可為單分散有機顆粒或無機顆粒。至於半透明顆粒之直徑不平衡降低，由於散射特性之不平衡降低，其易於設計濁值(霧值)。塑膠粒適用於半透明顆粒。其特佳為用於半透明顆粒之材料具有高透明性及上述對半透明樹脂之折射率差異。
有機顆粒之實例可包括聚甲基丙烯酸甲酯粒(折射率1.49)、丙烯酸－苯乙烯共聚物粒(折射率1.54)、三聚氰胺粒(折射率1.57)、聚碳酸酯粒(折射率1.57)、苯乙烯粒(折射率1.60)、交聯聚苯乙烯粒(折射率1.61)、聚氯乙烯粒(折射率1.60)、苯并胍胺三聚氰胺甲醛粒(折射率1.68)等。無機顆粒之實例可包括矽石粒(折射率1.44至1.46)、鋁氧粒(折射率1.63)。
半透明顆粒對100重量%之半透明樹脂較佳為3至30重量%，更佳為5至20重量%。如果半透明顆粒少於3重量%，則散射力不足。如果半透明顆粒超過30重量%，則影像品質易退化或易發生表面混濁。
然而由於以上半透明顆粒在樹脂組成物(半透明樹脂)中易沉澱，其可將如矽石之無機填料加入半透明顆粒以防止沉澱。此外無機填料之加入量增加則塗膜之透明性受負面影響，雖然其有效防止半透明顆粒沉澱。因而較佳為直徑為0.5微米或更小之無機填料少於半透明樹脂之0.1重量%，以使塗膜之透明性不退化。
(半透明樹脂)
半透明樹脂之實例可包括一種可藉紫外線或電子束硬化之樹脂，例如游離輻射硬化樹脂，游離輻射硬化樹脂與熱塑性樹脂及溶劑之混合物，及熱固性樹脂。為了對光擴散層賦與硬度，其較佳為主要使用游離輻射硬化樹脂。
光擴散層之厚度一般為1.5微米至30微米，較佳為3微米至20微米。通常在光擴散層之厚度為1.5微米或更大時硬度不足。在光擴散層之厚度為30微米或更小時，其發生捲曲或變脆之問題。
如果進一步提供低折射率層，半透明樹脂之折射率較佳為1.46至2.00，更佳為1.48至1.90，特佳為1.50至1.80。半透明樹脂之折射率為不包括半透明顆粒而測量之光擴散層平均值。如果半透明樹脂之折射率不太小，則抗反射性不退化。如果半透明樹脂之折射率不太大，則反射光變色不增加。由此觀點，其較佳為以上範圍。其考量抗反射性及反射光變色而將光擴散層之折射率設為所需值。
作為半透明樹脂之樹脂較佳為一種具有飽和烴或聚醚作為主鏈之聚合物，更佳為一種具有飽和烴作為主鏈之聚合物。此外半透明樹脂較佳為經交聯。具有飽和烴作為主鏈之聚合物較佳為藉乙烯不飽和單體之聚合而得。為了得到交聯樹脂，其較佳為使用具有二或更多個乙烯不飽和基之單體。
具有二或更多個乙烯不飽和基之單體的實例包括多羥基醇與甲基丙烯酸之酯{例如乙二醇甲基丙烯酸酯、1,4－環己烷二丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,3,5－環己三醇三甲基丙烯酸酯、聚胺基甲酸酯聚丙烯酸酯、聚酯聚丙烯酸酯等}、乙烯苯之衍生物(例如1,4－二乙烯苯、4－乙烯基苯甲酸－2－丙烯醯基乙酯、1,4－二乙烯基環己酮等)、乙烯碸(例如二乙烯碸)、丙烯醯胺(例如亞甲貳丙烯醯胺)、及甲基丙烯醯胺。其中由薄膜硬度(即抗刮性)之觀點，其較佳為具有至少3個官能基之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體、或具有至少5個官能基之丙烯酸酯單體。其特佳為使用可得之二異戊四醇五丙烯酸酯與二異戊四醇六丙烯酸酯。
具有這些乙烯不飽和基之單體可隨各種聚合引發劑及添加劑溶於溶劑，塗覆，乾燥，然後藉游離輻射或熱之聚合硬化。
代替或除了具有二或更多個乙烯不飽和基之單體，其可將藉交聯基反應之交聯結構引入半透明樹脂中。交聯基之實例包括異氰酸基、環氧基、吖啶基、唑啉基、醛基、羰基、肼基、羧基、羥甲基、及活性亞甲基。其可使用金屬烷氧化物，如乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸衍生物、三聚氰胺、醚系羥甲基、酯、胺基甲酸酯、四甲氧基矽烷等，作為引入交聯結構之單體。其可使用如分解反應結果而顯示交聯之官能基，如嵌段異氰酸基。即在本發明中，交聯基可顯示如分解結果之反應，雖然其可不直接顯示反應。具有這些交聯基之黏合劑在塗布及加熱時可形成交聯結構。
除了聚合物，較佳為半透明樹脂含高折射率單體及/或高折射率金屬氧化物超細顆粒。
高折射率單體之實例可包括硫化貳(4－甲基丙烯醯基噻吩基)、乙烯萘、硫化乙烯苯、4－甲基丙烯醯氧基苯基－4’－甲氧基苯基硫醚等。
高折射率金屬氧化物超細顆粒之實例可較佳地包括由至少一種選自鋯、鈦、鋁、銦、鋅、錫、與銻之氧化物形成，而且直徑為100奈米或更小，較佳為50奈米或更小之顆粒。高折射率金屬氧化物超細顆粒較佳為至少一種選自鋁、鋯、鋅、鈦、銦、與錫之氧化物超細顆粒，例如ZrO2 、TiO2 、Al2 O3 、In2 O3 、ZnO、SnO2 、Sb2 O3 、ITO。這些金屬氧化物中特佳為ZrO2 。
高折射率單體或氧化物超細顆粒之加入量較佳為半透明樹脂總重量之10至90重量%，更佳為20至80重量%。
較佳為將光擴散層塗布在透明基膜上，其亦作為偏光片之保護膜，較佳為在乙酸纖維素薄膜上。為了使擴散層成分過度滲透至透明基膜中與擴散層及透明基膜間之密切黏附相容，形成光擴散層之塗布溶液的溶劑包括至少一種溶解透明基膜(例如三乙醯纖維素薄膜)之溶劑及至少一種不溶解透明基膜之溶劑。其更佳為至少一種溶解透明基膜之溶劑具有較至少一種不溶解透明基膜之溶劑高之沸點。沸點最高之溶解透明基膜之溶劑與沸點最高之不溶解透明基膜之溶劑間的沸點差特佳為30℃或更大，最佳為超過40℃或更大。
溶解透明基膜(較佳為三乙醯纖維素)之溶劑的實例可包括具有3至12個碳原子之醚類，特別是二丁醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、環氧丙烷、1,4－二烷、1,3－二烷、1,3,5－三烷、四氫呋喃、甲氧苯、苯基乙基醚等；具有3至12個碳原子之酮類，特別是丙酮、甲乙酮、二乙酮、二丙酮、二異丁酮、環戊酮、環己酮、甲基環己酮等；具有3至12個碳原子之酯類，特別是甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸正丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸正戊酯、γ－丁內酯等；具有二或更多種官能基之有機溶劑，特別是乙酸2－甲氧基甲酯、乙酸2－乙氧基甲酯、乙酸2－乙氧基乙酯、丙酸2－乙氧基乙酯、2－乙氧基乙醇、2－丙氧基乙醇、2－丁氧基乙醇、1,2－二乙醯氧基丙酮、乙醯氧基丙酮、二丙酮醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯等。這些溶劑可單獨或以二或更多種之組合使用。其較佳為使用酮溶劑作為溶解透明基膜之溶劑。
不溶解透明基膜(較佳為三乙醯纖維素)之溶劑的實例可包括甲醇、乙醇、1－丙醇、2－丙醇、1－丁醛、2－丁醇、第三丁醇、1－戊醇、2－甲基－2－丁醇、環己醇、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮、2－辛酮、2－戊酮、2－己酮、2－庚酮、3－戊酮、3－庚酮、4－庚酮、甲苯等。這些溶劑可單獨或以二或更多種之組合使用。
溶解透明基膜之溶劑的淨重(A)對不溶解透明基膜之溶劑的淨重(B)的重量比例(A/B)較佳為5/95至50/50，更佳為10/90至40/60，特佳為15/85至30/70。
游離輻射可硬化樹脂組成物可藉典型方法硬化，例如電子束或紫外線輻射。
例如在電子束硬化之情形使用能量為50至1000 KeV，較佳為100至300 KeV之電子束，其係自Cockroft－Walton型、Vande Graaff型、共振型、絕緣核變壓器型、線性型、Dynamitrone型、高頻型等之各種電子束加速器發射。在紫外線硬化之情形，其使用自如超高壓汞燈、高壓汞燈、低壓汞燈、碳弧燈、氙弧燈、金屬鹵化物燈等之光源發射之紫外線。
(光引發劑)
光自由基聚合引發劑可包括苯乙酮、安息香、二苯基酮、氧化膦、縮酮、蒽醌、硫、偶氮化合物、過氧化物(JP－A－2001－139663號專利等)、2,3－二烷基二酮化合物、二硫化物化合物、氟胺化合物、芳族鋶、咯吩二聚物、鎓鹽、硼酸鹽、活性酯、活性鹵素、無機錯合物、闊馬靈等。
苯乙酮之實例可包括2,2－二甲氧基苯乙酮、2,2－二乙氧基苯乙酮、對二甲基苯乙酮、1－羥基二甲基苯基酮、1－羥基二甲基對異丙基苯基酮、1－羥基環己基苯基酮、2－甲基－4－甲硫基－2－嗎啉基苯丙酮、2－二苯乙二酮－2－二甲胺基－1－(4－嗎啉基苯丙烯基)丁酮、4－苯氧基二氯苯乙酮、4－第三丁基二氯苯乙酮等。
活性鹵素之實例可包括「K.Wakabayashi等人之”Bull chem.Soc Japan”，第42卷，第2924頁(1969)」、美國專利第3,905,815號、JP－A－5－27830號專利、「M.P.Hutt之”Journal of Hetero cyclic Chemistry”，第1卷，(第3期)(1970)」揭示之化合物，特別是經三鹵甲基取代之唑化合物或s－三化合物，更佳為其中將至少一個經單、二或三鹵素取代甲基組合s－三環之s－三衍生物。
S－三衍生物之實例可包括s－三或噻唑化合物，特別是2－(對甲氧基苯基)－4,6－貳(三氯甲基)－s－三、2－(對苯乙烯基苯基)－4,6－貳(三氯甲基)－s－三、2－(3－溴－4－二(乙酸乙酯基)胺基)苯基－4,6－貳(三氯甲基)－s－三、2－三鹵甲基－5－(對甲氧基苯基)－1,3,4－二唑等。
特別地，其特佳為JP－A－58－15503號專利(第14至30頁)、JP－A－55－77742號專利(第6至10頁)、JP－A－60－27673號專利(第287頁之第1至8)、JP－A－60－239736號專利(第443與444頁之第1至17)、美國專利第4,701,399號(第1至19)等。
活性鹵素之實例如下。
這些引發劑可單獨或組合使用。
可用於本發明之引發劑的各種實例敘述於”The newest UV curing technology”、”Technology and information association Co.,Ltd.,p159,1991”、及「K.Kato著作之”UV curing system”，General technology center,出版，第65－148頁，1989」。
光自由基聚合物引發劑之實例包括得自Nippon Kayaku Co.,Ltd.之KAYACURE(DETX－S、BP－100、BDMK、CTX、BMS、2－EAQ、ABQ、CPTX、EPD、ITX、QTX、BTC、MCA等)、得自Ciba Specialty Chemicals Co.,Ltd.之IRGACURE(651、184、500、907、369、1173、2959、4265、4263等)、得自Sartomer Company Inc.之ESACURE(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KT046、KT37、KIP150、TZT等)、及其組合。
光自由基聚合物引發劑係以按100重量%之多官能基單體計較佳為0.1至15重量%，更佳為1至10重量%之範圍使用。
(低折射率層)
在本發明中，雖然本發明之目的可藉至少一種具有上述範圍之光自由基聚合物引發劑的光擴散層達成，其藉由在最外層上形成具有低於相鄰最外層之層的折射率層而得抗反射功能。因而由於可抑制外部光之影像侵入且可得到高對比，即使是在亮處，其可得到影像品質較高之影像形成設備。
其次敘述用於低折射率層之材料。
(可硬化組成物)
本發明之低折射率層係藉塗布及硬化一種具有含氟化合物作為主成分之可硬化組成物，或一種含在一個分子中具有多個可鍵聯基之單體與低折射率顆粒的可硬化組成物且將折射率調整成在1.20至1.50之範圍內，較佳為1.25至1.45之範圍內，更佳為1.30至1.40之範圍內而形成。
可硬化組成物可較佳地包括：(1)含有含氟聚合物(其具有交聯或聚合官能基)之組成物，(2)具有含氟有機矽烷化合物之水解縮合物作為主成分之組成物，及(3)含具有二或更多個乙烯不飽和基之單體與具有中空結構之無機顆粒的組成物。
相較於使用氟化鎂或氟化鈣之低折射率層，以此可硬化組成物得到抗刮性良好之光學薄膜，即使是在作為最外層時。經硬化低折射率層表面之動摩擦係數較佳為0.03至0.05，而且經硬化低折射率層與水之接觸角較佳為90至120°。
(1)含有含氟聚合物(其具有交聯或聚合官能基)之組成物具有交聯或聚合官能基之含氟聚合物的實例可包括一種具有具交聯或聚合官能基之單體的共聚物。例如含氟單體可包括氟烯烴(例如氟乙烯、氟亞乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟－2,2－二甲基－1,3－二氧戊環等)、(甲基)丙烯酸之部份或完全氟化烷酯衍生物(例如Biscoat6FM(得自Osaka Organic Chemical Industry,Ltd.)或M－2020(得自Daikin Industries.,Ltd.)等)、部份或完全氟化乙烯醚等。
對低折射率層賦與交聯性質之單體的實例包括在分子中具有可交聯官能基之(甲基)丙烯酸酯單體，如(甲基)丙烯酸環氧丙酯，及具有可交聯或聚合官能基之單體，其係藉由組合具有如羥基之官能基的單體之含氟共聚物且修改含氟共聚物之取代基而製造。特別地，此單體可為具有羧基、羥基、胺基、磺酸基等之(甲基)丙烯酸酯單體(例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥甲酯、(甲基)丙烯酸羥基烷酯等)。後者單體揭示於JP－A－10－25388與JP－A－10－147739號專利。
由溶解度、分散力、塗布力、抗污、抗靜電性質等之觀點，含氟聚合物可含可共聚合成分。其特佳為含氟聚合物在其主鏈或側鏈中含矽成分以提供抗污及潤滑性質。
將聚矽氧烷部份地引入含氟聚合物主鏈中之方法的實例可包括一種使用如含偶氮基聚矽氧烷醯胺之聚合引發劑(例如得自Wako Purechemical Industries,Ltd.之”VPS－0501”或”VPS－1001”)的方法，其揭示於例如JP－A－6－93100號專利。此外將聚矽氧烷引入含氟聚合物側鏈中之方法的實例可包括一種藉聚合反應引入在其一端具有反應性基之聚矽氧烷(例如得自CHISSO Corporation之SILAPLANE系列)的方法，如「”J.Appl.Polym.Sci.”，第2000卷，第78頁，1955」、JP－A－56－28219號專利所揭示，一種聚合含聚矽氧矽之巨單體的方法。
上述含氟聚合物亦可與具有可聚合不飽和基之硬化劑一起使用，如JP－A－2000－17028號專利所揭示。此外含氟聚合物亦可與具有含氟多官能基可聚合不飽和基之化合物一起使用，如JP－A－2002－145952號專利所揭示。具有含氟多官能基可聚合不飽和基之化合物的實例可包括一種具有二或更多個乙烯不飽和基之單體，較佳為有機矽烷之水解縮合物，特佳為含(甲基)丙烯醯基之有機矽烷的水解縮合物，其揭示於JP－A－2004－170901號專利。
這些化合物特別是在含氟聚合物體中使用具有可聚合不飽和基之化合物時，亦可改良抗刮性。
如果含氟聚合物單獨不具有充分之硬化力，其可藉由將可交聯化合物混合至含氟聚合物中而提供所需硬化力。例如如果含氟聚合物體含羥基，則較佳為使用各種胺基化合物作為硬化劑。作為可交聯化合物之胺基化合物的實例可包括含總共超過兩個羥基烷基胺基與烷氧基烷基胺基之一或兩者之化合物，特別是三聚氰胺化合物、尿素化合物、苯并胍胺化合物、乙炔脲化合物等。其較佳為使用有機酸或其鹽將這些化合物硬化。
這些含氟聚合物之實例揭示於JP－A－2003－222702號專利等。
(2)具有含氟有機矽烷化合物之水解縮合物作為主成分之組成物由於其塗膜之表面具有低折射率及高硬度，具有含氟有機矽烷化合物之水解縮合物作為主成分之組成物亦較佳，較佳為氟化烷基為一種在其一或兩端含可水解矽醇之化合物、及四烷氧基矽烷之縮合物。此組成物之實例揭示於JP－A－2002－265866與JP－A－2002－317152號專利等。
(3)含具有二或更多個乙烯不飽和基之單體與具有中空結構之無機顆粒的組成物另一個較佳態樣可包括由低折射率顆粒與黏合劑形成之低折射率層。低折射率顆粒可為有機或無機，而且較佳為其中中空。中空低折射率顆粒之實例可包括JP－A－2002－79616號專利揭示之矽石顆粒。顆粒之折射率較佳為1.15至1.40，更佳為1.20至1.30。黏合劑之實例可包括一種具有上述二或更多個乙烯不飽和基之單體。
較佳為將上述聚合引發劑加入本發明之低折射率層。如果低折射率層含自由基聚合化合物，則聚合引發劑可為化合物之1至10重量%，較佳為1至5%。
(無機顆粒)
無機顆粒可加入本發明之低折射率層。其可使用直徑對應低折射率層厚度之15%至150%，較佳為30%至100%，更佳為45%至60%的顆粒以對低折射率層提供抗刮性。
(其他添加劑)
已知之聚矽氧烷或氟抗污劑、潤滑劑等可適當地加入本發明之低折射率層以對低折射率層提供如抗污、耐候、化學抗性、潤滑力等。
在本發明中，具有光擴散層之薄膜具有在常溫及正常濕度條件下對三乙醯纖維素(TAC)或聚對酞酸伸乙酯(PET)測量較佳為－200 pc/平方公分至＋200 pc/平方公分，更佳為－100 pc/平方公分至＋100 pc/平方公分，特佳為－50 pc/平方公分至＋50 pc/平方公分，最佳為0 pc/平方公分之垂直分離靜電荷。在此pc為10－12 庫侖。更特別地，在常溫及10% RH條件下測量之垂直分離靜電荷較佳為－200 pc/平方公分至＋200 pc/平方公分，更佳為－50 pc/平方公分至＋50 pc/平方公分，最佳為0 pc/平方公分。
測量垂直分離靜電荷之方法如下。
將測量樣品在測量溫度及濕度下靜置超過2小時。測量設備包括其上安置欲測量樣品之口、夾持相對薄膜且重複地對樣品壓縮/分離之十字頭、及連接十字頭以測量靜電之電表。將欲測量且具有抗眩及抗反射性質之薄膜置於口上，然後在十字頭上安置TAC或PET。自一部份欲測量樣品去除電力，將頭重複地對樣品壓縮/分離。讀取第一至第五次分離之電荷值且平均。然後對三個不同樣品重複此程序。假設在所有經測量樣品得到之電荷值的平均為垂直分離靜電荷。
本發明具有光擴散層之薄膜的表面電阻值較佳為1×107 Ω/□ 至1×1015 Ω/□ ，更佳為1×107 Ω/□ 至1×1014 Ω/□ ，最佳為1×107 Ω/□ 至1×1013 Ω/□ 。
一種測量表面電阻值之方法為JIS揭示之循環式電極法。即在施加電壓經1分鐘時由讀取之電流值得到表面電阻值(SR)。
其較佳為提供抗靜電防止層以降低表面電阻值。較佳之層結構如下。以下結構亦使用基膜作為第二保護膜。
．基膜/光擴散層/抗靜電防止層/低折射率層．基膜/抗靜電防止層/光擴散層/低折射率層．基膜/光擴散層(抗靜電防止層)/低折射率層．基膜/光擴散層/中折射率層(抗靜電防止層)/高折射率層/低折射率層．基膜/光擴散層(抗靜電防止層)/中折射率層/高折射率層/低折射率層．基膜/抗靜電防止層/光擴散層/中折射率層/高折射率層/低折射率層．基膜/光擴散層/中折射率層/高折射率層(抗靜電防止層)/低折射率層
以上結構並非限制性。例如可自以上結構去除低折射率層。其較佳為抗靜電防止層為含導電性聚合物顆粒或金屬氧化物顆粒(例如ATO、ITO等)之層。抗靜電防止層可藉由應用大氣壓力電漿處理等而提供。抗污層可形成於以上結構之最上層上。
為了增加薄膜厚度(提供抗刮性)，除了將具有硬塗層性質之光擴散層加厚，其較佳為提供至少一層硬塗層(有或無光擴散性質)作為分別之層。對於此硬塗層，較佳之層結構如下。以下結構亦使用基膜作為第二保護膜。
－基膜/硬塗層/光擴散層/低折射率層－基膜/光擴散層/硬塗層/低折射率層
以上結構並非限制性。例如可自以上結構去除低折射率層。此外亦較佳為將抗靜電防止層加入以上結構。
在本發明中，具有對450奈米至650奈米波長範圍之5°入射光的光擴散層之薄膜的整體反射度之平均值較佳為3.0%或更小，更佳為2.0%或更小，最佳為1.0%或更小。
(透明基膜)
半透明樹脂薄膜、半透明樹脂板、半透明樹脂片等均可作為透明基膜之材料。其可使用透明玻璃基材代替透明基膜。半透明樹脂薄膜之實例可包括三乙醯纖維素(TAC)薄膜(折射率1.48)、二乙炔纖維素薄膜、乙酸丁酸纖維素薄膜、聚對酞酸伸乙酯(PET)薄膜、聚醚碸薄膜、聚丙烯酸樹脂薄膜、聚胺基甲酸酯薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚碸薄膜、聚酯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜、(甲基)丙烯腈薄膜等。透明基膜之厚度一般為25至200微米之範圍，較佳為30至100微米之範圍，更佳為40至80微米之範圍。由於透明基膜亦作為偏光板之最外層，其較佳為使用一般作為偏光板保護膜之乙酸纖維素薄膜作為透明基膜。光擴散層之透明基膜較佳為具有透明性及光滑表面之乙酸纖維素薄膜。
(乙酸纖維素薄膜)
本發明特佳為對透明基膜使用酸性為59.0至61.5%之乙酸纖維素。酸性表示每單位重量纖維素之乙酸組合量。酸性係藉由按ASTM：D－817－91(纖維素酯等之測試方法)測量及計算乙醯化而得。纖維素酯之聚合黏度平均程度(DP)較佳為250或更大，更佳為290或更大。
此外較佳為用於本發明之纖維素酯藉凝膠透過層析儀(GPC)具有窄分子量分布Mw/Mn(Mw為重量平均分子量及Mn為數量平均分子量)。特別地，Mw/Mn值較佳為1.0至1.7，更佳為1.3至1.65，最佳為1.4至1.6。
通常在醯化纖維素中，纖維素單元之第二、第三及第六位置羥基的取代程度並非均勻地以1/3分布，但是第六位置羥基之取代程度趨於變小。本發明較佳為纖維素單元之第六位置羥基的取代程度大於第二及第三位置羥基。第二位置羥基經醯基取代佔總取代程度較佳為32%或更大，更佳為33%或更大，特佳為34%或更大。此外較佳為纖維素單元之第六位置羥基的取代程度為0.88或更大。除了乙醯基，纖維素單元之第六位置羥基可經丙醯基、丁醯基、戊醯基、苯甲醯基、丙烯醯基等取代，其為具有三或更多個碳原子之醯基。各位置處之取代程度可藉NMR得到。在本發明中，醯化纖維素之實例可包括藉JP－A－1－5851號專利(”0043”至”0044”段之「實例1」(合成例1)、”0048”至”0049”段之(合成例2)、及”0051”至”0052”段之(合成例3))揭示之方法而得之乙酸纖維素。
(用於溶劑流延法之有機溶劑)
較佳為乙酸纖維素薄膜係藉溶劑流延法製造。在溶劑流延法中，薄膜係使用其中將乙酸纖維素溶於有機溶劑之溶液(塗布液)製造。較佳為有機溶劑含一種選自具有3至12個碳原子之醚、具有3至12個碳原子之酮、具有3至12個碳原子之酯、及具有1至6個碳原子之鹵化烴的溶劑。醚、酮與酯各具有環形結構。具有二或更多種醚、酮與酯官能基(即－O－、－CO－與－COO－)之化合物可作為有機溶劑。有機溶劑可具有其他官能基，如醇系羥基。具有二或更多種官能基之有機溶劑中的碳原子數量可在具有數個碳原子之化合物的指定範圍內。
具有3至12個碳原子之醚的實例可包括二異丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4－二烷、1,3－二烷、四氫呋喃、甲氧苯、與苯基乙基醚。具有3至12個碳原子之酮的實例可包括丙酮、甲乙酮、二乙酮、二異丁酮、環己酮、與甲基環己酮。具有3至12個碳原子之酯的實例可包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、與乙酸戊酯。
具有二或更多種官能基之有機溶劑的實例包括乙酸2－乙氧基乙酯、2－甲氧基乙醇與2－丁氧基乙醇。鹵化烴之碳原子數量較佳為1或2個，或者更佳為1個。較佳為鹵化烴之鹵素為氯。鹵化烴之氫原子經鹵素取代之比例較佳為25至75莫耳%，更佳為30至70莫耳%，特佳為35至65莫耳%，最佳為40至60莫耳%。二氯甲烷為典型鹵化烴。其可使用二或更多種有機溶劑之混合物。
(塑性劑)
塑性劑可加入乙酸纖維素薄膜以改良機械性質或增加乾燥速度。其使用磷酸酯或羧酸酯作為塑性劑。磷酸酯之實例可包括磷酸三苯酯(TPP)與磷酸三甲苯酯(TCP)。羧酸酯之典型實例可包括酞酸酯與檸檬酸酯。酞酸酯之實例可包括酞酸二甲酯(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)、與酞酸二乙基己酯(DEHP)。檸檬酸酯之實例可包括檸檬酸O－乙醯基三乙酯(OACTE)與檸檬酸O－乙醯基三丁酯(OACTB)。此外羧酸酯之實例可包括油酸丁酯、蓖麻油酸甲基乙醯酯、癸二酸二丁酯、各種苯三甲酸酯。其較佳為使用酞酸酯塑性酯(DMP、DEP、DBF、DOP、DPP、DEHP)。特佳為DEP與DPP。
塑性劑之加入量較佳纖維素酯量之0.1至25重量%，更佳為1至20重量%，最佳為3至15重量%。
退化防止劑(例如抗氧化劑、過氧化物分解劑、自由基抑制劑、金屬去活化劑、酸捕獲劑、胺等)可加入乙酸纖維素薄膜。退化防止劑之實例揭示於JP－A第3－199201、5－1907073、5－194789、5－271471、與6－107854號專利。退化防止劑之加入量較佳為溶液(塗布液)之0.01至1重量%，更佳為0.01至0.2重量%。在退化防止劑之加入量超過0.01重量%時得到良好之退化防止劑效果。在退化防止劑之加入量小於1重量%時，退化防止劑不自薄膜表面滲出(滲透)。退化防止劑之實例包括特佳為丁基化羥基甲苯(BHT)與三－二苯乙二酮胺(TBA)。
(乙酸纖維素薄膜之表面處理)
較佳為使乙酸纖維素薄膜接受表面處理。表面處理之實例可包括電暈放電處理、輝光放電處理、火燄處理、酸處理、鹼處理、與紫外線處理。此外亦較佳為提供一種基層，如JP－A－7－333433號專利所揭示。在這些處理中，由薄膜平坦性之觀點，其較佳為乙酸纖維素薄膜之溫度低於Tg，特別是150℃。在使用乙酸纖維素薄膜作為偏光板之透明薄膜時，由與偏光板黏附之觀點，其特佳為使乙酸纖維素接受酸或鹼處理，即皂化處理。所得乙酸纖維素薄膜之表面能量較佳為55毫牛頓/米或更大，更佳為60毫牛頓/米至75毫牛頓/米。此外為了在乙酸纖維素薄膜上均勻地塗覆層(薄膜)，亦較佳為使乙酸纖維素薄膜接受熱處理以增強乙酸纖維素薄膜之平坦性。
(皂化處理)
在製造本發明之偏光板時，其較佳為將保護膜與偏光片間之黏附表面親水化以增加黏附表面之黏附性。
a.將薄膜在鹼溶液中浸煮之方法此方法指一種在適當條件下將薄膜在鹼溶液中浸煮，而且使薄膜全部表面之所有對鹼有反應性之平面接受皂化處理之方法。由成本觀點此方法較佳，因為其不需要特殊裝備。其較佳為鹼溶液為氫氧化鈉水溶液。鹼溶液之濃度較佳為0.5至3莫耳/公升，特佳為1至2莫耳/公升。鹼溶液之溫度較佳為30至75℃，特佳為40至60℃。較佳為這些皂化條件之組合為相當溫和條件之組合。這些皂化條件之組合可依薄膜或目標接觸部份之材料或組態設定。在使薄膜於鹼溶液中浸煮後，其較佳為藉由充分地清洗薄膜或將薄膜於稀酸溶液中浸煮使得鹼成分不殘留在薄膜中，而中和鹼成分。
塗布層表面之相反表面係藉皂化處理親水化。偏光板之保護膜係藉由將透明撐體之親水化表面黏結偏光片而得。親水化表面有效地增強與具有聚乙烯醇作為主成分之層的黏附性。
由偏光板黏附性之觀點，皂化處理較佳，因為透明撐體對塗布層之相反表面與水之接觸角變小。然而在浸煮法中，由於塗布層之表面及內側受損，應用所需最低反應條件為重要的。在使用透明撐體對塗布層之相反表面與水之接觸角作為各層被鹼損壞之指標時，特別是如果透明撐體係由三乙醯纖維素製成，則接觸角較佳為10°至50°，更佳為30°至50°，特佳為40°至50°。在接觸角為50°或更小時，對偏光片之黏附性沒問題。在接觸角為10°或更大時，薄膜之物理強度保持固定而薄膜無顯著之損壞的增加。
b.塗布鹼溶液之方法為了避免在上述浸煮法中損壞薄膜之目的，其較佳為使用鹼溶液塗布法，其中在適當條件下將鹼溶液僅塗布在塗布層表面之相反表面上，然後將相反表面加熱，清洗及乾燥。在此情形，塗布表示鹼溶液僅藉塗布、噴灑、及與含溶液之帶接觸等，與接受皂化處理之表面接觸。此塗布法需要分別之裝備及程序以塗布鹼溶液。因而由成本觀點，上述浸煮法(a)優於此塗布法。然而由於鹼溶液僅接觸欲接受皂化處理之表面，由對鹼溶液敏感之材料製成之層可用於相反表面之皂化處理的觀點，塗布法有利。例如將鋁等製成之沉積膜或溶膠膜用於浸煮法較不佳，因為薄膜易因鹼溶液而腐蝕，溶解，剝落等。然而此薄膜可用於塗布法而沒問題，因為薄膜不接觸鹼溶液。
由於浸煮法(a)或塗布法(b)之皂化處理可在形成各層後將層自捆形基膜解開而實行，皂化處理可在製造薄膜後以一系列操作實行。類似地，藉由連續地實行將層與解開之偏光片層合之程序，相較於分別地實行層合程序，其可更有效地製造偏光板。
c.以層合膜保護塗布層及皂化塗布層之方法類似塗布法(b)，如果塗布層對鹼溶液之抗性不足，則將塗布層形成最終層，將層合膜層合在形成最終層之表面上，將最終層在鹼溶液中浸煮以僅將與形成最終層之表面相反之三乙醯纖維素側親水化。在此方法(c)中，偏光板保護膜所需之親水程序可對形成三乙醯纖維素薄膜之最終層的表面之相反側實行。相較於塗布法(b)，此方法(c)不需要塗布鹼溶液之特殊設備，雖然將層合膜廢棄。
d.將塗布層形成中間層後將塗布層在鹼溶液中浸煮之方法如果上層鹼溶液之抗性不足而下層對鹼溶液有充分之抗性，則將下層在鹼溶液中浸煮以將下層之兩側親水化，然後將上層形成於下層上。在薄膜具有硬塗層及含氟溶膠薄膜之低折射率層之情形，如果薄膜具有親水性基，則此方法(d)具有增強硬塗層與低折射率層之層間黏附性的優點，雖然製法變成較複雜。
e.事先在三乙醯纖維素薄膜上形成皂化劑塗布層之方法三乙醯纖維素薄膜可事先藉由將薄膜在鹼溶液中浸煮而皂化，而且可直接或經不同層將塗布層形成在薄膜一側上。在將三乙醯纖維素薄膜在鹼溶液中浸煮因而皂化時，其與經皂化而親水化之三乙醯纖維素平面的層間黏附性可能退化。在此情形，在去除親水性表面後藉由僅對皂化後形成塗布層之表面實行電暈放電處理、輝光放電處理等而形成塗布層時，可避免此層間黏附性退化。此外如果塗布層具有親水性基，則層間黏附性良好。
(偏光板之製造)
在本發明中，用於本發明液晶顯示器之偏光板可藉由在偏光片兩側上排列透明基膜(如三乙醯纖維素薄膜)作為保護膜，然後在至少一片保護膜上形成光擴散層，或將具有所形成光擴散層之光擴散膜堆疊在偏光片上而製造。所使用透明基膜可為市售三乙醯纖維素薄膜。但是透明基膜較佳為使用以上述溶液薄膜形成法製造且以捆膜形狀在寬度方向擴張10至100%倍之三乙醯纖維素薄膜。此外在本發明之偏光板中，其可將具有含液晶化合物之光學各向異性層的光學補償膜堆疊在一片保護膜上，或將此保護膜亦作為光學補償膜。
偏光片之實例可包括碘偏光片、使用二色料之染料偏光片、及多烯偏光片。其通常使用聚乙烯醇薄膜製造碘偏光片及染料偏光片。
保護膜之透溼度對偏光板之生產力為重要的。偏光片與保護膜係藉水系黏著劑層合，而且此黏著劑溶劑擴散至保護膜中及乾燥。保護膜之透溼度越高則黏附溶液之乾燥越快，因而改良生產力。然而如果透溼度太高，則在液晶顯示器之高濕度使用環境下水分滲透至偏光片中，因而退化偏光力。保護膜之透溼度依透明基膜之種類、及其厚度(如果保護膜為光學補償膜則厚度依液晶化合物而定)、自由體積、親水與疏水性質而定。
在本發明之偏光板中，保護膜之透溼度較佳為100至1000克/平方米．24小時，更佳為300至700克/平方米．24小時。
透明基膜之厚度可在製造薄膜時藉唇流動、線速度、擴張、壓縮等調整。由於透溼度依所使用主材料而改變，其可藉厚度調整將透溼度設為在較佳範圍內。透明基膜之自由體積可藉乾燥溫度及時間調整。在此情形，由於透溼度亦依所使用主材料而改變，其可藉自由體積調整將透溼度設為在較佳範圍內。透明基膜之親水與疏水性質可藉添加劑調整。透溼度因將親水性添加劑加入自由體積而增加，同時透溼度因將疏水性添加劑加入自由體積而降低。藉由獨立地控制透溼度，其可以低成本及高生產力製造具有光學補償性能之偏光板。
光學薄膜之透明基膜或三乙醯纖維素薄膜的遲滯軸與偏光片之穿透軸可實質上彼此平行而排列。
偏光片之實例可包括已知偏光片、自吸收軸不平行或垂直縱向方向之長偏光片切下之偏光片等。
一般而言，其較佳為將保護膜連續地層合至以捆形式供應之長偏光片上，其縱向方向彼此重合。在此，保護膜之排列軸(遲滯軸)可為任何方向。為了操作方便性，其較佳為保護膜之排列係平行或垂直縱向方向。
在將保護膜與偏光片彼此層合時，雖然至少一片保護膜(在將保護膜安裝在液晶顯示器時排列在較接近液晶胞側之保護膜)之遲滯軸(排列軸)可與偏光片之吸收軸(擴張軸)交叉，其在保護膜之遲滯軸平行偏光片之吸收軸時可改良偏光板之機械安定性而防止偏光板之尺寸變化及捲曲。如果三片薄膜(包括偏光片與保護膜對)之至少兩個軸實質上彼此平行，如果一片保護膜之遲滯軸實質上平行偏光片之吸收軸，或者如果兩片保護膜之遲滯軸實質上彼此平行，則得到相同之效果。
(黏著劑)
偏光片與保護膜間可包括之黏著劑並未特別地限制，而是可包括例如PVA樹脂(包括經如乙醯基、磺酸基、羧基、氧伸烷基等修改之PVA)及硼化合物水溶液，較佳為PVA樹脂。黏著層之厚度較佳為0.01至10微米，特佳為0.05至5微米。
(偏光片與保護膜之整合製法)
較佳為用於本發明液晶顯示器之偏光板係藉由將偏光片擴張及收縮，降低其揮發比例以乾燥偏光片，在乾燥期間或之後將保護膜層合至偏光片至少一側上，然後將偏光片與保護膜後加熱而製造。在保護膜亦作為光學補償膜(其亦作為光學補償層或光擴散層之基膜)時，其較佳為將在其一側具有光擴散層之保護膜與在保護膜相反側具有光學補償膜之透明基膜彼此層合及後加熱。
層合方法之實例可包括一種在偏光片乾燥期間使用黏著劑將保護膜層合至偏光片上，固定偏光片兩端，然後將兩端切耳之方法，一種在乾燥偏光片後將偏光片以偏光片兩端固定之狀態釋放，將兩端切耳然後將保護膜層合至偏光片上之方法等。切耳方法之實例可包括切割器法、雷射法及其他已知方法。其較佳為在層合後為了乾燥黏著劑及改良偏光力而將保護膜與偏光片加熱。加熱條件依黏著劑之種類而不同。在水系黏著劑之情形，加熱溫度較佳為30℃或更高，更佳為40℃至100℃，特佳為50℃至90℃。由性能及生產力之觀點，其特佳為在生產線實行這些方法。
(偏光板之性能)
較佳為本發明相關之包括保護膜、偏光片與光擴散層的偏光板具有相當於或優於市售超高對比產品(例如得自Sanritz Corporation之”HLC2－5618”)之光學性質及耐久性(短期及長期保存)。特別地，如果可見光穿透率為42.5%或更大，偏光程度{(Tp－Tc)/(Tp＋Tc)}1/2 0.9995(其中Tp為平行穿透率，及Tc為垂直穿透率)，及將偏光板在90%RH之大氣下於溫度60℃靜置500小時且在無水大氣下於溫度80℃靜置500小時，則透光率變化率(%)絕對值較佳為3或更小，更佳為1或更小，及偏光程度變化率絕對值1或更小，更佳為0.1或更小。
(光學補償膜)
光學補償膜係用於在液晶顯示器中降低影像變色或延伸視角。在本發明中，如上所述，光學補償膜並非不可或缺。例如如果偏光板之一對保護膜之一或兩者具有作為光學補償膜之雙折射性質，則光學補償膜為非必要。
全部光學補償膜之面內遲滯(Re)較佳為20至200奈米。全部光學補償膜之厚度方向遲滯(Rth)較佳為50至500奈米。
光學補償膜之實例可包括由可擴張聚合物薄膜形成之光學補償膜、及由低或高分子液晶化合物在透明基膜上形成之光學補償膜，兩者均可用於本發明。其可使用具有包括二層光學補償膜之堆疊結構的光學補償膜。考量具有堆疊結構之光學補償膜的厚度，具有塗覆型堆疊結構之光學補償膜優於具有高分子可擴張薄膜堆疊結構之光學補償膜。
用於光學補償膜之高分子薄膜可為經擴張高分子薄膜或塗覆型高分子層與高分子薄膜之組合。高分子薄膜之材料的實例通常可包括合成聚合物(例如聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、降莰烯樹脂、三乙醯纖維素等)。
(由液晶化合物形成之光學補償膜)
其次詳述由液晶化合物形成之光學補償膜。
由於液晶化合物具有各種排列狀態，由液晶化合物形成之光學補償膜藉單層或多層結構呈現所需光學性質。即光學補償膜可包括基膜及形成於基膜上之一或多層。全部光學補償膜上之遲滯可藉光學補償膜之光學各向異性調整。此外低分子型光學補償膜或高分子型光學補償膜均可用於本發明。
(由碟形液晶化合物形成之光學補償膜)
碟形液晶化合物可作為形成光學補償膜之液晶化合物。其較佳為實質上垂直(50°至90°之平均傾斜角度)聚合物薄膜平面而排列之碟形液晶化合物。
碟形液晶化合物之實例揭示於各種文件(例如C.Destrade等人之”Mol.Cryst.Liq.Cryst.”，第71卷，第111頁(1981)；Japanese Chemical Society之「Introduction to Chemistry季報」，第22期，”Chemistry of liquid crystal”，第V章，第X章，第2段(1994)；B.Kohne等人之”Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.”，第1794頁(1985)；J.Zhang等人之”J.Am.Chem.Soc.”，第116卷，第2655頁(1994)等)。碟形液晶化合物之聚合揭示於JP－A－8－27284號專利。
碟形液晶化合物較佳為具有聚合基使得化合物可藉聚合固定。例如其可考慮將聚合基作為取代基組合碟形液晶化合物之碟核。然而如果將聚合基直接組合碟核，則在聚合反應中難以維持排列狀態。在此情形較佳為一種在碟核與聚合基之間具有鍵聯基之結構。即較佳為具有聚合基之碟形液晶化合物為由下式(1)表示之化合物。
式(1)：D(－L－P)n
在式(1)中，D表示碟核，L表示二價鍵聯基，P表示聚合基，及n表示4至12之整數。
通式(1)中碟核(D)、二價鍵聯基(L)及聚合基(P)之實例可包括JP－A－2001－4837號專利揭示之各(D1)至(D15)、(L1)至(L25)、及(P1)至(P18)，此揭示在此併入作為參考。
這些液晶化合物較佳為在光學補償膜中實質上均勻地排列。更佳為這些液晶化合物在光學補償膜中以實質上均勻排列狀態固定。最佳為這些液晶化合物係藉聚合反應固定。其較佳為具有聚合基之碟形液晶化合物係實質上垂直地排列。在此使用之名詞「實質上垂直地」表示碟形液晶化合物之碟面與光學化合物薄膜之平面間的平均角度(平均傾斜角度)在50°至90°之範圍內。碟形液晶化合物可歪斜地排列，或者可緩慢地改變傾斜角度(混成排列)。在歪斜排列或混成排列之情形，平均傾斜角度較佳為50°至90°。
光學補償膜較佳為藉由在排列膜上塗布液晶化合物與以下聚合引發劑或其他添加劑而形成。
用於製造塗布溶液之溶劑較佳為使用有機溶劑。有機溶劑之實例可包括醯胺(例如N,N－二甲基甲醯胺)、亞碸(例如二甲基亞碸)、雜環化合物(例如吡啶)、烴(例如苯、己烷等)、烷基鹵(例如氯仿、二氯甲烷等)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸丁酯等)、酮(例如丙酮、甲乙酮等)、與醚(例如四氫呋喃、1,2－二甲氧基乙烷等)等，較佳為烷基鹵與酮。二或更多種有機溶劑可組合使用。塗布溶液可藉已知方法(例如擠壓塗覆法、直接凹版塗覆法、反相凹版塗覆法、模塗覆法等)塗覆。
(固定液晶化合物之排列狀態)
經排列液晶化合物較佳為維持其排列狀態而固定。經排列液晶化合物較佳為藉引入液晶化合物中之聚合基的聚合反應。聚合反應包括使用熱聚合引發劑之熱聚合反應及使用光聚合引發劑之光聚合反應，較佳為光聚合反應。光聚合引發劑之實例可包括α－羰基化合物(例如揭示於美國專利第2,367,661與2,367,670號者)、醯偶姻醚(例如揭示於美國專利第2,448,828號者)、α－烴取代芳族醯偶姻化合物(例如揭示於美國專利第2,722,512號者)、多核醌化合物(例如揭示於美國專利第3,046,127與2,951,758號者)、三芳基咪唑二聚物與對胺基苯基酮之組合(例如揭示於美國專利第3,549,367號者)、吖啶與吩啶化合物(例如揭示於JP－A－60－105667號專利及美國專利第4,239,850號者)、及二唑化合物(例如揭示於美國專利第4,212,970號者)。
光聚合引發劑之使用較佳為塗布固體之0.01至20重量%，更佳為0.5至5重量%。液晶化合物聚合用照射較佳為使用紫外線。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100至800毫焦耳/平方公分。照射可在加熱條件下進行以促進光聚合反應。光學補償膜之厚度較佳為0.1至10微米，更佳為0.5至5微米。
(排列膜)
在形成光學補償膜時，其較佳為使用排列膜排列液晶化合物。排列層可藉有機化合物(較佳為聚合物)之摩擦處理、無機化合物之歪斜沉積、形成具有微基之層、或藉蘭米爾－布拉吉(Langmuir－Blodgett)法(LB膜)累積有機化合物而製備。此外為藉由施加電場或磁場或光照射而具有排列功能之排列膜。其特佳為藉聚合物之摩擦處理形成之排列膜。
摩擦處理係藉由以紙或織物按固定方向摩擦聚合物層表面數次而進行。用於排列膜之聚合物的種類依液晶化合物之排列(特別是平均傾斜角度)而定。例如其使用不降低排列膜之表面能量的聚合物水平地排列液晶化合物。用於液晶胞或光學補償膜之聚合物的種類之實例揭示於各種文件。其較佳為任何排列膜均具有聚合基以增強液晶化合物與透明撐體間之黏附性。其較佳為使用與液晶化合物在其間界面處形成化學鍵之排列膜，如JP-A-9-152509號專利所揭示。
排列膜之厚度較佳為0.01至5微米，更佳為0.01至1微米。
此外在使用排列膜排列液晶化合物後，光學補償膜可藉由將液晶化合物維持排列狀態而固定，及轉移至透明基膜而形成。
支撐光學補償膜之基膜並未特別地限制，而是可為各種聚合物薄膜之一，例如三乙醯纖維素薄膜、降莰烯樹脂等。此外如上所述，偏光板保護膜亦可作為光學補償膜之撐體。基膜材料之實例係與上述偏光板保護膜之材料的實例相同。
實例
(實例1)
製造第1圖所示液晶顯示器。特別地，自觀看方向(上側)堆疊上偏光板1、上光學補償膜14、液晶胞(上基板5、含於液晶層之液晶分子6、下基板7)、下光學補償膜24、及下偏光板2。此外將使用冷陰極螢光燈等之背光單元(未示)配置於下偏光板下方。
以下敘述製造所使用構件之方法。
(ECB模式液晶胞之製造)
對於液晶胞，其將具有正介電各向異性之液晶材料滴入及密封於胞隙為3.5微米之基板之間，及將液晶層6之△n．d設為300奈米。至於液晶材料，其使用具有正各向異性且折射率各向異性△n＝0.0854(589奈米，20℃)及△ε＝＋8.5(例如得自Merck Co.,Ltd.之MLC－9100)。液晶胞之交叉角為0°，及在以後將液晶胞層合至上下偏光板時，液晶胞之上下基板的摩擦方向(排列控制方向)與撐體遲滯軸(平行擴張方向)以45°交叉。偏光板吸收軸與液晶胞排列方向(摩擦方向)以約45°交叉，及上下偏光板之吸收軸間的交叉角為約90°，其為正交偏光。
(乙酸纖維素薄膜之製造)
藉由將置入混合槽中之以下組成物加熱及攪拌，而且溶解組成物之成分而製造乙酸纖維素溶液。
(乙酸纖維素溶液之組成物)
酸性為60.7至61.1%之乙酸纖維素 100重量份磷酸三苯酯(塑性劑) 7.8重量份磷酸聯苯基二苯酯(塑性劑) 3.9重量份二氯甲烷(第一溶劑) 336重量份甲醇(第二溶劑) 29重量份1－丁醇(第三溶劑) 11重量份
使用帶式擴張機將所得塗布液擴張。藉由在薄膜表面溫度達到40℃後在帶上以70℃溫風乾燥薄膜，然後以140℃之乾風再度乾燥薄膜而製備殘餘溶劑為0.3重量%之乙酸纖維素薄膜(厚80微米)。依照上述方法對所製備乙酸纖維素薄膜(透明撐體與保護膜)測量對546奈米波長之Re及Rth值。測量之結果，Re為3奈米及Rth為8奈米。
將所製備乙酸纖維素薄膜在2.0莫耳/公升之氫氧化鉀溶液(25℃)中浸煮2分鐘，以硫酸中和，以純水清洗，然後乾燥。藉接觸法測量乙酸纖維素薄膜之表面能量。測量之結果，表面能量為63 mM/m。以此方式製造用於保護膜之乙酸纖維素薄膜。
(光學補償膜用排列膜之製造)
使用#16線棒塗覆器將具有以下組成物之塗布溶液塗布在乙酸纖維素薄膜上。將塗布溶液以60℃溫風乾燥60秒，然後再以90℃溫風乾燥150秒。其次使所形成薄膜按如乙酸纖維素薄膜之面內遲滯軸的相同方向(平行擴張方向)接受摩擦處理。
(排列膜塗布溶液之組成物)
以下經修改聚乙烯醇 20重量份水 360重量份甲醇 120重量份戊二醛(塑性劑) 1.0重量份
經修改聚乙烯醇
(光學補償膜之製造)
使用#3.6線棒以6.2毫升/平方米(6.2 cc/平方米)在排列膜上塗布塗布溶液，其中將91.0克之以下碟形液晶化合物、9.0克之經環氧乙烷修改三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(得自OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.之V#360)、2.0克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB551－0.2)、0.5克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB531－1)、3.0克之光聚合引發劑(得自Ciba－Geigy K.K.之IRGACURE 907)、及1.0克之強化劑(得自Nippon Kayaku Co.,Ltd.之KAYACURE DETX)溶入414克之甲乙酮。將此塗布溶液在130℃固定溫度區中加熱2分鐘以排列碟形液晶化合物。其次使用120瓦/公分之高壓汞燈，在60℃溫度藉UV照射1分鐘聚合碟形液晶化合物。然後將溫度降至室溫，然後形成光學補償膜。
碟形液晶化合物
在所形成之光學補償膜中，將碟形液晶化合物以碟面與保護膜間為11°至66°之角度(傾斜角度)混成排列，其自保護膜向空氣界面增加。傾斜角度係假設折射率橢圓體，依照”Design Concepts of the Discotic Negative Birefringence Compensation Films SID98 DIGEST”揭示之方法，使用橢圓計(得自JASCO Corporation之M－150)藉由改變觀看角測量遲滯值而計算。
(橢圓偏光板之製造)
藉由將碘吸附至經擴張聚乙烯醇薄膜中，及使用聚乙烯醇黏著劑將所形成光學補償膜層合至偏光片在撐體平面之一側而製造偏光片。此外使厚80微米之三乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U)接受皂化處理，而且使用聚乙烯醇黏著劑層合在偏光片之液晶胞相反側。將偏光片之吸收軸與光學補償膜之撐體的遲滯軸(平行擴張方向)彼此平行而排列。以此方式製造偏光板。
此外相對顯示裝置之水平方向，將上偏光板之偏光片的吸收軸之軸向角設為45°，將上光學補償膜之排列控制方向(摩擦方向)設為45°，將液晶胞上基板之排列控制方向(摩擦方向)設為90°，將下偏光板之軸向角設為135°，將下光學補償膜之排列控制方向設為135°，及將液晶胞下基板之排列控制方向(摩擦方向)設為270°。
(光擴散層之塗布) (光擴散層HC－01A)
藉由將100重量份之含氧化鋯超細顆粒硬塗層塗布溶液(得自JSR Corporation之DeSolite Z7404)與57重量份之半透明樹脂DPHA(得自Nippon Kayaku Corporation；二異戊四醇六丙烯酸酯與二異戊四醇五丙烯酸酯之混合物)的混合物溶於甲乙酮/甲基異丁基酮(20/80重量比例)溶液中，及將混合物塗布且UV硬化而得形成光擴散層之半透明樹脂。所得半透明樹脂之折射率為1.61。將17重量份之經交聯聚甲基丙烯酸酯粒(直徑為1.5微米且折射率為1.49之MX150，其得自Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.)與7重量份之經交聯聚甲基丙烯酸酯粒(直徑為3.0微米且折射率為1.49之MX300，其得自Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.)的混合物作為半透明顆粒溶於甲乙酮/甲基異丁基酮(20/80重量比例)溶液中而得50固體%。將此50固體%溶液以1.5微米聚甲基丙烯酸酯粒之塗布量為0.42克/平方米而塗布至三乙醯纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U)之橢圓偏光板的光學補償膜之相反側上(將偏光片插入其間)，在30℃乾燥15秒及在90℃乾燥20秒，然後在氮大氣(氧濃度：100 ppm)下使用160瓦/公分之氣冷式金屬鹵化物燈(得自EYEGRAPHICS CO.,LTD.)，藉50毫焦耳/平方公分之紫外線照射硬化。如此製造具有光擴散層HC－01A之偏光板。光擴散層乾燥薄膜之厚度為3.0微米。
(光擴散層HC－02A至11A)
以類似光擴散層HC－01A之方式製造光擴散層HC－02A~11A，除了改變光擴散層之1.5微米聚甲基丙烯酸酯粒的塗布量。1.5微米聚甲基丙烯酸酯粒之塗布量如下述表中所示。
(光擴散層HC－01B)
藉由將14.79重量份之DPHA(得自Nippon Kayaku Corporation)與133.11重量份之PET－30(得自Nippon Kayaku Corporation；二異戊四醇三丙烯酸酯與二異戊四醇四丙烯酸酯之混合物)的混合物溶於溶液中且稀釋，及將混合物塗布且UV硬化而得形成光擴散層之半透明樹脂。所得半透明樹脂之折射率為1.53。將7.7重量份之其中以環己酮將作為半透明顆粒之經高度交聯聚苯乙烯粒(直徑為8微米且折射率為1.62之SBX－8，其得自SEKISUI PLASTICS Co.,Ltd.)調整成30粒固體%的粒分散溶液、17.97重量份之其中以環己酮將經交聯聚苯乙烯粒(直徑為1.3微米且折射率為1.61之SX130H，其得自Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.)調整成30粒固體%的粒分散溶液、6重量份之聚合引發劑(得自Chiba Specialty Chemicals之IRGACURE 184)、1.06重量份之聚合引發劑(得自Chiba Specialty Chemicals之IRGACURE 907)、0.22重量份之矽調平劑(得自Nippon Unicar Company Limited之FZ2191)、133.5重量份之甲苯、與39.2重量份之環己酮混合於樹脂溶液中而得46固體%。將此46固體%溶液塗布至三乙醯纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U)之橢圓偏光板的光學補償膜之相反側上(將偏光片插入其間)成為20微米之薄膜厚度，在30℃乾燥15秒及在90℃乾燥20秒，然後在氮大氣(氧濃度：100 ppm)下使用160瓦/公分之氣冷式金屬鹵化物燈(得自EYEGRAPHICS CO.,LTD.)，藉50毫焦耳/平方公分之紫外線照射硬化。如此製造具有光擴散層HC－01B之偏光板。1.3微米經交聯聚苯乙烯粒之塗布量為1.1克/平方米
(光擴散層HC－01C)
藉由將100重量份之含矽石超細顆粒分散液硬塗層塗布溶液(得自JSR Corporation之DeSolite Z7526)、25重量份之作為半透明顆粒的經交聯聚苯乙烯粒(直徑為1.3微米且折射率為1.61之SX130H，其得自Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.)、與6重量份之經交聯聚苯乙烯粒(直徑為3.5微米且折射率為1.61之SX350H，其得自Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.)的混合物溶於甲乙酮/甲基異丁基酮(20/80重量比例)溶液中而得45固體%。將此45固體%溶液以1.3微米聚苯乙烯粒之塗布量為0.9克/平方米而塗布至三乙醯纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U)之橢圓偏光板的光學補償膜之相反側上(將偏光片插入其間)，在30℃乾燥15秒及在90℃乾燥20秒，然後在氮大氣(氧濃度：100 ppm)下使用160瓦/公分之氣冷式金屬鹵化物燈(得自EYEGRAPHICS CO.,LTD.)，藉50毫焦耳/平方公分之紫外線照射硬化。如此製造具有光擴散層HC－01C之偏光板。光擴散層乾燥薄膜之厚度為3.0微米。
(光擴散層HC－01D)
以如光擴散層HC－01B之相同方式製造光擴散層HC－01D，除了(1)將經高度交聯聚苯乙烯粒(直徑為8微米且折射率為1.62之SBX－8，其得自SEKISUI PLASTICS Co.,Ltd.)以經高度交聯聚苯乙烯粒(直徑為6微米且折射率為1.62之SBX－6，其得自SEKISUI PLASTICS Co.,Ltd.)取代，及(2)將光擴散層乾燥薄膜之厚度由20微米改成5.5微米。
此外(3)1.3微米聚苯乙烯粒之塗布量如下述表中所示，而製造光擴散層HC－02D至04D。
(低折射層之塗布) (溶膠溶液(a)之製備)
在具有攪拌器及回流冷凝器之反應器中，藉由混合119重量份之甲乙酮、101重量份之3－丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(得自Shin－Etsu Chemical Co.,Ltd.之KBM－5103)、與3重量份之乙醯乙酸二異丙氧鋁甲酯，對混合物加入30重量%之離子交換水，將反應混合物與離子交換水在60℃反應4小時，及將所得物冷卻至室溫而得溶膠溶液。溶膠溶液(a)之重量平均分子量為1600，寡聚物成分中分子量為1000至20000之成分為100重量%。此外氣相層析術分析顯示未殘留原料丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。最後製備甲乙酮溶液，而且固體濃度為29重量%。
(低折射層塗布溶液之製備)
依照下表調整低折射層塗布溶液LN－1至LN－3。表中之數值的單位為重量份。
將其以孔徑為1微米之聚丙烯過濾器過濾而製備塗布溶液LN－1至LN－2。
用於製備塗布溶液之化合物如下。
“JTA－113”：含氟可熱交聯聚合物溶液，其含矽，折射率為1.44，固體濃度為6重量%，溶劑為甲乙酮，JSR Corporation製造“P－3”：日本未審查專利申請案公告第2004－45462號揭示之含氟聚合物(P－3)，重量平均分子量為約50000，固體濃度為23.8重量%，溶劑為甲乙酮“MEK－ST－L”：矽石顆粒分散液溶液，平均粒徑為45奈米，固體濃度為30重量%，分散溶劑為甲乙酮，NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.製造“PM980M溶液”：其中以溶劑甲乙酮稀釋Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造之聚合引發劑PM980M而得固體濃度為2重量%之溶液“MP－triazine”：Sanwa Chemical Co.,Ltd.製造之光聚合引發劑“RMS－033”：Gelest Corporation製造之反應性矽樹脂，甲乙酮6重量%「中空矽石分散溶液」：CS－60，分散溶劑為異丙醇，CATALYSIS & CHEMICALS IND.Co.,Ltd.製造，其中將折射率為1.31，平均直徑為60奈米，及殼厚度為10奈米之中空矽石顆粒(表面修改率：中空矽石之30重量%)以矽烷偶合劑(得自Shin－Etsu Chemical Co.,Ltd.之KBM－5103)修改之中空矽石顆粒分散溶液，固體濃度為18.2種量%
(低折射率層-1之塗布)
在塗布本發明之各種光擴散層後，使用棒塗器濕塗塗布溶液LN-1及2使得低折射率層之乾燥薄膜厚度變成95奈米。繼而將低折射率層在120℃乾燥150秒及再度在100℃乾燥8分鐘，在氮大氣(氧濃度：100ppm)下使用240瓦/公分之氣冷式金屬鹵化物燈(得自EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)，藉110毫焦耳/平方公分之紫外線照射硬化，然後捲起。低折射率層之折射率為LN-1之1.45及LN-2之1.41。
(低折射率層-2之塗布)
在塗布本發明之各種光擴散層後，使用模塗器濕塗塗布溶液LN-3使得低折射率層之乾燥薄膜厚度變成95奈米。繼而將低折射率層在120℃乾燥70秒，在氮大氣(氧濃度：100ppm)下使用240瓦/公分之氣冷式金屬鹵化物燈(得自EYEGRAPHICS Co.,Ltd.)，藉400毫焦耳/平方公分之紫外線照射硬化，然後捲起。低折射率層之折射率為1.38。
基於下表塗布本發明樣品1-1至1-20及比較例1至5之樣品而製備光擴散層附著薄膜。本發明樣品1-19為本發明樣品1-9無折射率層，及本發明樣品1-20為本發明樣品1-19無折射率層。
(光擴散層之評估)
評估所得光擴散膜之以下項目。
(1)整體反射度
使用光譜光度計”V－550”(得自JASCO Corporation)測量380奈米至780奈米波長之5°入射角的整體反射度，其中安裝變壓器”ILV－471”。計算450至650奈米之平均整體反射度。
(2)內霧值1)基於JIS－K7136測量所得光學薄膜之總霧值(H)。
2)將數滴矽油加入光學薄膜兩側，然後將兩片1毫米厚玻璃板(得自MATSUNAMI Corporation之代號S9111的載玻片)各緊密地黏附於光學薄膜兩側。在此去除表面霧值而測量霧值，而且以僅矽油插入兩片玻璃板(分別地測量其霧值)間而測量霧值。薄膜之內霧值(Hi)係計算為所測量霧值之差。
3)表面霧值(Hs)係計算為總霧值(H)與內霧值(Hi)之差。
(3)散射光外形之計算將光擴散膜垂直入射光而排列，及使用測角光度計GP－5型(得自MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY Co.,Ltd.)在所有方向測量入射光外形。其得到0°發射角之光強度的30°散射光強度。
(4)視角對於製造之液晶顯示器，使用測量儀器(得自ELDIM Corporation之EZ－Contrast160D)按自黑色顯示(L1)至白色顯示(L8)之8階段測量上方向視角。
對比比例超過10且視角為無灰階反轉之範圍。
按以下四階段完成評估。
O：76°或更大
△：73°或更大且小於76°
△×：70°或更大且小於73°
×：小於70°
(5)模糊
在所製造液晶顯示器上顯示影像且按四階段評估所顯示影像之模糊。
O：未發現模糊。
O’：發現極小之模糊，但不明顯。
△：認為有些模糊。
×：認為模糊。
在本發明樣品1－1至20中，視角改良特性與模糊減小兼得。
此外相較於本發明樣品1－19與20，本發明樣品1－1~18因為其具有藉由塗布低折射率層而減小之整體反射度，改良視角特性，減小模糊，抑制外部光之影像入侵，及提供高對比(即使是在亮處)而特佳。
(實例2) (比較例2－1)
使用實例1之本發明樣品1－1但不堆疊光擴散層HC－01A而製造液晶顯示器。
(實例2－2) (液晶顯示器之製造)
使用實例1之本發明樣品1－1，液晶胞如下修改而製造液晶顯示器。在第2圖中，將上偏光板之偏光片12的吸收軸12D與上偏光板之保護膜11的遲滯軸11D設為90°，將上偏光板之保護膜13的遲滯軸13D設為0°，將下偏光板之偏光片22的吸收軸22D與下偏光板之保護膜21的遲滯軸21D設為0°，將上光學各向異性層14之排列控制方向14RD設為45°，而且將下光學各向異性層24之排列控制方向24RD設為225°。
此外將液晶胞之上(觀看者側)基板5的摩擦方向(排列軸)5RD設為45°，將下(背光側)基板7的摩擦方向(排列軸)7RD設為225°，及將扭轉角設為0°。改變組態而製造正常白色模式ECB型液晶胞。將本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A堆疊在此液晶顯示器之最外面。
(比較例2－2)
使用實例1之本發明樣品1－2但不堆疊光擴散層HC－01A而製造液晶顯示器。
(實例2－3)
使用實例1之本發明樣品1－1，TN液晶胞如下修改而製造液晶顯示器。在第3圖中，將上偏光板之偏光片12的吸收軸12D與上偏光板之保護膜11及13的遲滯軸11D及13D設為45°，將下偏光板之偏光片22的吸收軸22D與下偏光板之保護膜21及23的遲滯軸21D及23D設為135°，將上光學各向異性層14之排列控制方向14RD設為225°，而且將下光學各向異性層24之排列控制方向24RD設為315°。
(液晶胞之製造)
對於液晶胞，其將具有正介電各向異性之液晶材料滴入及密封於胞隙為4微米之基板之間，及將液晶層6之△n．d設為410奈米(△n表示液晶材料之折射率各向異性)。此外將液晶胞之上(觀看者側)基板5的摩擦方向(排列軸)5RD設為45°，將下(背光側)基板7的摩擦方向(排列軸)7RD設為315°，及將扭轉角設為90°。改變組態而製造TN型液晶胞。將本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A堆疊在此液晶顯示器之最外面。
(比較例2－3)
以實例2－3不堆疊本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A而製造液晶顯示器。
(實例2－4)
對實例2－3改變液晶胞之排列與偏光方向之吸收軸間的角度而製造TN型液晶顯示器。
將上偏光板之偏光片12的吸收軸12D與上偏光板之保護膜11及13的遲滯軸11D及13D設為90°，將下偏光板之偏光片22的吸收軸22D與下偏光板之保護膜21及23的遲滯軸21D及23D設為0°，將上光學各向異性層14之排列控制方向14RD設為270°，而且將下光學各向異性層24之排列控制方向24RD設為180°。
此外對於液晶胞，其將具有正介電各向異性之液晶材料滴入及密封於胞隙為4微米之基板之間，及將液晶層6之△n．d設為410奈米(△n表示液晶材料之折射率各向異性)。此外將液晶胞之上(觀看者側)基板5的摩擦方向(排列軸)5RD設為45°，將下(背光側)基板7的摩擦方向(排列軸)7RD設為315°，及將扭轉角設為90°。改變組態而製造TN型液晶胞。將本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A堆疊在此液晶顯示器之最外面。
(比較例2－4)
以實例2－4不堆疊本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A而製造液晶顯示器。
(實例2－5)
使用實例1中之本發明樣品1－1，在以下IPS型液晶顯示器中將液晶胞之光學各向異性層以乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之FUJI TAC TD80UF)取代而製造液晶顯示器。
在第4圖中，將上偏光板之偏光片12的吸收軸12D與上偏光板之保護膜11及13的遲滯軸11D及13D設為0°，將下偏光板之偏光片22的吸收軸22D與下偏光板之保護膜21的遲滯軸21D設為90°，將下偏光板之保護膜23的遲滯軸23D設為0°，而且將上光學各向異性層14之排列控制方向14RD設為0°。
此外光學各向異性層具有如用於偏光板之保護膜(其相當於無光學各向異性層)的相同光學性能。
此外對於液晶胞，其將具有正介電各向異性之液晶材料滴入及密封於胞隙為4微米之基板之間，及將液晶層6之△n．d設為300奈米(△n表示液晶材料之折射率各向異性)。此外將液晶胞之上(觀看者側)基板5的摩擦方向(排列軸)5RD設為270°，將下(背光側)基板7的摩擦方向(排列軸)7RD設為90°，及將扭轉角設為90°。改變組態而製造IPS型液晶胞。將本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A堆疊在此液晶顯示器之最外面。
(比較例2－5)
以實例2－5不堆疊本發明樣品1－1之光擴散層HC－01A而製造液晶顯示器。
(所製造液晶顯示器之光學測量)
對所製造液晶顯示器施加60 Hz之長方形波電壓。使用測量光學性能之設備(得自ELDIM Corporation之EZ－Contrast 160D)測量對比比例如穿透率比例(白色顯示/黑色顯示)，及黑色顯示(L1)穿透率與白色顯示(L8)穿透率間等距8級灰階之穿透率視角。表3顯示在向下方向相鄰灰階無穿透率反轉之角度範圍，及左對右對比比例超過10：1之角度比例範圍。
此外表3顯示肉眼觀察而得之黑色顯示視角的變色(色點)及周圍亮點(漏光)。
色點之評估係如下完成。
對黑色顯示字元面板評估前方視角與方位角45°偏光角60°視角間之色差。在使用發光度計測量色差時，在Luv顏色座標系統中，如果色差△u’v’小於0.02，則肉眼未觀察到色點(二段評估中之O)。如果色差△u’v’大於0.02則觀察到色點(二段評估中之△)。
周圍亮點之評估係如下完成。
在將所製造液晶顯示器儲存在40℃及80%RH環境之測試室中然後在室溫靜置1小時後，測量偏光板之面板中央與長側末端部份中央間之黑色顯示發光度差。以肉眼觀察在偏光板周圍之長短側處圓弧的漏光。如果發光度差超過0.4 cd/平方米，則其被認為是螢幕之亮點(三段評估中之△)。如果發光度差為0.2至0.4 cd/平方米，則其不認為是螢幕之亮點(三段評估中之O)，雖然觀察到漏光。如果發光度差小於0.1 cd/平方米，則其不認為是漏光或亮點(三段評估中之◎)。此外相同之面板具有700至1之對比比例，在白色顯示之發光度差為400 cd/平方米。
(實例3)
以下敘述一個顯示較佳態樣(II)之效果的實例。
(偏光板1之製造) (乙酸纖維素薄膜之製造)
藉由將以下組成物置入混合槽中，將其加熱及攪拌以溶解其成分而製造乙酸纖維素溶液。
<乙酸纖維素溶液之組成物>
酸性為60.9%之乙酸纖維素 100重量份磷酸三苯酯(塑性劑) 8.0重量份磷酸聯苯基二苯酯(塑性劑) 4.0重量份二氯甲烷(第一溶劑) 250重量份甲醇(第二溶劑) 20重量份
藉由將16重量份之以下遲滯增強劑、80重量份之二氯甲烷、與20重量份之甲醇遲滯增強溶液置入不同之混合槽中，將其加熱及攪拌而製備遲滯增強溶液。藉由混合477重量份之乙酸纖維素溶液與22重量份之遲滯增強溶液且將其充分地攪拌而製備塗布液。遲滯增強劑之加入量對100重量份之乙酸纖維素為3.0重量份。
遲滯增強劑
使用帶式擴張機將所製備塗布液擴張。自帶剝除殘餘溶劑為40重量%之薄膜，吹送120℃熱風且在載送方向將其抽拉101%而載送，及使用拉幅機在寬度方向將其加寬3%而乾燥。其次在撤除拉幅機夾子後，藉由將薄膜以140℃熱風乾燥20分鐘而製備殘餘溶劑為0.3重量%之乙酸纖維素薄膜(厚107微米)。
將所製備乙酸纖維素薄膜在2.0 N氫氧化鉀溶液(25℃)中浸煮2分鐘，以硫酸中和，以純水清洗，乾燥及皂化。
(排列之形成)
使用#14線棒塗覆器將具有以下組成物之塗布溶液以24毫升/平方米塗布在所製備乙酸纖維素薄膜上。將塗布溶液以60℃溫風乾燥60秒或以90℃溫風乾燥150秒。其次使所形成薄膜按平行乙酸纖維素薄膜之縱向方向的方向接受摩擦處理。
<排列膜塗布溶液之組成物>
以下經修改聚乙烯醇 20重量份水 360重量份甲醇 120重量份戊二醛(交聯劑) 1.0重量份
經修改聚乙烯醇
(光學各向異性層之形成及光學補償片之製造)
使用#3.6線棒以6.2 cc/平方米在排列膜上塗布塗布溶液，其中將91.0克之以下碟形液晶化合物、9.0克之經環氧乙烷修改三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(得自OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.之V#360)、2.0克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB551－0.2)、0.5克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB531－1)、3.0克之光聚合引發劑(得自Ciba－Geigy K.K.之IRGACURE 907)、及1.0克之強化劑(得自Nippon Kayaku Co.,Ltd.之KAYACURE DETX)溶入207克之甲乙酮。將此塗布溶液在130℃固定溫度區中加熱2分鐘以排列碟形液晶化合物。其次使用120瓦/公分之高壓汞燈，在25℃溫度藉UV照射1分鐘聚合碟形液晶化合物。然後將溫度降至室溫。如此形成光學各向異性層且製造光學補償膜。
液晶化合物
(偏光板之製造)
藉由將碘吸附至經擴張聚乙烯醇薄膜中，及使所製造光學補償片接受皂化處理且層合至偏光片一側上使得乙酸纖維素薄膜位於偏光片上。將偏光片之吸收軸與乙酸纖維素薄膜之遲滯軸彼此平行而排列。此外使厚80微米之三乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之FUJI TAC TD80UF)接受皂化處理，而且使用聚乙烯醇黏著劑層合在偏光片相反側上作為保護膜。以此方式製造偏光板。
(偏光板之穿孔)
將兩片吸收軸方向為45°(如同TN模式)之所製造偏光板的端線穿孔。
此外將偏光板以不同之角度(例如在長短側方向為40°、38°、35°、15°、0°等)穿孔。
(黏著劑之製造)
將包括49.5重量份之丙烯酸正丁酯(BA)、10重量份之丙烯酸(AA)、與0.5重量份之(甲基)丙烯酸2－羥基乙酯(2－HEMA)的單體之混合物注射至具有冷卻設備之1000 cc反應器中，以利於藉用於製造共聚物之回流氮調整溫度。此外將100重量份之乙酸乙酯(EA)作為溶劑注射至反應器中。其次為了將氧氣自反應器逐出，將反應器以氮氣沖洗20分鐘，而且在將反應器維持在60℃時，將經濃度為50%之乙酸乙酯稀釋作為反應引發劑之0.03重量份之偶氮貳異丁腈(AIBN)注射至反應器中，而且與混合物反應1.0分鐘，最後得到丙烯酸聚合物。
將共聚合程序中所得丙烯酸聚合物溶液(包括約50固體%)完全摻合。其次藉由以10重量%之乙酸乙酯稀釋作為異氰酸酯交聯劑之1.2重量份之甲苯二異氰酸酯加成物(TDI－1)，考量塗覆性質將加成物與乙酸乙酯以適當濃度均勻地混合，及在釋放紙上塗覆及乾燥混合物而得到30微米之均勻黏著層。所得黏著劑層之光彈性係數絕對值為500×10－12 (1/Pa)。
(偏光板之評估)
將所得黏著劑塗布至以上所得之各種偏光板上而得到附黏著劑之偏光板。
將具有不同角度之不同吸收軸方向的偏光板各層合在石英玻璃兩側上。此時兩片偏光板之吸收軸彼此垂直。
將其上層合偏光板之石英玻璃在70℃乾燥器中乾燥170小時。在暗房中將經乾燥石英玻璃安裝在背光上且以肉眼觀察以評估漏光。觀察之結果，在偏光板周圍觀察到漏光。此外藉由使用發光度計測量發光度分布而測量漏光量。
測量之結果，第4圖顯示對不同角度(偏光板之吸收軸方向與偏光板端線間角度)繪製最大漏光部份因熱處理之穿透率增加，即在樣品中所得漏光穿透率(%)之圖表。
由以上之結果可知，在TN模式之情形穿孔使得偏光板之吸收軸方向與偏光板端線以45°交叉之偏光板中，由於熱退化造成之漏光減少。因而顯然在將此偏光板用於未使用此偏光板之習知TN模式液晶顯示器時，其可減少由於液晶顯示器之熱退化造成之漏光。
此外在將偏光板附著TN模式液晶面板後，評估實際影像之對稱性。
評估之結果可知，偏光板一側與偏光板之吸收軸方向間交叉角為5°或更大之偏光板具有優於交叉角小於5°之偏光板的影像對稱性。
由以上說明顯而易知，由漏光減少及顯示影像之對稱性的觀點，偏光板之吸收軸與偏光板一側間交叉角為5°至40°之偏光板在實際使用上優良。
(實例4)
以下敘述一個顯示較佳態樣(III－1)及(III－2)之效果的實例。
評估具有第10圖所示組態(其中光學補償膜307與314係由含碟形化合物之液晶組成物形成且包括具有以混成排列狀態固定之碟形分子的光學各向異性層)且具有第11圖所示像素組態之正常白色模式ECB液晶顯示器(實例4－1)，及具有如實例4之相同組態，除了第12圖所示像素組態之液晶顯示器(比較例4)的灰階。第13圖顯示評估之結果。
第13圖顯示其中水平軸表示以前方觀看白色發光度標準化之0~255級灰階及垂直軸表示以歪斜觀看(270°之方位角與45°之偏光角)白色發光度標準化之0~255級灰階的圖表。在此圖表中，實線表示以半色調γ特性對視角無依附性之理想液晶顯示器表現之灰階。由第13圖可知，相較於比較例4之液晶顯示器，其中一個像素係由多個子像素組成之實例4之液晶顯示器的半色調γ特性對視角之依附性降低。
類似地評估具有如實例4之相同組態，除了不使用光學補償膜307與314之液晶顯示器(參考例4－1)，及具有如實例4之相同組態，除了使用單軸膜作為第10圖中光學補償膜307與314之液晶顯示器(參考例4－2)的灰階。在第13圖中假設垂直軸為y及水平軸為x，對於顯示前方觀看黑色顯示之x＝0，在歪斜方向y為約0.25~0.55。由此結果，在使用由含碟形化合物之液晶組成物形成且具有以混成排列狀態固定之碟形分子的光學各向異性層作為光學補償膜307與314時，其可知在黑色顯示可減少傾斜方向漏光，因而改良視角對比。
(實例5)
以下敘述一個顯示較佳態樣(IV)之效果的實例。
對第14圖所示TN模式液晶顯示器實行光學模擬以證實本發明之效果。使用LCD Master Ver6.08(得自Shintech Corporation)進行光學計算。液晶胞、電極、基板、偏光板等可如習知液晶顯示器而使用。其使用LCD Master所附之ZLI－4792作為液晶材料。將光學各向異性層前側之遲滯設為45奈米，液晶胞具有以前傾角4°平行排列之水平排列，將基板之胞隙設為4微米，而且具有正介電各向異性之液晶材料具有395奈米之遲滯(即液晶層厚度d(微米)與折射率各向異性(△n)之積(△n．d))。
偏光片401之吸收軸402垂直(即90°，假設螢幕之水平方向為0°)C2對稱軸，而且偏光片416之吸收軸2平行(即0°，假設螢幕之水平方向為0°)C2對稱軸。此外將一對排列在偏光片內側之第一光學各向異性層405a與412a的前Re遲滯值設為30奈米，將第一光學各向異性層405a與412a之排列控制方向406a與413a間的角度各設為0°。即在第14圖中，將排列控制方向406a與408間角度及排列控制方向413a與411間角度設為0°。此外將一對排列在液晶層上下側之第二光學各向異性層405b與412b的前Re遲滯值設為30奈米，將第二光學各向異性層之排列控制方向406b與413b間的角度各設為45°。即在第14圖中，將排列控制方向406b與407間角度及排列控制方向413b與411間角度設為45°。即在此實例中，將上第二光學各向異性層405b之排列控制方向406b設為270°，及將下第二光學各向異性層412b之排列控制方向413b設為90°。
此外透明層403與414包括Re為55奈米及Rth為120奈米之透明層，而且透明薄膜之面內遲滯軸與相鄰偏光片401及416之穿透軸重合。其使用LCD Master所附之G1220DU作為偏光片。透明薄膜對波長之Re及Rth值係如表1之實例1所示而設定。其使用LCD Master所附之背光作為光源。以此組態藉LCD Master計算第1圖所示液晶顯示器之光學特性。
(比較例5)
藉LCD Master計算具有如實例之相同組態，除了第一光學各向異性層405a與412a、第二光學各向異性層405b與412b、及透明層403與414之液晶顯示器的光學特性。
<液晶顯示器之水平方向的視角特性(灰階性質)>
第23及24圖顯示繪製在對比較例5及實例5之液晶顯示器施加黑色電壓時，在所有視角方向之對比等高線的圖表。第23圖顯示比較例5之對比等高線及第24圖顯示實例5之對比等高線。
由第23及24圖可知，習知比較例5顯示不良之雙邊對稱及大致退化之對比視角特性。相對於比較例5，實例5具有明顯優良之雙邊對稱及在大範圍之大對比值，因而大為改良對比視角特性。
實際上製造具有實例5之組態的TN模式液晶顯示器。在所製造液晶顯示器中，觀察在前方及歪斜方向具有高對比之影像。此外將此液晶顯示器儲存在溫度40℃及濕度80%環境之測試室中經24小時，然後將其在室溫靜置1小時。在此液晶顯示器中以肉眼在黑色顯示完全未觀察到偏光板之周圍漏光。
(實例6－1) (ECB模式液晶胞之製造)
以下敘述一個顯示較佳態樣(V)之效果的實例。
使用將具有正介電各向異性之液晶材料真空注射及密封於胞隙為3.5微米之對立基板之間而製造之液晶胞作為ECB模式液晶胞。將此液晶層之△n．d設為240~310奈米。至於液晶材料，其使用具有正各向異性且折射率各向異性△n＝0.0854(589奈米，20℃)及△ε＝＋8.5(例如得自Merck Co.,Ltd.之MLC－9100)。液晶胞之交叉角為0°，及在以後將液晶胞層合於上下偏光板上時，液晶胞之上下基板的摩擦方向(排列控制方向)與雙折射乙酸纖維素薄膜之面內遲滯軸(平行擴張方向)以45°交叉。偏光板吸收軸與液晶胞排列方向(摩擦方向)以約45°交叉，及上下偏光板之吸收軸間的交叉角為約90°，其為正交偏光。
藉由將市售醯化纖維素薄膜層合至偏光片一側上，而且將雙軸地擴張乙酸纖維素薄膜而製造之雙軸醯化纖維素薄膜(Re＝35奈米及Rth＝175奈米)層合在偏光片之另一側上，雙軸醯化纖維素薄膜之面內遲滯軸垂直或平行偏光片之吸收軸，而製造兩片偏光板。藉由在偏光板之一的雙軸乙酸纖維素薄膜之表面上形成排列膜，將含碟形液晶化合物之聚合組成物塗布至排列之表面而排列液晶分子，及藉聚合將排列狀態固定，而形成遲滯層。
藉由將兩片偏光板之一的雙軸乙酸纖維素薄膜層合至所製造ECB模式液晶胞之一側上，而且將兩片偏光板之另一片的遲滯層(其係使用碟形液晶化合物製造)層合在ECB模式液晶胞之另一側上，而製造ECB模式液晶顯示器。其觀察到所製造液晶顯示器在前方及歪斜方向均顯示理想之黑色影像。
(實例6－2) (ECB模式液晶胞之製造)
使用將具有正介電各向異性之液晶材料真空注射及密封於胞隙為3.0微米之對立基板之間而製造之液晶胞作為ECB模式液晶胞。將此液晶層之△n．d設為300奈米。至於液晶材料，其使用具有正各向異性且折射率各向異性△n＝0.098(589奈米，20℃)及△ε＝＋5.2。液晶胞之交叉角為0°，及在以後將液晶胞層合於上下偏光板上時，液晶胞之上下基板的摩擦方向(排列控制方向)與偏光板吸收軸以約45°交叉，及上下偏光板之吸收軸間的交叉角為約90°，其為正交偏光。
將三乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U，Re40奈米，Rth1.6奈米)層合至兩片偏光片之表面上。藉由在薄膜之表面上形成排列膜而形成遲滯層，將含碟形液晶化合物之聚合組成物塗布至排列膜之表面而排列液晶分子，及藉聚合將排列狀態固定，而製造兩片偏光板。
藉由將兩片偏光板之遲滯層(其係使用碟形液晶化合物製造)各層合在ECB模式液晶胞之兩側上而製造ECB模式液晶顯示器。其觀察到所製造液晶顯示器在前方及歪斜方向均顯示理想之黑色影像。
(實例6－3) (ECB模式液晶胞之製造)
使用將具有正介電各向異性之液晶材料真空注射及密封於胞隙為2.8微米之對立基板之間而製造之液晶胞作為ECB模式液晶胞。將此液晶層之△n．d設為280奈米。至於液晶材料，其使用具有正各向異性且折射率各向異性△n＝0.098(589奈米，20℃)及△ε＝＋5.2。液晶胞之交叉角為0°，及在以後將液晶胞層合於上下偏光板上時，液晶胞之上下基板的摩擦方向(排列控制方向)與雙軸醯化纖維素薄膜之面內遲滯軸(平行擴張方向)以45°交叉。偏光板吸收軸與液晶胞排列方向(摩擦方向)以約45°交叉，及上下偏光板之吸收軸間的交叉角為約90°，其為正交偏光。
將三乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U，Re≒40奈米)層合至兩片偏光片之表面上。藉由在三乙酸纖維素薄膜之表面上形成排列膜而形成遲滯層，將含碟形液晶化合物之聚合組成物塗布至排列膜之表面而排列液晶分子，及藉聚合將排列狀態固定，而製造一片偏光板。此外藉由將市售醯化纖維素薄膜層合至偏光片一側上，而且將雙軸地擴張乙酸纖維素薄膜而製造之雙軸醯化纖維素薄膜(Re＝30奈米及Rth＝140奈米)層合在偏光片之另一側上，雙軸醯化纖維素薄膜之面內遲滯軸垂直或平行偏光片之吸收軸，而製造一片偏光板。
將兩片所製造偏光板各層合至所製造ECB模式液晶胞之兩側上。將偏光板之遲滯層(其係使用碟形液晶化合物製造)層合至液晶胞一側上，及將偏光板之雙軸醯化纖維素薄膜層合至液晶胞之另一側上。以此方式製造ECB模式液晶顯示器。其觀察到所製造液晶顯示器在前方及歪斜方向均顯示理想之黑色影像。
(實例6－4) (ECB模式液晶胞之製造)
使用將具有正介電各向異性之液晶材料真空注射及密封於胞隙為3微米之對立基板之間而製造之液晶胞作為ECB模式液晶胞。將此液晶層之△n．d設為300奈米。至於液晶材料，其使用具有正各向異性且折射率各向異性△n＝0.098(589奈米，20℃)及△ε＝＋5.2。液晶胞之交叉角為0°，及在以後將液晶胞層合於上下偏光板上時，液晶胞之上下基板的摩擦方向(排列控制方向)與撐體遲滯方向(平形擴張方向)以45°交叉。偏光板吸收軸與液晶胞排列方向(摩擦方向)以約45°交叉，及上下偏光板之吸收軸間的交叉角為約90°，其為正交偏光。
藉由將市售醯化纖維素薄膜層合在偏光片一側上，及將低遲滯乙酸纖維素(TAC)薄膜(特別是Re＝1.5奈米(550奈米)及Rth＝－6(550奈米)，其為依照日本未審查專利申請案公告第2006－30937號揭示之方法製造之薄膜)層合在偏光片之另一側上，而製造一片偏光板。此外將市售醯化纖維素薄膜層合在偏光片一側上，及將藉由雙軸地擴張三乙酸纖維素薄膜而製造之雙軸乙酸纖維素薄膜(Re＝38奈米及Rth＝178奈米)層合在偏光片之另一側上。此外藉由在雙軸TAC薄膜上形成排列膜而形成遲滯層，將含碟形液晶化合物之聚合組成物塗布至排列膜之表面而排列液晶分子，及藉聚合將排列狀態固定，而製造一片偏光板。
將兩片所製造偏光板各層合至所製造ECB模式液晶胞之兩側上。將偏光板之下遲滯TAC薄膜層合至液晶胞一側上，及將偏光板之遲滯層(其係使用碟形液晶化合物製造)層合至液晶胞之另一側上。以此方式製造ECB模式液晶顯示器。其觀察到所製造液晶顯示器在前方及歪斜方向均顯示理想之黑色影像。
(實例6－5)
第29圖顯示在黑色影像顯示中偏光80°上下左右方向之平均黑色穿透率、與在將使用碟形液晶化合物製造之第二遲滯層層合至具有如實例6之相同組態的液晶顯示器之僅一片偏光板(其中第一遲滯層與保護性TAC薄膜之Re和＝36.6奈米)時之Rth間的關係。由第29圖之圖表可知，相較於無遲滯層(即Rth＝0)之情形，如果遲滯層之Rth(550)滿足0奈米<Rth(550)<330奈米，則黑色穿透率變小，因而觀察到較高之對比。其在0奈米<Rth(550)<70奈米全部範圍得到如第5圖之相同效果。
(實例6－6)
第30圖顯示在黑色影像顯示中偏光80°上下左右方向之平均黑色穿透率、與在將使用碟形液晶化合物製造之第二遲滯層層合至具有如實例6－2之相同組態的液晶顯示器之兩片偏光板(其中Re和＝3.2奈米)時之Rth間的關係。由第30圖之圖表可知，相較於無遲滯層(即Rth＝0)之情形，如果遲滯層之Rth(550)滿足0奈米<Rth(550)<220奈米，則黑色穿透率變小。其在0奈米<Rth(550)<70奈米全部範圍得到如第30圖之相同效果。
(實例7)
以下敘述一個顯示較佳態樣(VI)之效果的實例。
(參考例7－1)
製造具有如第34圖所示組態之液晶顯示器。特別地，其自觀看側(上側)堆疊上(橢圓)偏光板(保護膜601、偏光片603、保護膜605(亦作為光學補償片撐體)、與光學各向異性層607)、液晶胞(上基板609、液晶層611、下基板612)、及下(橢圓)偏光板(光學各向異性層614、保護膜616(亦作為光學補償片撐體)、偏光片618、與保護膜620)。此外將使用冷陰極螢光燈等之背光單元(未示)配置於下偏光板下方。
以下敘述製造所使用構件之方法。
(液晶胞之製造)
對於液晶胞，其將具有正介電各向異性之液晶材料滴入及密封於胞隙(d)為4微米之基板之間，及將液晶層611之△n．d設為410奈米(△n為液晶材料之折射率各向異性)。此外液晶胞之上(觀看者側)基板609的摩擦方向610為90°，下(背光側)基板612的摩擦方向613為0°，及扭轉角為90°。以此方式製造TN模式液晶胞。
此外將上偏光板偏光片603之吸收軸604與上偏光板保護膜601及605之遲滯軸602及606設為90°，將下偏光板偏光片603之吸收軸619與下偏光板保護膜616及620之遲滯軸617及621設為0°，上光學各向異性層607之排列控制方向608為270°，而且下光學各向異性層614之排列控制方向615為180°(0°－90°附著)。
(光學補償片之製造) (乙酸纖維素薄膜之製造)
藉由將置入混合槽中之以下組成物加熱及攪拌，而且溶解組成物之成分而製造乙酸纖維素溶液。
乙酸纖維素溶液之組成物
酸性為60.7至61.1%之乙酸纖維素 100重量份磷酸三苯酯(塑性劑) 7.8重量份磷酸聯苯基二苯酯(塑性劑) 3.9重量份二氯甲烷(第一溶劑) 336重量份甲醇(第二溶劑) 29重量份1－丁醇(第三溶劑) 11重量份
藉由將16重量份之以下遲滯增強劑、92重量份之二氯甲烷、與8重量份之甲醇遲滯增強溶液置入不同之混合槽中，將其加熱及攪拌而製備遲滯增強溶液。藉由混合474重量份之乙酸纖維素溶液與25重量份之遲滯增強溶液且將其充分地攪拌而製備塗布液。遲滯增強劑之加入量對100重量份之乙酸纖維素為6.0重量份。
遲滯增強劑
使用帶式擴張機將所製備塗布液擴張。藉由在薄膜表面溫度達到40℃後在帶上以70℃溫風乾燥薄膜，然後以140℃之乾風再度乾燥薄膜而製備殘餘溶劑為0.3重量%之乙酸纖維素薄膜(厚80微米)。使用橢圓計(得自JASCO Corporation之M－150)對所製備乙酸纖維素薄膜(透明撐體與透明保護膜)測量對546奈米波長之Re及Rth遲滯值。測量之結果，Re為8奈米及Rth為78奈米。將所製備乙酸纖維素薄膜在2.0 N氫氧化鉀溶液(25℃)中浸煮2分鐘，以硫酸中和，以純水清洗，然後乾燥。以此方式製造透明保護膜用乙酸纖維素薄膜。
(光學各向異性膜用排列膜之製造)
使用#16線棒塗覆器將具有以下組成物之塗布溶液塗布在乙酸纖維素薄膜上。將塗布溶液以60℃溫風乾燥60秒，然後再度以90℃溫風乾燥150秒。其次使所形成薄膜按如乙酸纖維素薄膜之面內遲滯方向(平行擴張方向)的相同方向(因而光學各向異性層之排列控制方向接受摩擦處理(摩擦方向)平行乙酸纖維素薄膜之遲滯軸)。
排列膜塗布溶液之組成物
以下經修改聚乙烯醇 20重量份水 360重量份甲醇 120重量份戊二醛(塑性劑) 1.0重量份
經修改聚乙烯醇
(光學各向異性膜之製造)
使用#3.6線棒以6.2毫升/平方米在排列膜上塗布塗布溶液，其中將91.0克之以下碟形液晶化合物、9.0克之經環氧乙烷修改三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(得自OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.之V#360)、2.0克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB551－0.2)、0.5克之乙酸丁酸纖維素(得自Eastman Chemical Company之CAB531－1)、3.0克之光聚合引發劑(得自Ciba－Geigy K.K.之IRGACURE 907)、1.0克之強化劑(得自Nippon Kayaku Co.,Ltd.之KAYACURE DETX)、及1.3克之含氟脂族共聚物(得自Dainippon Ink Corporation之Megaface F780)溶入207克之甲乙酮。將此塗布溶液在130℃固定溫度區中加熱2分鐘以排列碟形液晶化合物。其次使用120瓦/公分之高壓汞燈，在60℃溫度藉UV照射1分鐘聚合碟形液晶化合物。然後將溫度降至室溫。如此形成光學各向異性層且製造光學補償膜。
液晶化合物
在偏光板為正交偏光排列時，在前方及自正交傾斜60°之方向觀看時，在所得光學補償片中未觀察到亮點。
<<(橢圓)偏光板之製造>>
藉由將碘吸附至經擴張聚乙烯醇薄膜中，及使用聚乙烯醇黏著劑將所製造光學補償片層合至偏光片之撐體平面側。此外使厚80微米之三乙酸纖維素薄膜(得自FUJIFILM Corporation之TD－80U)接受皂化處理，而且使用聚乙烯醇黏著劑層合在偏光片之液晶胞相反側上。將偏光片之吸收軸與光學補償膜之撐體的遲滯軸(平行擴張方向)彼此平行而排列(因而偏光片之吸收軸平行光學各向異性層之排列控制方向)。切割偏光板使得其長或短側平行撐體之遲滯軸。以此方式製造橢圓偏光板。
<<液晶顯示器之製造>>
以偏光板之光學補償片面對液晶胞且偏光片之吸收軸垂直及平行顯示裝置螢幕之水平方向的方式，將所製造橢圓偏光板藉黏著劑各層合在所製造TN液晶胞之觀看者側表面及液晶胞之背光側表面上。此時將偏光板之偏光片的吸收軸及光學補償片之排列控制方向調整成平行液晶胞之排列控制方向(基板之摩擦方向)而製造液晶顯示器。
(所製造液晶顯示器之光學測量)
對所製造液晶顯示器，其為白色顯示1.5伏特及黑色顯示5伏特之正常白色模式，施加60Hz之長方形波電壓。使用測量儀器(得自ELDIM Corporation之EZ－Contrast 160D)測量穿透率比例CR(白色顯示/黑色顯示)。其得到1000之前方CR(對比比例：1000相對1)。在將所製造液晶顯示器儲存在溫度40℃及濕度80%環境之測試室中然後在室溫靜置1小時後，測量偏光板之面板中央與長短側末端部份中央間之黑色顯示發光度差為0.1 cd/平方米。以肉眼未觀察到偏光板之周圍漏光。此外產生10以上之CR的視角為左方80°及右方90°。
(比較參考例7－1)
製造第31圖所示之習知液晶顯示器。此參考例7－1具有如參考例7－1之相同組態，除了每個角度按逆時鐘方向轉動－45°。
在將所製造液晶顯示器儲存在溫度40℃及濕度80%環境之測試室中然後在室溫靜置1小時後，測量偏光板之面板中央與長側末端部份中央間之黑色顯示發光度差為0.5 cd/平方米。以肉眼觀察在偏光板周圍之長短側處圓弧的漏光。此外產生10以上之CR的視角為左方80°及右方80°。
<<實例，比較例>>
對第32圖所示液晶顯示器實行光學模擬以證實本發明之效果。使用LCD Master Ver6.11(得自Shintech Corporation)進行光學計算。液晶胞、電極、基板、偏光板等可如習知液晶顯示器而使用。其使用LCD Master所附之ZLI－4792作為液晶材料。將液晶胞設為TN模式且將扭轉角設為90°。將背光側之排列方向設為315°，及將顯示平面側之排列方向設為45°。具有正介電光學各向異性之液晶材料具有400奈米之遲滯(即液晶層厚度dLC (微米)與折射率各向異性△n之積(△n．dLC ))。白色顯示之液晶施加電壓為1.8伏特且黑色顯示為5.6。其使用LCD Master所附之G1220DU作為偏光片。以此組態藉LCD Master計算第32圖所示液晶顯示器之光學特性。
(實例7－1，比較例7－1)
藉LCD Master計算第2圖所示液晶顯示器之光學特性，其組態及規格為液晶層具有如習知液晶顯示器(第31圖)之相同排列，偏光片吸收軸為了0°－90°附著而轉動＋45°，而且光學各向異性層之排列控制方向轉動＋20°以交叉基板之排列軸。
偏光板之吸收軸角度在背光側為0°及在顯示平面側為90°(0°－90°附著)，而且光學各向異性層之排列控制方向在背光側為155°及在顯示平面側為245°(交叉角θ＝20°)。
在偏光板保護膜之Re及Rth各為10奈米及90奈米時，CR視角為左方80°及右方80°，其顯示實質上雙邊對稱，而且在黑色顯示偏光角60°之左右側間發光度差為0.0035(cd/平方米)。
表4顯示改變偏光板保護膜之Re及Rth而以偏光角60°傾斜方向計算之CR值。
(實例7－2，比較例7－2)
藉LCD Master計算第2圖所示液晶顯示器之光學特性，其組態及規格為液晶層具有如習知液晶顯示器(第31圖)之相同排列，偏光片吸收軸為了0°－90°附著而轉動＋45°，而且光學各向異性層之排列控制方向轉動＋15°以交叉基板之排列軸。
偏光板之吸收軸角度在背光側為0°及在顯示平面側為90°(0°－90°附著)，而且光學各向異性層之排列控制方向在背光側為150°及在顯示平面側為240°(交叉角θ＝15°)。
在偏光板保護膜之Re及Rth各為10奈米及90奈米時，CR視角為左方80°及右方80°，其顯示實質上雙邊對稱，而且在黑色顯示偏光角60°之左右側間發光度差為0.0028(cd/平方米)。
表5顯示改變偏光板保護膜之Re及Rth而以偏光角60°傾斜方向計算之CR值。
第35圖顯示繪製表4之實例7－1及比較例7－1的圖表1。在圖表中，◎表示3或4個方向之CR比例超過10，O表示1或2個方向之CR比例超過10，及×表示無方向之CR比例超過10。雖然其繪製實例7－2及比較例7－2，由於其具有如實例7－1及比較例7－1之圖表的相同形式而省略其圖表。
(實例7－3)
對實際薄膜及面板進行實驗。
裝置組態之輪廓係如顯示實例7－1之第32圖所示，而且對其上層合數種遲滯不同之偏光板保護膜的面板測量CR值。
特別地，如比較參考例而製備液晶胞，及使用5種Re及Rth值如下表6所示(其係藉由調整擴張方法或遲滯控制劑之種類或添加量而得)之乙酸纖維素薄膜代替用於參考例之乙酸纖維素薄膜。此外以如參考例之相同方式製造橢圓偏光板及液晶面板，除了各種薄膜之軸或方向具有第32及33圖所示關係(交叉角θ＝20°)。藉EZ－Contrast 160D對所製造液晶顯示器測量偏光角60°傾斜方向之CR值。
測量之結果示於表6及第36圖之圖表2。
(結論)
由以上之計算及實驗可知，在偏光板保護膜之Re及Rth在由”Re＋2×Rth280”之關係表示之適當範圍內時，傾斜方向之CR視角大。
熟悉此技藝者顯而易知，對本發明之所述具體實施例可進行各種修改及變化而不背離本發明之精神或範圍。因此本發明意圖涵蓋符合所附申請專利範圍及其等致物之範圍的所有本發明之修改及變化。
本申請案請求基於各在2006年2月28日、3月15日、3月20日、3月23日、3月24日、3月28日、及11月27日提出之日本專利申請案第JP2006－52473、JP2006－71427、JP2006－76164、JP2006－80397、.JP2006－81977、JP2006－88235、與JP2006－318486號的外國優先權益，其內容在此併入作為參考。
1．．．上偏光板
11．．．上偏光板保護膜
12．．．上偏光板之偏光片
12D．．．上偏光板之偏光片的吸收軸
13．．．上偏光板保護膜
13D．．．上偏光板保護膜之遲滯軸
14．．．上光學補償膜
14RD．．．上光學補償膜之排列方向
5．．．液晶胞之上基板
5RD．．．用於排列液晶之上基板摩擦方向
6．．．液晶分子，液晶層
7．．．液晶胞之下基板
7RD．．．用於排列液晶之下基板摩擦方向
24．．．下光學補償膜
24RD．．．下光學補償膜之排列方向
2．．．下偏光板
23．．．下偏光板保護膜
23D．．．下偏光板保護膜之遲滯軸
22．．．下偏光板之偏光片
22D．．．下偏光板之偏光片的吸收軸
21．．．下偏光板保護膜
21D．．．下偏光板保護膜之遲滯軸
9D．．．電場方向
91．．．線性電極
93．．．絕緣膜
92．．．電極
80．．．光源
TN1．．．上偏光板
TN2．．．上偏光板之吸收軸方向
TN3．．．上光學各向異性層
TN4．．．上光學各向異性層之排列控制方向
TN5．．．液晶胞之上電極基板
TN6．．．上基板之排列控制方向
TN7．．．液晶層
TN8．．．液晶胞之下電極基板
TN9．．．下基板之排列控制方向
TN10．．．下光學各向異性層
TN11．．．下光學各向異性層之排列控制方向
TN12．．．下偏光板
TN13．．．下偏光板之吸收軸方向
301．．．上偏光板之上保護膜
302．．．上保護膜之遲滯軸
303．．．上偏光片
304．．．上偏光片之吸收軸
305．．．上偏光板之下保護膜
306．．．下保護膜之遲滯軸
307．．．上光學補償膜
308．．．上光學補償膜之排列控制方向(摩擦方向)
309．．．液晶胞之上基板
310．．．用於排列液晶之上基板排列控制方向(摩擦方向)
311．．．液晶分子
312．．．液晶胞之下基板
313．．．用於排列液晶之下基板排列控制方向(摩擦方向)
314．．．下光學補償膜
315．．．下光學補償膜之排列控制方向(摩擦方向)
316．．．下偏光板之上保護膜
317．．．上保護膜之遲滯軸
318．．．下偏光板
319．．．下偏光板之吸收軸
320．．．下偏光板之下保護膜
321．．．下保護膜之遲滯軸
350,350’．．．像素
350a,350b．．．子像素
352．．．掃描線
345a,345b,354’．．．信號線
356a,356b,356’．．．TFT
358a,358b．．．子像素電極
358’．．．像素電極
100,100’．．．液晶顯示器
401．．．上偏光板之偏光片
402．．．上偏光板之偏光片的穿透軸
403．．．上偏光板之透明層
404．．．上偏光板之透明層的遲滯軸
405a．．．上第一光學各向異性層
406a．．．上第一光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
405b．．．上第二光學各向異性層
406b．．．上第二光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
407．．．液晶胞之上基板
408．．．液晶胞之上基板的摩擦方向(排列軸)
409．．．液晶分子(液晶層)
410．．．液晶胞之下基板
411．．．用於排列液晶之下基板摩擦方向(排列軸)
412a．．．下第一光學各向異性層
413a．．．下第一光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
412b．．．下第二光學各向異性層
413b．．．下第二光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
414．．．下偏光板之透明層
415．．．下偏光板之透明層的遲滯軸
416．．．下偏光板之偏光片
417．．．下偏光板之偏光片的穿透軸
451．．．上偏光板之偏光片
452．．．上偏光板之偏光片的吸收軸
453．．．上偏光板之透明層
454．．．上偏光板之透明層的遲滯軸
455．．．上光學各向異性層
456．．．上光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
457．．．液晶胞之上基板
458．．．用於排列液晶之上基板摩擦方向(排列軸)
459．．．液晶分子(液晶層)
460．．．液晶胞之下基板
461．．．用於排列液晶之下基板摩擦方向(排列軸)
462．．．下光學各向異性層
463．．．下光學各向異性層之液晶化合物的分子對稱軸之排列平均方向(排列控制方向)
464．．．下偏光板之透明層
465．．．下偏光板之透明層的遲滯軸
466．．．下偏光板之偏光片
467．．．上偏光板之偏光片的吸收軸
510,512．．．透明基板
514．．．液晶層
516,518．．．偏光片(第一及第二偏光片)
520,522．．．偏光板用遲滯板(第一遲滯層)及保護層
523．．．偏光板保護層及光學補償膜用透明撐體
524,526．．．包括碟形結構單元之光學補償膜(第二遲滯層)
601．．．上偏光板之外保護膜
602．．．上偏光板之外保護膜的遲滯軸
603．．．上偏光板之偏光片
604．．．上偏光板之偏光片的吸收軸
605．．．上偏光板(撐體)之液晶胞側保護膜
606．．．上偏光板(撐體)之液晶胞側保護膜的遲滯軸
607．．．上光學各向異性層
608．．．用於排列液晶之上光學各向異性層撐體側摩擦方向(排列控制方向)
609．．．液晶胞之上基板
610．．．用於排列液晶之上基板的摩擦方向(排列控制方向)
611．．．液晶分子(液晶層)
612．．．用於排列液晶之下基板的摩擦方向(排列控制方向)
613．．．液晶胞之下基板
614．．．下光學各向異性層
615．．．用於排列液晶之下光學各向異性層撐體側摩擦方向(排列控制方向)
616．．．下偏光板(撐體)之液晶胞側保護膜
617．．．下偏光板(撐體)之液晶胞側保護膜的遲滯軸
618．．．下偏光板之偏光片
619．．．下偏光板之偏光片的吸收軸
620．．．下偏光板之外保護膜
621．．．下偏光板之外保護膜的遲滯軸
θ．．．液晶層之排列控制方向與光學各向異性層之排列控制方向間之交叉角
Φ．．．上下光學各向異性層之排列控制方向間之角度
第1圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的ECB型液晶顯示器實例之略示圖。
第2圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的ECB型液晶顯示器實例之略示圖。
第3圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的TN型液晶顯示器實例之略示圖。
第4圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的IPS型液晶顯示器實例之略示圖。
第5圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的IPS型液晶顯示器實例之略示橫切面圖。
第6圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的IPS型液晶顯示器實例的略示橫切面圖。
第7圖為顯示使用依照本發明之一個例示具體實施例的偏光板之TN型液晶顯示器的略示圖。
第8A圖為顯示在依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器中，吸收軸方向與上下偏光板側間關係之圖，及第8B圖為顯示在背景技藝液晶顯示器中其間關係之圖。
第9圖為繪製漏光穿透率(%)相對偏光板吸收軸與偏光板端線間角度之圖表。
第10圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器100之組態的略示圖。
第11圖為顯示液晶顯示器100之一個像素350的例示組態之略示平面圖。
第12圖為顯示背景技藝液晶顯示器100’之一個像素350’的電極結構之例示組態的略示平面圖。
第13圖為顯示依照實例4及比較例4之液晶顯示器的前方與傾斜方向之灰階間關係之圖表。
第14圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器實例之略示圖。
第15圖為顯示背景技藝液晶顯示器實例之略示圖。
第16圖為用以解釋液晶面板之雙對稱的略示圖。
第17圖為用以解釋液晶面板之雙對稱的略示圖。
第18圖為用以解釋液晶面板之雙對稱的略示圖。
第19圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例，將入射至液晶顯示器中之光的偏光狀態軌跡繪製在朋加萊球上之圖。
第20圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例，將入射至液晶顯示器中之光的偏光狀態軌跡繪製在朋加萊球上之圖。
第21圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例，將入射至液晶顯示器中之光的偏光狀態軌跡繪製在朋加萊球上之圖。
第22圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例，將入射至液晶顯示器中之光的偏光狀態軌跡繪製在朋加萊球上之圖。
第23圖為顯示依照比較例5之對比視角特性之圖。
第24圖為顯示依照實例5之對比視角特性之圖。
第25圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器之例示組態的略示橫切面圖。
第26圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器之例示組態的略示橫切面圖。
第27圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器之例示組態的略示橫切面圖。
第28圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器之例示組態的略示橫切面圖。
第29圖為顯示具有如實例6－1之相同組態的液晶顯示器在黑色影像顯示之穿透率(偏光角80°垂直及水平方向之平均方向)與第一遲滯層之Rth間關係之圖表(其中Re＝36.6奈米)。
第30圖為顯示具有如實例6－2之相同組態的液晶顯示器在黑色影像顯示之穿透率(偏光角80°垂直及水平方向之平均方向)與第一遲滯層之Rth間關係之圖表(其中Re＝3.2奈米)。
第31圖為顯示背景技藝液晶顯示器實例之略示圖。
第32圖為顯示依照本發明之液晶顯示器實例的略示圖。
第33A至33C圖為顯示依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器在自顯示平面側觀看時，液晶層611及上下光學各向異性層607與614之排列控制方向之圖。
第34圖為顯示依照參考例藉0°－90°附著之液晶顯示器實例的略示圖。
第35圖為顯示傾斜方向之CR視野寬度與方程式”Re＋2Rth280”間關係之圖表。
第36圖為顯示傾斜方向之CR視野寬度與方程式”Re＋2Rth280”間關係之圖表。

Claims (6)

  1. 一種液晶顯示器，其包括：一對偏光板，其各包括偏光片及透明層，該一對偏光板之穿透軸彼此垂直；及在該一對偏光板間之液晶面板，其中液晶面板包括一對彼此對立而配置之基板(該一對基板之一在其一側上具有電極)、包括按該一對基板相反表面之排列軸排列之液晶分子的液晶層、及一對光學各向異性層，液晶層位於該一對光學各向異性層之間，其中液晶面板具有相對以下界定之立方結構的雙對稱軸：由該一對基板相反表面之排列軸界定之液晶層的上下排列控制方向；及該一對光學各向異性層之排列控制方向，雙對稱軸平行該一對基板表面，該一對偏光板之一的穿透軸平行雙對稱軸，而且該一對偏光板之另一個的穿透軸垂直雙對稱軸，及其中液晶層與偏光片間之透明層為雙軸遲滯層，雙軸遲滯層具有：250至300奈米之面內遲滯；及0.1至0.4之NZ值，其中Nz=(nx-nz)/(nx-ny)，nx表示面內遲相軸方向之折射率，ny表示垂直面內nx方向之折射率，nz表示垂直nx與ny方向之折射率；及垂直偏光片較接近雙軸遲滯層之吸收軸的面內遲滯軸。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中至少一片偏光板進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散 層具有45至80%之內霧值。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該一對偏光板之一包括遲滯層，而且該遲滯層係配置於該一對偏光板之一的偏光片與液晶面板之間。
  4. 一種液晶顯示器，其包括：一對彼此對立而配置之基板，該一對基板之一在其一側上具有電極；在該一對基板間之液晶層，液晶層包括按該一對基板相反表面之排列軸而排列之液晶分子；一對偏光板，其各包括偏光片及保護膜，液晶層位於該一對偏光板之間；及位於液晶層與該一對偏光板至少之一之間的光學各向異性層，光學各向異性層包括一種按排列軸排列且固定之液晶化合物，其中偏光片之吸收軸平行或垂直液晶顯示器螢幕之水平方向，該一對基板表面之排列軸至少之一與光學各向異性層之排列控制方向以10至35°交叉，而且保護膜滿足下式：Re+2×Rth280其中Re表示面內遲滯，及Rth表示厚度方向遲滯。
  5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，其中至少一片偏光板進一步包括光擴散層，其中光擴散層包括半透明樹脂及折射率異於半透明樹脂之半透明顆粒，而且光擴散層具有45至80%之內霧值。
  6. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，其中光學各向異性層係配置於液晶層的一側上。
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