專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示裝置，尤其涉及一種彎曲取向或垂直取向模式的液晶顯示裝置。
背景技術：
已經提出了包括彎曲取向模式的液晶單元的液晶顯示裝置(LCD)，其中棒狀液晶分子在液晶單元的上部和下部以基本上相對方向(對稱)取向(參見USP 4583825和5410422)。彎曲取向模式的特征在于，與一般的液晶模式如TN模式和STN模式相比，視角寬，響應速度快。此外，由于彎曲取向模式的液晶單元具有自光學補償功能，它被稱為OCB(光學補償彎曲)液晶模式。
作為視角特性方面有所改善的彎曲取向模式的液晶顯示裝置，已經提出了包括具有通過使用盤狀化合物形成的光學各向異性層的光學膜的彎曲取向模式的液晶顯示裝置(參見JPANo.hei 9-197397和WO96/37804)。
然而，當這種具有通過使用盤狀化合物形成的光學各向異性層的光學膜用于在彎曲取向模式的液晶顯示裝置中視角補償時，已經指出，在特定的光波長下光可能會泄漏而導致顯示圖像著色(參見JPA No.hei11-316378)。
已經提出各種方法在包括具有通過使用盤狀化合物形成的光學各向異性層的光學膜的彎曲取向模式的液晶顯示裝置中減少顏色變化，并防止灰度反轉(gray scale inversion)(參見日本專利No.3056997、JPA No.2002-40429和2006-243179)。
近來，液晶顯示裝置的使用已經擴大，例如，它們正被用于汽車導航系統、儀器面板、后排座椅的游戲用具和頂置式顯示器。
因此，在這些應用中，彎曲取向模式的液晶顯示器被要求對灰度顯示(gradation display)表現出更寬的層次，而且還需要表現出進一步改善的透過率。
為改善液晶顯示裝置的透過率，已知的有增大液晶單元的Δnd的方法和增大光學膜的Rth的方法(參見JPANo.hei 9-211444和2006-243179)。
然而，在增大液晶單元的Δnd的方法中，光學膜的光學特性可以根據液晶單元的Δnd值優化。
在增大光學膜的Rth的方法中，在加入能夠表達光學特性的添加劑時，添加劑可能會滲出，霧度可能會增加。為此，生產適應性可能會降低，并且該方法難以實現。
在上面，主要描述了彎曲取向模式，但垂直取向模式的液晶顯示裝置具有上述同樣的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種液晶顯示裝置，尤其是一種彎曲取向模式或垂直取向模式的液晶顯示裝置，其具有簡單構成、高透過率和優異的視角特性，而沒有降低生產性。
本發明人進行了刻苦研究，結果，已經發現，包括液晶單元和配置在液晶單元各側面的至少三個光學各向異性層的液晶顯示裝置可以實現上述目的，其中，液晶單元和光學各向異性層的組合使得液晶單元的Δnd值和光學各向異性層的光學特性可以滿足預定的關系。基于該發現，本發明人進一步研究，并完成了本發明。
在一個方面中，本發明提供一種液晶顯示裝置，其包含 液晶單元，其包含一對透明基板和置于所述一對透明基板之間的包含液晶分子的液晶層；和 從所述液晶單元起順序配置在所述液晶單元各側面的第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層和偏振元件； 并滿足以下條件(1)～(6) (1)Δnd滿足500nm＜Δnd＜1300nm，其中Δn是在未施加驅動電壓下所述液晶層的雙折射，d是所述液晶層的厚度(nm)； (2)第一光學各向異性層包括在由取向軸確定的方向上取向并在取向態固定的分子，并且所述取向軸和所述一對偏振元件中任一個的透過軸在同一個面內投影的投影軸之間的角度為40°～50°； (3)第一光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)為20～50nm； (4)在相對于第一光學各向異性層的法線朝著該層的層面傾斜40°的第一方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[+40°]，和在相對于第一光學各向異性層的法線朝著該層的層面逆向傾斜40°的第二方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[-40°]，滿足下式(II)或(II’) 當滿足Re[+40°]＞Re[-40°]時， 3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20(II) 當滿足Re[+40°]＜Re[-40°]時， 3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20(II’)； 其中第一方向和第二方向在包括第一光學各向異性層的法線和相對于第一光學各向異性層的面內延遲的慢軸為90°的面內方向的同一面內； (5)第二光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤40nm，其在波長550nm的厚度方向延遲(Rth)滿足0nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2； (6)第三光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤300nm，其在波長550nm的厚度方向延遲(Rth)滿足-100nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2。
在本發明中，第一、第二和第三光學各向異性層中的至少一個可以包括兩層以上的光學各向異性層。
作為本發明的實施方案，提供其中配置在所述液晶單元一側的第二和第三光學各向異性層的Rth之和不超過所述液晶層的Δnd的液晶顯示裝置；和其中配置在所述液晶單元一側的第二光學各向異性層在波長550nm的Re不超過第三光學各向異性層在波長550nm的Re的液晶顯示裝置。
在本發明的一個實施方案中，第一光學各向異性層可以包括以混雜取向態固定的盤狀液晶和/或棒狀液晶。
在本發明的一個實施方案中，第一光學各向異性層可以包括選自聚酰胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺和聚酯酰亞胺的至少一種非液晶聚合物。
在本發明的一個實施方案中，第二和第三光學各向異性層中的至少一個可以是纖維素酰化物膜、環烯烴共聚物(COC)膜或環烯烴聚合物(COP)膜。
所述液晶單元可以是彎曲取向模式或垂直取向模式的液晶單元。
第一、第二和第三光學各向異性層和所述偏振元件可以一體配置為橢圓偏振片；可以通過以輥對輥方式貼合所述偏振器和第三光學各向異性層的卷狀疊層與第一和第二光學各向異性層的卷狀疊層制備所述橢圓偏振片。
本發明的液晶顯示裝置還可以包括在配置于顯示側上的所述偏振元件外側上的前散射層。
圖1是本發明的液晶顯示裝置一個例子的示圖。
圖2是解釋測量Re[+40°]和Re[-40°]的方向的示圖。
圖3是在Poincare球上解釋本發明的液晶顯示裝置的光學補償機理的一個例子所用的示圖。
圖4是在Poincare球上解釋本發明的液晶顯示裝置的光學補償機理的另一個例子所用的示圖。
圖5是在Poincare球上解釋常規液晶顯示裝置的光學補償機理的一個例子所用的示圖。
在附圖中，附圖標記和符號具有如下含義 10 液晶層 11，12 液晶單元基板 13a，13b第一光學各向異性層 14a，14b第二光學各向異性層 15a，15b第三光學各向異性層 16a，16b偏振元件 LC 液晶單元 PL1，PL2 橢圓偏振片
具體實施例方式 下面，詳細說明本發明的液晶顯示裝置。
在本發明的實施方案說明中，“45°”、“平行于”、“垂直于”等指在精確角度±小于5°的范圍內。與精確角度的誤差優選小于4°，更優選小于3°。
關于角度，“+”指順時針方向，“-”指逆時針方向。
在本說明書中，“慢軸”指折射率最大的方向；“可見光區”指波長為380nm～780nm。
除非另有具體所指，折射率的測定波長在可見光區內(λ＝550nm)。
在實施方案的說明中，“偏振器”不僅包括長的連續偏振器，而且包括被切割成具有能夠組裝到液晶顯示裝置中的尺寸的偏振器。在本說明書中，“切割”包括“沖切”(blanking)和“剪切”(shearing)。
在本說明書中，“偏振元件”不同于“偏振器”。術語“偏振器”指疊層體，其包含“偏振元件”和在其上形成作為至少一個表面的保護所述偏振元件的透明保護膜。
在實施方案的說明中，“分子對稱軸”指如果在分子中存在，旋轉對稱軸。然而，不要求分子具有嚴格意義上的旋轉對稱性。
通常，盤狀液晶化合物的分子對稱軸與垂直于盤面并穿過盤面中心的軸一致。棒狀液晶化合物的分子對稱軸與分子的長軸一致。
在本說明書中，Re(λ)和Rth(λ)分別指波長λ下的面內延遲(單位nm)和厚度方向延遲(單位nm)。使用KOBRA 21ADH或WR(Oji ScientificInstruments)，通過在諸如膜或層等樣品的法線方向入射波長λnm的光可以測量Re(λ)。
當通過單軸或雙軸折射率橢圓體表示待測量的樣品時，其Rth(λ)可以根據以下方法計算。
使用面內慢軸(通過KOBRA21ADH或WR判斷)作為樣品的傾斜軸(旋轉軸)(在樣品沒有慢軸的情況下，樣品的旋轉軸可以在樣品的任意面內方向上)，相對于樣品的法線方向從法線方向到+50°方向以間隔10°對從樣品的傾斜方向入射波長λnm的光測量總共6個點的樣品Re(λ)。
使用從法線方向的面內慢軸作為旋轉軸，當樣品在一定的傾斜角的延遲值為0時，在比該傾斜角更大的傾斜角下樣品的延遲值符號變為負值，然后通過KOBRA21ADH或WR計算。
使用慢軸作為傾斜軸(旋轉軸)(在樣品沒有慢軸的情況下，樣品的旋轉軸可以在膜的任意面內方向上)，在任意傾斜的2個方向測量樣品的延遲值；并基于該數據、平均折射率和樣品的輸入厚度，可以根據下式(11)和(12)計算Rth (11) (12)Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d 其中Re(θ)指從法線方向傾斜角度θ的方向的樣品延遲值；nx指樣品在慢軸方向的面內折射率；ny指樣品在與nx垂直方向的面內折射率；nz指樣品在與nx和ny垂直方向的折射率；d指樣品的厚度。
當不能通過單軸或雙軸折射率橢圓體表示待測量的樣品的情況下，即當樣品沒有光學軸時，其Rth(λ)可以根據以下方法計算。
使用面內慢軸(通過KOBRA21ADH或WR判斷)作為樣品的傾斜軸(旋轉軸)，相對于樣品的法線方向從-50°到+50°方向以間隔10°對從樣品的傾斜方向入射波長λnm的光測量總共11個點的樣品Re(λ)。基于這樣測定的延遲數據Re(λ)、平均折射率和樣品的輸入厚度，使用KOBRA21ADH或WR計算樣品的Rth(λ)。
平均折射率可以使用記載在各種光學膜目錄中的值。當平均折射率未知時，可以使用Abbe折射計測量。主要光學膜的平均折射率如下纖維素乙酸酯(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)和聚苯乙烯(1.59)。
將平均折射率和膜厚輸入KOBRA 21ADH或WR中，計算出nx、ny和nz。從這樣算出的nx、ny和nz數據，進一步算出Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。
在本說明書中，當關于測量波長沒有注明時，對于Re或Rth的測量波長為550nm。
本發明的液晶顯示裝置的一個例子的截面圖示于圖1。在圖1中，當利用角度表達軸方向時，以圖1底部顯示的方向為基準。
圖1所示的液晶顯示裝置包括OCB模式的液晶單元LC，其中液晶單元LC在其中心，該裝置被設計成第一光學各向異性層13a和13b、第二光學各向異性層14a和14b、第三光學各向異性層15a和15b和偏振元件16a和16b相對于中心LC對稱配置。第一光學各向異性層13a和13b、第二光學各向異性層14a和14b、第三光學各向異性層15a和15b和偏振元件16a和16b可以作為一體的橢圓偏振片PL1和PL2組裝到液晶顯示裝置中。更不必說，各元件可以單個地組裝到其中，或者作為一些元件的組合組裝到其中，例如，作為包括第一光學各向異性層13a/13b和第二光學各向異性層14a/14b的光學補償膜和具有第三光學各向異性層15a/15b和偏振元件16a/16b的橢圓偏振片。
液晶單元LC是OCB模式的液晶單元，包括上下基板11和12以及其間的液晶層10。在基板11和12的內表面上，形成取向膜、透明電極、濾色器等，但這些均未在圖中示出。沿著約270°方向的摩擦軸a，b摩擦在基板11和12內表面上形成的取向膜，并從而控制在未施加驅動電壓下液晶分子的取向。液晶層10的Δnd(Δn是液晶層在未施加驅動電壓下的雙折射，d是液晶層的厚度(nm))滿足500nm＜Δnd＜1300nm。優選地，Δnd為800nm至小于1200nm。在未施加驅動電壓下，接近基板表面的液晶分子相對于基板表面接近水平取向(預傾斜角，約5～7°)，其中各分子的主軸沿著摩擦軸a，b。
OCB模式液晶單元的基本構成記載在美國專利No.4583525和5410422中。OCB模式能夠高速響應驅動，因此優選使用場連續驅動系統。
偏振元件16a和16b配置成使得其吸收軸56a和56b相互垂直。優選地，吸收軸56a和56b之一在約45°的方向，另一個在約135°的方向。盡管圖中未顯示，但是偏振元件16a和16b每一個在其外表面上可以具有保護膜，如纖維素酰化物膜。
在第一光學各向異性層13a和13b中，分子在由取向軸(圖未示)確定的方向上取向并在取向態固定。第一光學各向異性層13a、13b的面內慢軸53a，53b由取向軸確定。取向軸和偏振元件16a，16b的透過軸(圖未示，但垂直于吸收軸56a，56b)配置成在其同一個平面內的投影軸之間的角度為40°～50°。第一光學各向異性層13a、13b的Re(550)值為20～50nm。
在相對于第一光學各向異性層13a、13b的法線朝著該層的層面傾斜40°的第一方向測量的第一光學各向異性層13a、13b的面內延遲Re[+40°]，和在相對于第一光學各向異性層13a、13b的法線朝著該層的層面逆向傾斜40°的第二方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[-40°]，滿足下式(II)或(II’) 當滿足Re[+40°]＞Re[-40°]時， 3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20(II) 當滿足Re[+40°]＜Re[-40°]時， 3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20(II’)。
測量Re[+40°]和Re[-40°]的這兩個(第一和第二)方向以圖2所示方式確定。確定面“P1”，使得其包括第一光學各向異性層13a或13b的法線102和相對于面內方向100在90°的面內方向101，該方向101是第一光學各向異性層13a或13b的面內慢軸的方向，前提是第一光學各向異性層13a或13b在方向101的折射率小于在方向100的折射率。在面P1中，相對于法線102朝著第一光學各向異性層13a或13b的面傾斜+40°的第一方向103測量Re[+40°]值；在面P1中，相對于法線102朝著第一光學各向異性層13a或13b的面傾斜-40°的第二方向104測量Re[-40°]值。
滿足上式(II)或(II’)的第一光學各向異性層13a、13b的一個例子是由含有盤狀液晶或棒狀液晶的液晶組合物形成的光學各向異性層，其中液晶分子固定在混雜取向態，其中分子對稱軸相對于層面的傾斜角在層的厚度方向上變化。通常，當使用液晶組合物制備光學各向異性層時，使用取向層。所述取向層可以沿摩擦軸進行摩擦處理。通過使用所述取向層制備的第一光學各向異性層的取向軸是摩擦軸。根據這種實施方案，第一光學各向異性層的慢軸(在圖1中，53a或53b)垂直于摩擦軸。
第二光學各向異性層14a，14b在波長550nm下的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤40nm；其在波長550nm下的厚度方向延遲(Rth)滿足0nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2。
第二光學各向異性層14a、14b配置成使得面內慢軸54a、54b平行于偏振元件16a、16b的吸收軸56a、56b。
第三光學各向異性層15a、15b在波長550nm下的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤300nm；其在波長550nm下的厚度方向延遲(Rth)滿足-100nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2。第三光學各向異性層15a、15b的MD方向55a’、55b’是制備第三光學各向異性層15a、15b的聚合物膜時的機器方向，其相應于膜的長軸。第三光學各向異性層15a、15b的面內慢軸55a、55b可以與MD方向55a’、55b’相同，或者可以不同。在第三光學各向異性層15a、15b是聚合物膜的實施方案中，通過控制拉伸步驟中的拉伸方向和拉伸比可以將層的面內慢軸55a、55b的方向調節到所需的方向。
當第二光學各向異性層14a和第三光學各向異性層15a的Rth之和以及第二光學各向異性層14b和第三光學各向異性層15b的Rth之和不大于液晶層10的Δnd的1/2時，這是優選的，因為裝置的視角特性得以更大地改善。
還優選地，第二光學各向異性層14a和14b的Re不大于第三光學各向異性層15a和15b的Re，因為裝置的視角特性得以更大地改善。優選地，在整個可見光區中均滿足條件。
結合圖3在Poincare球上說明已經進入圖1的液晶顯示裝置的光的偏振狀態。圖3是在Poincare球上顯示已經通過偏振元件16b進入圖1的液晶顯示裝置的光的偏振狀態變化的圖。Poincare球是描述偏振狀態的三維圖，該球的赤道表示線偏振。在圖中，液晶顯示裝置中的光傳播方向是方位角方向(azimuth direction)45°和極角方向34°。在圖3中，S2軸是從紙面下向上垂直穿過的軸；圖3示出從S2軸的正方向觀察Poincare球的示圖。在圖中，S1、S2和S3座標指某一偏振狀態中斯托克司參數的值。圖3示出了二維狀態，因此，其中，偏振狀態變化之前和之后的點的位移通過圖中的直線箭頭示出。然而，實際上，已經通過液晶層和光學補償膜的光的偏振狀態變化在Poincare球上通過繞根據各光學特性確定的特定軸旋轉特定角來表示。旋轉角與在入射光波長下的延遲值成比例。
在圖3中，“●”示出從偏振元件16b的傾斜方向入射的光的直線偏振狀態；“×”示出由偏振元件16a遮擋的光的偏振狀態。圖1所示的液晶顯示裝置滿足以上條件(1)～(6)，因此能夠使圖3的偏振狀態轉換，并且已經通過偏振元件16b的直線偏振順序通過 第三光學各向異性層15b， 第二光學各向異性層14b， 第一光學各向異性層13b， 液晶層10， 第一光學各向異性層13a， 第二光學各向異性層14a，和 第三光學各向異性層15a， 并且得到由偏振元件16a遮擋的直線偏振。結果是，避免了黑色狀態時傾斜方向的漏光，并且裝置可以在寬視角顯示高對比度的圖像。
圖3顯示的液晶顯示裝置中 液晶層10的Δnd為750nm， 第一光學各向異性層13a、13b的Re(550)為35nm， 取向軸a、b和偏振元件16a、16b的透過軸之間的關系為45°。
第二光學各向異性層14a、14b的Re(550)為10nm，其Rth(550)為80nm，和 第三光學各向異性層的Re(550)為80nm，其Rth(550)為120nm。
圖3示出的光學補償機理僅是一個例子，本發明的液晶顯示裝置的光學補償機理不限于此。使用大值Δnd的液晶層以提高裝置的透過率和使用滿足以上條件(2)～(6)的三種類型的光學各向異性層進行光學補償均在本發明的范圍內。即使第一、第二和第三光學各向異性層的光學特性偏離圖3的條件，相同或相似的光學補償也是可能的，只要滿足以上條件(1)～(6)。圖4示出在包括具有彼此不同Rth的第二光學各向異性層的實施方案中使用的一些光學補償機理。各圖4A～圖4D示出本發明實施方案在Poincare球上的偏振軌跡，即，包括順序配置的第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層和偏振元件的液晶顯示裝置；在圖4A～圖4D中，第二光學各向異性層的Rth彼此不同。
圖5示出沒有第二光學各向異性層的常規液晶顯示裝置在Poincare球上的偏振軌跡。
圖4中所顯示機理的顯著優點在于，由于光學各向異性層的旋轉角很大，偏振軌跡難于因光學各向異性層的延遲波動而變化，因此顯示特性由于光學特性(如第一、第二和第三光學各向異性層的Rth和Re)的波動而變化很小。
圖1、圖3和圖4示出OCB模式液晶顯示裝置的實施方案，但本發明不僅限于OCB模式，而是在彎曲取向模式和垂直取向模式的液晶顯示裝置的其他實施方案中也可以表現出同樣的優點。
下面詳細說明本發明的液晶顯示裝置中使用的第一、第二和第三光學各向異性層。
(第一光學各向異性層) 優選地，第一光學各向異性層由液晶組合物形成。
第一光學各向異性層可以直接形成在下述的第二光學各向異性層的表面上；然而，取向膜可以形成在第二光學各向異性層上，第一光學各向異性層可以形成在取向膜上。在另一個基板上形成的液晶化合物層可以利用粘合劑轉移到第二光學各向異性層上，從而制備本發明中將要使用的光學膜。
用于形成第一光學各向異性層中的液晶化合物的例子包括棒狀液晶化合物和盤狀液晶化合物。棒狀液晶化合物和盤狀液晶化合物可以選自高分子量液晶或低分子量液晶，還可以是通過交聯低分子量液晶而不再表現出液晶性的那些。
第一光學各向異性層在波長550nm下的面內延遲Re(500)為20～50nm。更優選地，其Re(550)為25～45nm。
優選地，在平面內，在相對于第一光學各向異性層的法線朝著該層的層面傾斜40°的第一方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[+40°]，和在相對于法線朝著第一光學各向異性層的層面逆向傾斜40°的第二方向測量的該層的面內延遲Re[-40°]，滿足下式(II)或(II’) 當Re[+40°]＞Re[-40°]時， 3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20(II) 當Re[+40°]＜Re[-40°]時， 3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20(II’)。
如上所述，測量Re[+40°]和Re[-40°]的這兩個(第一和第二)方向以圖2所示方式確定。確定面“P1”，使得其包括第一光學各向異性層13a或13b的法線102和相對于面內方向100在90°的面內方向101，該方向是第一光學各向異性層13a或13b的面內慢軸的方向，前提是第一光學各向異性層13a或13b在方向101的折射率小于在方向100的折射率。在面P1中，相對于法線102朝著第一光學各向異性層13a或13b的面傾斜+40°的第一方向103測量Re[+40°]值；在面P1中，相對于法線102朝著第一光學各向異性層13a或13b的面傾斜-40°的第二方向104測量Re[-40°]值。
滿足上式(II)或(II’)的光學特性可以通過混雜取向實現，其中液晶分子的分子對稱軸相對于層面的傾斜角在層的厚度方向上變化。
·棒狀液晶化合物 可以用于制備第一光學各向異性層的棒狀液晶化合物的例子包括甲亞胺、氧化偶氮類(azoxys)、氰基聯苯、氰基苯基酯、苯甲酸酯、環己烷羧酸苯基酯、氰基苯基環己烷、氰基-取代的苯基嘧啶、烷氧基-取代的苯基嘧啶、苯基二氧六環、二苯乙炔(tolans)和烯基環己基苯甲腈。
棒狀液晶化合物的例子還包括金屬配合物。棒狀液晶化合物的例子還包括液晶聚合物，其重復單元包括任何液晶化合物的殘基，換句話說，棒狀液晶化合物可以與任何(液晶)聚合物鏈結合。各種棒狀液晶化合物記載在“Published Quarterly Chemical Review vol.22 Chemistry of Liquid Crystals(Ekisho no Kagaku)”，1994出版，Japan Chemical Society編的第4章、第7章和第11章；和“Handbook of Liquid Crystal Devices(Ekisyo DebaisuHandobukku)”，Japan Society for the Promotion of Science的第142次委員會編的第3章。棒狀液晶化合物優選其雙折射率為0.001～0.7。
為固定取向態，優選地，棒狀液晶化合物可以具有可聚合的基團。不飽和的可聚合的基團和環氧基團是優選的，不飽和的可聚合的基團是更優選的，乙烯型不飽和的可聚合的基團是再更優選的。
·盤狀液晶化合物 盤狀液晶化合物的例子包括記載在“Mol.Cryst.”，vol.71，頁111(1981)，C.Destrade等人中的苯衍生物；記載在“Mol.Cryst.”，vol.122，頁141(1985)，C.Destrade等人和“Physics lett.A”，vol.78，頁82(1990)中的雙茚(truxane)衍生物；記載在“Angew.Chem.”，vol.96，頁70(1984)，B.Kohne等人中的環己烷衍生物；和記載在“J.Chem.Commun.”，頁1794(1985)，M.Lehn等人和“J.Am.Chem.Soc”，vol.116，頁2，655(1994)，J.Zhang等人中的大環基氮雜冠醚或苯基乙炔類。
盤狀液晶化合物的例子還包括具有盤中心和從中心放射出的取代基的化合物，如直鏈烷基或烷氧基或取代的苯甲酰氧基。這種化合物表現出液晶性。優選的是化合物的分子或分子集合體具有旋轉對稱性和取向性。
可以通過使用盤狀液晶化合物制備第一光學各向異性層，其后，在完成的層中的盤狀化合物不要求表現出液晶性。
在一個例子中，分子具有能夠在熱或光下反應的基團的低分子量盤狀液晶化合物的聚合或交聯反應被用于形成第一光學各向異性層，并且在固化的層中的化合物可以沒有液晶性。
盤狀液晶化合物的優選例子包括記載在JPA No.hei 8-50206中的那些。盤狀液晶化合物的聚合記載在JPA No.Hei 8-27284(1996-27284)中。
為通過聚合固定盤狀液晶分子，需要使作為取代基的可聚合的基團與盤狀液晶分子的盤形中心結合。在優選的化合物中，盤形中心和可聚合的基團優選通過連接基團結合，從而可以在聚合反應中保持取向態。
具有可聚合的基團的盤狀液晶化合物的優選例子包括下式(I)代表的基團。
在式中，D是盤形中心，L是二價連接基團，Q是可聚合的基團，n是4～12的整數。
盤形中心D的例子包括但不限于下示那些。在各個例子中，LQ或QL指二價連接基團(L)和可聚合的基團(Q)的組合。
在式(I)中，優選地，L代表選自亞烷基、亞烯基、亞芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和其任何組合的二價連接基團。
更優選地，L代表選自亞烷基、亞芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和其任何組合的二價連接基團。
再更優選地，L代表選自亞烷基、亞芳基、-CO-、-O-和其任何組合的二價連接基團。
亞烷基的碳原子數優選為1～12；亞烯基的碳原子數優選為2～12；亞芳基的碳原子數優選為6～10。
二價連接基團(L)的例子包括但不限于以下L1～L24所示那些。左側是與盤形中心(D)結合的位置，右側是與可聚合的基團(Q)結合的位置。在例子中，“AL”代表亞烷基或亞烯基；“AR”代表亞芳基。每個亞烷基、亞烯基或亞芳基可以具有至少一個取代基，如烷基。
L1-AL-CO-O-AL- L2-AL-CO-O-AL-O- L3-AL-CO-O-AL-O-AL- L4-AL-CO-O-AL-O-CO- L5-CO-AR-O-AL- L6-CO-AR-O-AL-O- L7-CO-AR-O-AL-O-CO- L8-CO-NH-AL- L9-NH-AL-O- L10-NH-AL-O-CO- L11-O-AL- L12-O-AL-O- L13-O-AL-O-CO- L14-O-AL-O-CO-NH-AL- L15-O-AL-S-AL- L16-O-CO-AR-O-AL-CO- L17-O-CO-AR-O-AL-O-CO- L18-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO- L19-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO- L20-S-AL- L21-S-AL-O- L22-S-AL-O-CO- L23-S-AL-S-AL- L24-S-AR-AL- 在式(I)中，可聚合的基團(Q)可以根據聚合反應的類型選擇。可聚合的基團(Q)優選是不飽和的可聚合的基團或環氧基團，更優選是不飽和的可聚合的基團，再更優選乙烯型不飽和的可聚合的基團。
在式(I)中，n是4～12的整數，并可以根據盤形中心(D)的類型決定。L和Q的多種組合可以彼此不同或相同，優選彼此相同。
制備第一光學各向異性層使用的液晶化合物的優選例子還包括下示式(DI)代表的化合物。式(DI)的化合物具有高的雙折射并且是優選的。在式(DI)的化合物中，表現出盤狀液晶性的化合物是更優選的，表現出盤狀向列相的化合物是再更優選的。
(DI)
制備第一光學各向異性層使用的盤狀液晶化合物的優選例子還包括記載在JPA No.2006-76992、欄
和JPA No.2007-2220、欄
～
中的那些。
制備第一光學各向異性層使用的盤狀液晶化合物的優選例子還包括記載在JPANo.2005-301206中的那些。
·液晶分子的取向 根據本發明，第一光學各向異性層被配置成使得其取向軸相對于透過軸在40°～50°的方向上。表面沿著摩擦軸進行摩擦處理的取向層可以用于制備第一光學各向異性層。根據這種實施方案，取向軸可以是取向層的摩擦軸。液晶分子在第一光學各向異性層中的取向方向由取向軸預先確定，并且分子在該層中固定在取向態。
在第一光學各向異性層中，優選地，液晶分子固定在混雜取向態。根據混雜取向，分子對稱軸和層面之間的角度沿著厚度方向變化。例如，隨著距第二光學各向異性層的距離的增加而增加或減小。
優選地，角度隨著距第二光學各向異性層的距離增加而增加。角度可以連續增加、連續減小、間歇增加、間歇減小、包括連續增加和連續減小的變化以及包括增加和減小的間歇變化。間歇變化可以包括其中角度在厚度方向內不發生變化的區域。
角度變化可以在厚度內整體增加或減小，甚至包括沒有角度變化的區域。此外，角度的連續變化是優選的。
通常，通過選擇制備光學各向異性層中使用的液晶化合物的類型和制備取向層中使用的材料類型，或者通過選擇將要對取向層施用的摩擦處理的條件，可以調節液晶分子的分子對稱軸的平均方向。
根據本發明，優選的是，分子對稱軸在第一光學各向異性層中的平均取向方向與第二光學各向異性層的慢軸既不垂直也不平行。
通過選擇制備光學各向異性層中使用的液晶化合物的類型或添加劑的類型，可以調節層的表面側(空氣-界面側)中存在的液晶分子的分子對稱軸的方向。
可以與液晶化合物一起使用的添加劑的例子包括增塑劑、表面活性劑、聚合物和可聚合的單體。通過選擇制備光學各向異性層中使用的液晶化合物的類型或添加劑的類型，可以調節分子對稱軸的取向方向的變化程度。特別地，關于表面活性劑，可能要求與控制表面張力之間的良好平衡。
添加劑優選與液晶分子相容，并具有能夠改變其傾斜角或不會抑制其取向的性能。在這些添加劑中，可聚合的單體(例如，含有乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基和甲基丙烯酰基的化合物)優選被加到組合物中。相對于液晶化合物的重量，可聚合的化合物的加入量可以為1～50％，優選5～30％。使用每個分子具有4個或更多個反應性官能團的可聚合的單體可以增強取向層和光學各向異性層之間的粘合。
光學各向異性層可以含有一種或多種類型的與液晶化合物相容的聚合物。聚合物優選與液晶分子相容并具有能夠改變其傾斜角的性能。聚合物的例子包括纖維素酯。纖維素酯的優選例子包括纖維素乙酸酯、纖維素乙酸丙酸酯、羥基丙基纖維素和纖維素乙酸丁酸酯。
聚合物的加入量可以避免抑制液晶分子的取向混亂，相對于液晶化合物的重量，加入量優選為0.1～10％，更優選0.1～8％，再更優選0.1～5％。
優選的是，盤狀液晶分子在盤狀液晶相和固相之間的相轉變溫度為70～300℃，更優選70～170℃。
根據本發明，第一光學各向異性層的厚度優選是0.1～20μm，更優選0.5～15μm，再更優選1～10μm。
·取向層 為制備第一光學各向異性層，優選的是使用取向層。例如，取向層可以形成在將要用作第二光學各向異性層的聚合物膜上，并液晶組合物可以施用在取向層的表面上，形成第一光學各向異性層。
取向層優選是由交聯的聚合物構成的層。形成取向層可以使用的聚合物可以是自交聯的聚合物或選自能夠通過交聯劑交聯的聚合物。
通過使具有官能團的聚合物通過光、熱或pH變化而進行反應，可以形成取向層。或者，可以通過聚合物與高活性交聯劑的交聯反應形成取向層。
通過在將要用作第二光學各向異性層的聚合物表面上涂布含有所述聚合物或聚合物與交聯劑的混合物的涂布液，然后加熱，可以形成由交聯的聚合物構成的取向層。
在后述的摩擦步驟中，為防止取向層有灰塵，優選的是較高的交聯度。交聯度可以定義作“1-(Ma/Mb)”，其中“Mb”是加到涂布液中的交聯劑量，“Ma”是交聯反應后余下的交聯劑量；以這種方式定義的交聯度優選為50～100％，更優選65～100％，再更優選75～100％。
可以用于制備取向層的聚合物可以選自自交聯的聚合物或選自能夠通過交聯劑交聯的聚合物。或者，可以是選自同時具有這兩種功能的聚合物。
聚合物的例子包括聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/馬來酰亞胺共聚物、聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚(N-羥甲基丙烯酰胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化的聚乙烯、硝基纖維素、聚氯乙烯、氯化的聚烯烴、聚酯、聚酰亞胺、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、羧甲基纖維素、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯和硅烷偶聯劑。
優選的例子包括親水性聚合物，如聚(N-羥甲基丙烯酰胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。更優選的是明膠、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；再更優選的是聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。
在這些中，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是優選的。適用的聚乙烯醇的例子包括皂化度為70～100％的聚乙烯醇、皂化度為80～100％的聚乙烯醇和皂化度為85～95％的聚乙烯醇。
改性的聚乙烯醇的例子包括通過共聚改性的聚乙烯醇，如可以具有COONa、Si(OX)3、N(CH3)3·C1、C9H19COO、SO3Na或C12H25作為引入的改性基團；通過鏈轉移反應改性的聚乙烯醇，如可以具有COONa、SH或C12H25作為引入的改性基團；和通過嵌段共聚改性的聚乙烯醇，如可以具有COOH、CONH2、COOR或C6H5作為引入的改性基團。
適用的未改性的或改性的聚乙烯醇的聚合度可以為100～3,000。優選的聚乙烯醇的例子包括皂化度為80～100％的未改性的或改性的聚乙烯醇、皂化度為85～95％的未改性的或烷硫基-改性的聚乙烯醇和皂化度為85～95％的聚乙烯醇。
改性的聚乙烯醇的例子包括式(2)代表的化合物和聚乙烯醇的產物。在式(2)中，R1代表未取代的烷基或具有丙烯酰基、甲基丙烯酰基或環氧基團中的至少一個的取代的烷基；W代表鹵原子、烷基或烷氧基；X代表能夠形成活性酯、酸酐或酰基鹵的原子團；1是0或1；和n是0～4的整數。
(2)
改性的聚乙烯醇的例子還包括式(3)代表的化合物和聚乙烯醇的產物。在式(3)中，X1代表代表形成活性酯、酸酐或酰基鹵的原子團；m是2～24的整數。
(3)
可以用于與式(2)或(3)所代表的化合物反應的聚乙烯醇的例子包括未改性的聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇，如通過共聚改性、鏈轉移改性或嵌段共聚改性的聚乙烯醇。
改性的聚乙烯醇的例子包括記載在JPA No.hei 8-338913中的那些。
親水性聚乙烯醇可以用于制備取向層，并且從硬化的觀點來看，可以控制在親水性聚乙烯醇中的水含量百分比。其百分比優選為0.4％～2.5％，更優選0.6％～1.6％。使用Karl Fischer法，通過使用市售水份含量測定儀，可以測量水含量。
取向層的厚度優選等于或小于10μm。
在其他實施方案中，第一光學各向異性層可以是含有至少一種沒有液晶性的選自聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺和聚酯酰亞胺的聚合物的層。折射率表現出各向異性的方向是表現出延遲的方向。關于苯環，垂直于π軌道的方向是折射率表現出各向異性的方向，并且是表現出延遲的方向。由于電子云如π云的定域化，表現出延遲。因此，苯環以任何傾斜角取向的層可以滿足其中要求第一光學各向異性層具有的條件(2)～(4)。更具體地說，滿足上述條件(2)～(4)的第一光學各向異性層可以如下制備使用上述非液晶性聚合物制備聚合物膜，雙軸拉伸，沿任何傾斜方向切割，然后雙軸拉伸。
(第二光學各向異性層和第三光學各向異性層) 在本發明中，第二光學各向異性層在波長550nm下的面內延遲(Re)滿足0＜|Re(550)|≤40nm，其在波長550nm下的厚度方向延遲(Rth)滿足0nm＜Rth(550)＜Δnd/2。在上述關系中，Δnd是液晶層的Δnd。優選地，第二光學各向異性層的Re(550)為0～40nm，更優選0～20nm。第二光學各向異性層的Rth(550)的優選范圍隨液晶層的Δnd值變化；但通常，第二光學各向異性層的Rth(550)優選是30～500nm，更優選60～300nm。
在本發明中，第三光學各向異性層在波長550nm下的面內延遲(Re)滿足0＜|Re(550)|≤300nm，其在波長550nm下的厚度方向延遲(Rth)滿足-100nm＜Rth(550)＜Δnd/2。在上述關系中，Δnd是液晶層的Δnd。優選地，第三光學各向異性層的Re(550)為30～300nm，更優選40～150nm。第三光學各向異性層的Rth(550)的優選范圍隨液晶層的Δnd值變化；但通常，第三光學各向異性層的Rth(550)優選是30～500nm，更優選30～300nm。
配置在液晶單元一側的第二和第三光學各向異性層的Rth(550)之和優選至多為(液晶層的Δnd)/2。第二和第三光學各向異性層的Rth(550)之和的優選范圍隨液晶層的Δnd值變化；但通常，Rth(550)之和優選是250～650nm，更優選300～500nm。
沒有第三光學各向異性層的液晶顯示裝置不能實現本發明的效果，即使該裝置包括具有高Rth(550)(落入上述第二和第三光學各向異性層的Rth(550)之和的優選范圍)的聚合物膜等作為第二光學各向異性層。此外，為了制備具有高Rth的聚合物膜，必須加入大量添加劑如延遲增強劑，但這會降低生產適應性，聚合物膜的霧度可能會增加，并且添加劑可能會滲出。
當配置在液晶單元一側的第二光學各向異性層的Re不高于第三光學各向異性層的Re時，由于改善了視角特性而是優選的。優選地，在整個可見光范圍內滿足這一條件。
優選地，第二和第三光學各向異性層是透明聚合物膜，更具體地，是具有透明度等于或超過80％的透明聚合物膜。
用作第二或第三光學各向異性層的聚合物膜的例子包括纖維素酯的膜，如纖維素乙酸酯和纖維素二乙酸酯；降冰片烯基聚合物膜；和聚甲基丙烯酸甲酯膜。也可以使用市售膜。市售降冰片烯基膜的例子包括ARTON系列(JSR)和ZEONEX系列(Nippon Zeon)。其中，由纖維素酯構成的膜是優選的，由纖維素低級脂肪酸酯制成的膜是更優選的。在本說明書中，術語“低級脂肪酸”是指任何C6或更短的脂肪酸。特別地，纖維素乙酸酯(C2)、纖維素丙酸酯(C3)和纖維素丁酸酯(C4)是優選的。由纖維素乙酸酯制成的膜是特別優選的。還可以使用混合脂肪酸酯，如纖維素乙酸丙酸酯和纖維素乙酸丁酸酯。
其他已知的聚合物如聚碳酸酯和聚砜容易表現出雙折射，然而，按照WO 00/26705小冊子中的記載通過修飾分子可以控制它們表現出雙折射。這些聚合物可以用作用于制備第二或第三光學各向異性層的膜的材料。
光學膜用作偏振元件的保護膜或延遲膜，優選的是乙酰化度為55.0～62.5％左右的纖維素乙酸酯膜用作聚合物膜。更優選地，乙酰化度為57.0～62.0％左右。乙酰化度是指纖維素單元單位質量所結合的乙酸量。
可以根據ASTM D-817-91(纖維素乙酸酯等的試驗方法)的乙酰化度測量和計算來確定乙酰化度。
纖維素乙酸酯的粘均聚合度優選等于或大于250左右，更優選等于或大于290左右。根據凝膠滲透色譜測量的纖維素乙酸酯的分子量分布Mw/Mn(其中Mw是重均分子量；Mn是數均分子量)優選很窄。
具體而言，Mw/Mn的值優選為1.0～4.0左右，更優選1.0～1.65左右，再更優選1.0～1.6左右。
在纖維素乙酸酯中，纖維素的2-、3-和6-羥基可以不是均勻取代的，但6-位的取代度可以低。
對于用作第二光學各向異性層和第三光學各向異性層的聚合物膜，優選的是纖維素的6-位取代度與2-或3-位取代度相同或更高。
優選地，6-位取代度與2-、3-和6-位總取代度的比例為30～40％，更優選31～40％，再更優選32～40％。更優選地，6-位的取代度為至少0.88。可以通過NMR確定每個位置的取代度。
6-位高取代度的纖維素乙酸酯可以參考JPA No.hei 11-5851、段落
～
中記載的合成例1、段落
～
中記載的合成例2和段落
～
中記載的合成例3來合成。
用作第二或第三光學各向異性層的纖維素乙酸酯膜的雙折射系數Δn＝nx-ny優選是0.00025～0.00088左右。用作第二或第三光學各向異性層的纖維素乙酸酯膜的厚度方向雙折射系數{(nx+ny)/2-nz}nx-ny優選是0.00088～0.005左右。
優選地，在機器方向(縱向)和垂直于機器方向的方向上第二光學各向異性層和第三光學各向異性層的光彈性系數的絕對值至多為10×10-12m2/N。
用作第二或第三光學各向異性層的纖維素乙酸酯膜可以包括至少一種延遲增強劑。增強劑的優選例子和其制備方法記載在JPA No.2000-154261和2000-111914中。
優選地，環烯烴共聚物(COC)膜、環烯烴聚合物(COP)膜和纖維素乙酸丙酸酯(CAP)膜用于第二和第三光學各向異性層。特別地，COC膜和COP膜具有低的透濕度，因此是有利的，因為幾乎不受外部環境濕度的影響。特別地，COC膜或COP膜優選用于更接近偏振元件的第三光學各向異性層。這些膜是市售的，并且優選的是直接使用市售產品，或者如有需要，在拉伸等處理后作為第二和第三光學各向異性層。
(光學膜) 第一和第二光學各向異性層可以制備成一個連續的光學膜。下面說明光學膜的制備方法。
《卷狀光學膜的制備方法》 可以根據以下步驟(1)～(4)的連續過程制備光學膜 步驟(1)在長度方向輸送至少用于第二光學各向異性層的長連續聚合物膜，同時使用摩擦輥摩擦膜的表面或在膜表面上形成的取向膜表面。
步驟(2)將含有液晶化合物的涂布液涂布到摩擦的表面上。
步驟(3)干燥涂布在表面上的涂布液，在干燥的同時或之后，在不低于液晶化合物的液晶轉變溫度的溫度下使液晶化合物分子取向，并固定取向形成第一光學各向異性層。
步驟(4)卷取在第二光學各向異性層的聚合物膜上形成有第一光學各向異性層的長且連續的光學膜。
在該方法中，在不低于液晶轉變溫度的溫度下使液晶化合物取向的步驟(3)中，優選的是，從不同于摩擦方向的方向吹到液晶化合物表面上的膜面風速滿足下式(3)，并且在式(3)中，更優選地，V為0～2.5×10-3×η。在下式(3)中，V是吹到液晶化合物表面上的膜面風速(m/sec)，η是在液晶化合物取向溫度下液晶化合物層的粘度(cp)。
0＜V＜5.0×10-3×η(3) 根據本發明的光學膜的制備方法，可以連續并穩定地制備光學膜，能夠滿足液晶化合物分子的分子對稱軸的平均方向(即，第一光學各向異性層的分子對稱軸的平均方向)不同于第二光學各向異性的面內慢軸(即，第二光學各向異性的長度方向)，進一步地，分子對稱軸的平均方向和摩擦方向之間的角度基本上為0°，優選-2～2°，更優選-1～1°；并且該方法適于大規模生產。
當本發明的光學膜用于OCB模式液晶顯示裝置時，優選的是，光學膜與偏振元件以輥對輥(roll-to-roll)方式貼合，偏振元件上疊置有第三光學各向異性層用的聚合物膜的保護膜。作為步驟(1)中使用的膜，可以使用將要用作第二和第三光學各向異性層的聚合物膜的疊層，并且在步驟(2)～(4)中，可以制備長且連續的光學膜，包括第一、第二和第三光學各向異性層。長且連續的光學膜，即，第一、第二和第三光學各向異性層的疊層，以輥對輥方式與長且連續的偏振元件膜貼合。在使用本發明制備方法的實施方案中，各膜貼合在一起，使得第一光學各向異性層的取向軸(例如，摩擦軸)和偏振元件的透過軸之間的角度為40～50°，優選約45°。
此外，優選的是，上述光學膜的制備方法包括以下要求(a)～(d)中的任一個。這些步驟的細節記載在JPANo.hei 9-73081中。
(a)在上述步驟(2)中，使用具有可交聯的官能團的可聚合液晶化合物，在上述步驟(3)中，使用光連續照射涂層，從而聚合可聚合液晶化合物并在取向態固化，隨后連續進行步驟(4)。
(b)在上述步驟(1)中，用摩擦輥摩擦第二光學各向異性層或取向膜的表面，同時清潔除去灰塵。
(c)在步驟(2)之前，使第二光學各向異性層或取向膜的摩擦的表面清潔除去灰塵。
(d)在步驟(4)之前，通過連續測量形成的第一光學各向異性層的光學特性，檢查膜。
下面更詳細地說明步驟(1)～(4)。
[步驟(1)] 在步驟(1)中，使用摩擦輥摩擦在長度方向輸送長且連續的光學各向異性層疊層的第二光學各向異性層的表面，或者在第二光學各向異性上形成的取向膜表面。
從處理適宜性和布壽命的觀點來看，步驟(1)中所用的摩擦輥的直徑優選為100～500mm，更優選200～400mm。
要求摩擦輥的寬度比輸送的膜的寬度更寬，摩擦輥的寬度優選至少為膜寬度×21/2。
從防止灰塵的觀點來看，摩擦輥的轉速優選設置在低值；并且取決于液晶化合物的取向，轉速優選為100～1,000rpm，更優選250～850rpm。
為了即使在摩擦輥的轉速設置在低值時也能保持液晶化合物的取向，優選在摩擦中加熱第二光學各向異性層或取向膜。從第二光學各向異性層或取向膜的膜表面溫度的觀點來看，加熱溫度優選為(膜材料的Tg-50℃)～(膜材料的Tg+50℃)。當使用聚乙烯醇的取向膜時，適合的是控制摩擦中的環境濕度。優選地，25℃下的相對濕度為25～70％RH，更優選30～60％RH，再更優選35～55％RH。
從生產性的觀點來看和從液晶化合物的取向的觀點來看，光學各向異性層疊層的輸送速度優選為10～100m/min，更優選15～80m/min。為輸送膜，可以利用現有用于輸送膜的各種裝置，并且輸送方法沒有特別限制。
通過將材料如上述聚乙烯醇溶解在水和/或有機溶劑中制備的涂布液涂布到第二光學各向異性層的表面上，然后干燥，可以形成取向膜。形成取向膜可以在一系列步驟之前進行，并且可以在該方法中輸送長且連續的第二光學各向異性層的同時，在其表面上連續形成取向膜。
[步驟(2)] 在步驟(2)中，將含有液晶化合物的涂布液涂布到摩擦的表面上。用于制備形成第一光學各向異性層的涂布液的溶劑優選為有機溶劑。有機溶劑的例子包括酰胺(例如，N，N-二甲基甲酰胺)、亞砜(例如，二甲基亞砜)、雜環化合物(例如，吡啶)、烴(例如，苯和己烷)、烷基鹵化物(例如，氯仿，二氯甲烷和四氯乙烷)、酯(例如，乙酸甲酯和乙酸丁酯)、酮(例如，丙酮和甲基乙基酮)和醚(例如，四氫呋喃和1，2-二甲氧基乙烷)。優選的是烷基鹵化物和酮。兩種或多種溶劑可以組合使用。
為形成高度均勻的第一光學各向異性層，適合的是涂布液的表面張力至多為25mN/m，更優選至多22mN/m。
為制備具有低表面張力的第一光學各向異性層，至少一種表面活性劑或氟化合物可以加到用于制備第一光學各向異性層的涂布液中。這種添加劑的優選例子包括含氟聚合物，例如包括衍生于下示化合物(i)的重復單元和衍生于下示化合物(ii)的重復單元的含有氟脂肪族基團的共聚物。
(i)下示式(4)代表的含有氟脂肪族基團的單體，和 (ii)聚(氧亞烷基)丙烯酸酯和/或聚(氧亞烷基)甲基丙烯酸酯 (4)
在式(4)中，R1代表氫原子或甲基；X代表氧原子、硫原子或-N(R2)-；m是1～6的整數；n是2～4的整數。R2代表氫原子或C1-4烷基。
加到用于制備第一光學各向異性層的涂布液中的含氟聚合物的重均分子量優選約3,000～100,000，更優選約6,000～80,000。
相對于沒有溶劑的涂布組合物的總質量計，加到含有液晶作為主要成分的涂布組合物中的含氟聚合物的量優選為0.05～8質量％，更優選0.01～1質量％，再更優選0.05～0.5質量％。當含氟聚合物的量小于0.05質量％時，不能獲得充分效果；當含氟聚合物的量大于8質量％時，不能完全干燥涂層或者獲得沒有降低質量的優異光學膜，如延遲均勻性。
可以使用任何已知方法(例如，金屬棒涂布法、擠出涂布法、直接凹版涂布法、逆凹版涂布法和浸漬涂布法)將涂布液涂布到摩擦的表面上。可以基于第一光學各向異性層的所需厚度適宜地決定涂布量。
[步驟(3)] 在步驟(3)中，在涂布在表面上的涂布液干燥的同時或之后，在不低于液晶轉變溫度的溫度下使液晶化合物取向，并固定取向態形成第一光學各向異性層。通過加熱干燥或在干燥之后加熱，液晶化合物可以所需方式取向。
可以考慮涂布液中所用溶劑的沸點以及第二光學各向異性層、第三光學各向異性層和取向膜的材料，來確定干燥溫度。可以根據所用液晶化合物的液晶相/固相轉變溫度來確定液晶化合物的取向溫度。
當使用盤狀液晶化合物時，取向溫度優選為70～300℃，更優選70～170℃。
液晶態的粘度優選為10～10,000cp，更優選100～1,000cp。
當粘度過小時，在取向時涂布液受吹風的影響更大，并且對于連續生產，需要對吹風進行極精確的速度/方向控制。另一方面，當粘度較高時，涂布液幾乎不受吹風的影響，但液晶取向速度變慢，使生產性大大下降。
通過液晶化合物的分子結構可以適宜控制液晶層的粘度。優選使用的方法是通過使用適量的上述添加劑(特別是纖維素聚合物)和膠凝劑，將粘度控制到所需水平。
可以通過向層送入預定溫度的暖風或使層通過保持在預定溫度的加熱室輸送，來進行加熱。
優選的是，從不同于摩擦方向的方向吹到液晶化合物層上的膜面風速按下式(3)控制。在下式(3)中，V是吹到液晶化合物表面上的膜面風速(m/sec)，η是在液晶化合物取向溫度下液晶化合物層的粘度(cp)。
0＜V＜5.0×10-3×η(3) 進一步地，固定取向的液晶化合物，同時保持在取向態，從而形成第一光學各向異性層。可以通過冷卻到化合物的固相轉變點或通過聚合來固定液晶化合物。優選地，通過聚合進行固定。聚合包括使用熱聚合引發劑的熱聚合和使用光聚合引發劑的光聚合。光聚合是優選的。
光聚合引發劑的例子包括α-羰基化合物(記載于美國專利No.2,367,661和2,357,670)、偶姻醚(記載于美國專利No.2,448,828)、α-烴-取代的芳香族偶姻化合物(記載于美國專利No.2,722,512)、多核醌化合物(記載于美國專利No.3,046,127和2,951,758)、三芳基咪唑二聚體和p-氨基苯基酮的組合(記載于美國專利No.3,549,367)、吖啶化合物和吩嗪化合物(記載于JPA shyo No.60-105667和美國專利No.4,239,850)和噁二唑化合物(記載于美國專利No.4,212,970)。
光聚合引發劑的用量優選相對于涂布液固形物為0.01～20％，更優選0.5～5％。
用于聚合液晶分子的照射優選使用紫外線。照射能量優選為20mJ/cm2～50J/cm2，更優選20～5000mJ/cm2，再更優選100～800mJ/cm2。可以在加熱下進行照射以加速光聚合反應。
為促進光聚合，可以在加熱下用光照射各層。通過使利用第一光學各向異性層形成用的涂布液涂布的第二光學各向異性層(和第三光學各向異性層)經過輸送線來進行光照射，其中至少一個光源配置在輸送線的上下左右任一位置。
在步驟(4)之前，可以在步驟(3)中形成的第一光學各向異性層上形成保護膜。例如，預先制備的保護層的膜可以連續疊置在作為長且連續的膜形成的第一光學各向異性層的表面上。
在步驟(4)中，卷曲帶有第一光學各向異性層的長且連續的疊層。通過將具有第一光學各向異性層的連續輸送的第二光學各向異性層和第三光學各向異性層繞圓柱芯纏繞，可以進行卷曲。
步驟(4)中得到的光學膜呈卷狀，因此即使在大規模制造時也易于處理。可以按原樣保存和輸送。
關于制備方法的步驟條件和適用的裝置的細節，可以參照JPA No.hei9-73081中記載的條件和裝置。
(橢圓偏振片) 在本發明中，可以使用通過在偏振元件上疊置第一、第二和第三光學各向異性層制備的橢圓偏振片。橢圓偏振片的制備可以如下將第三光學各向異性層疊置在偏振元件上，制備第一偏振器；和制備第一光學各向異性層和第二光學各向異性層的光學膜疊層。使用粘合劑將第一偏振器和光學膜疊層貼合在一起，使得第三光學各向異性層能夠面對第二光學各向異性層。可選擇地，橢圓偏振片的制備還可以如下制備第一、第二和第三光學各向異性層的光學膜疊層，使用粘合劑貼合到偏振元件上，其中第三光學各向異性層面對偏振元件。橢圓偏振片可以被制備成長且連續的板，然后在實際使用之前切割成具有所需形狀的片。
橢圓偏振片不僅具有偏振功能，而且具有優異的光學補償功能，并且可以容易地組裝到液晶顯示裝置中。此外，第三光學各向異性層的聚合物膜可以用作偏振元件的保護膜，因此，板狀結構有助于減小液晶顯示裝置的厚度。
(偏振元件) 線性偏振膜可以選自Optiva Inc.代表的涂布型偏振膜、碘基偏振膜和二色-染料基偏振膜。碘或二色染料分子可以在粘結劑中取向，從而具有偏振能力。碘或二色染料分子可能沿著粘結劑分子取向，或者碘分子可以以與液晶相同方式自己聚集并在一個方向取向。
通常，通過在碘或二色染料的溶液中浸泡拉伸的聚合物膜并用碘或二色染料的分子浸漬聚合物膜，來制備市售偏振膜。
通常，碘或二色染料的分子可以從膜表面進入聚合物膜，并可以分散在膜表面約4μm厚度(從膜兩側約8μm厚度)的區域中。為了獲得充分的偏振能力，需要使用厚度不小于10μm的偏振膜。通過溶液的碘化物或二色染料濃度、溶液溫度或浸泡時間，可以在優選范圍內調節浸透度。
厚度不大于市售偏振膜(約30μm)的厚度，更優選不大于25μm，再更優選不大于20μm。當厚度不大于20μm的偏振膜用在17-英寸液晶顯示器中時，沒有觀察到漏光。
偏振膜可以包括交聯的粘結劑。自交聯的聚合物可以用作粘結劑。可以通過光、熱或pH變化在聚合物的官能團之間進行反應來制備偏振膜。可以使用的交聯劑是具有高反應活性的化合物。
通過涂布到基板上之后，加熱含有聚合物或聚合物與交聯劑的混合物的涂布液，可以進行交聯反應。加熱步驟可以在制備偏振膜過程結束之前的任何時間進行，只要可以獲得具有良好耐久性的最終產品。
偏振膜中用作粘結劑的聚合物可以是本身自交聯的聚合物或通過交聯劑交聯的聚合物。
聚合物的例子包括聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇、聚(N-羥甲基丙烯酰胺)、聚乙烯基甲苯、氯磺化的聚乙烯、硝基纖維素、氯化的聚烯烴、聚酯、聚酰亞胺、聚(乙酸乙烯酯)、聚乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯和聚碳酸酯；和它們的共聚物(例如，丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/馬來酰亞胺共聚物、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物和乙烯基乙酸酯/氯乙烯共聚物)。還可以使用硅烷偶聯劑。
在這些聚合物中，水溶性聚合物(例如，聚(N-羥甲基丙烯酰胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇)是優選的。明膠、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是更優選的，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是再更優選的. 本發明中使用的改性或未改性的聚乙烯醇的皂化度優選是70～100％，更優選80～100％，再更優選95～100％。本發明中使用的聚乙烯醇的聚合度優選是100～5000。
改性的聚乙烯醇的例子包括通過共聚、鏈轉移或嵌段聚合改性的那些。通過共聚改性的改性劑基團的例子包括-COONa、-Si(OX)3(其中X是氫原子或烷基)、-N(CH3)3·Cl、-C9H19、-COO、-SO3Na和-C12H25。通過鏈轉移改性的改性劑基團的例子包括-COONa、-SH和-SC12H25。
本發明中使用的改性的聚乙烯醇的聚合度優選是100～3000。本發明中使用的改性的聚乙烯醇的優選例子包括JPANo.hei8-338913和hei9-152509中記載的那些。其中，皂化度為85～95％的未改性的或改性的聚乙烯醇是特別優選的。可以使用未改性的或改性的聚乙烯醇的兩種或更多種的組合。
交聯劑的例子記載在美國再頒專利No.23297中。硼化合物(例如，硼酸或焦硼酸鹽)可以用作交聯劑。按粘結劑的質量計，交聯劑的加入量優選為0.1～20質量％，更優選0.5～15質量％。當其量落入該范圍內時，可以獲得碘和二色染料分子的良好取向能力以及良好的耐濕熱性。在交聯反應終止后，偏振膜可以含有一定量的未反應的交聯劑。偏振膜中殘余交聯劑的量優選不大于1.0質量％，更優選不大于0.5質量％。當其量落入該范圍內時，即使偏振膜長期使用或長期放置在高溫高濕氣氛中時，偏振度也不會下降。
二色染料的例子包括偶氮系染料、二苯乙烯系染料、吡唑啉酮系染料、三苯基甲烷系染料、喹啉系染料、噁嗪系染料、噻嗪系染料和蒽醌系染料。二色染料優選選自水溶性的染料。二色染料優選具有親水性基團(例如，磺基、氨基或羥基)。
二色染料的更具體例子包括C.I.Direct·Yellow 12、C.I.Direct·Orange39、C.I.Direct·Orange 72、C.I.Direct·Red 39、C.I.Direct·Red 79、C.I.Direct·Red 81、C.I.Direct·Red 83、C.I.Direct·Red 89、C.I.Direct·Violet 48、C.I.Direct·Blue 67、C.I.Direct·Blue 90、C.I.Direct·Green 59和C.I.Acid·Red 37。
本發明中使用的二色染料詳細記載在JPA No.hei 1-161202、hei1-172906、hei 1-172907、hei 1-183602、hei 1-248105、hei 1-265205和hei7-261024中。
二色染料可以游離酸或鹽(例如，堿金屬鹽、銨鹽和胺鹽)的形式使用。通過使用兩種或更多種類型的二色染料可以制備各種色調的偏振膜。偏振膜或板可以包括化合物、染料或二色染料，配置成使得它們的透過軸彼此垂直，從而可以提供黑色狀態。這種偏振膜或板具有優異的單板透過率和偏振率，并且是優選的。
偏振膜優選制備如下沿縱向方向(MD方向)拉伸聚合物膜，然后用碘和二色染料染色。
根據拉伸方法，拉伸比優選為2.5～30.0，更優選3.0～10.0。可以在干燥氣氛中進行拉伸過程，換句話說，干拉伸。或者，可以在水中浸漬的同時進行拉伸過程，換句話說，濕拉伸。對于干拉伸，拉伸比優選為2.5～5.0，對于濕拉伸，拉伸比優選為3.0～10.0。拉伸過程可以分為多個步驟，包括傾斜拉伸步驟。通過分為多個步驟，即使拉伸比較高，也可以均勻拉伸。在傾斜拉伸步驟之前，可以略微進行寬度方向的拉伸或長度方向的拉伸(可以防止寬度方向收縮的程度)。這種拉伸可以拉幅機拉伸的方式進行，分別在左邊和右邊使用雙軸拉伸步驟。可以根據常用的成膜方法進行雙軸拉伸。
優選地，在偏振膜的兩個表面上，配置保護膜，并且配置作為保護膜之一的光學補償膜，其可以是卷狀膜的一部分，包括第一、第二和第三光學各向異性層。這種疊層的例子包括保護膜/偏振膜/第三光學各向異性層/第二光學各向異性層/第一光學各向異性層、保護膜/偏振膜/第三光學各向異性層/第二光學各向異性層/取向層/第一光學各向異性層。
然而，本發明中使用的偏振片不限于上述例子，可以貼合第一光學各向異性層的表面和偏振膜的表面。
可以使用粘合劑使各表面相互貼合。粘合劑的例子包括聚乙烯醇基聚合物(例如，具有乙酰乙酰基、磺酸基、羧基或氧亞烷基的改性的聚乙烯醇)和硼化合物的溶液。其中，聚乙烯醇基聚合物是優選的。
干粘合劑層的厚度優選是0.01～10μm，更優選0.05～5μm。
為增強對比度，本發明的液晶顯示裝置中使用的偏振元件優選表現出較高透過率值和較高的偏振度。
對于波長550nm的光，本發明中使用的偏振元件的透過率值優選是30～50％，更優選35～50％，再更優選40～50％。
對于波長550nm的光，本發明中使用的偏振元件的偏振度優選是09～100％，更優選95～100％，再更優選99～100％。
(抗反射層) 本發明的液晶顯示裝置在顯示面側上的偏振元件的更外側可以具有抗反射層。偏振片在顯示面側上的表面上可以包括抗反射層，并且抗反射層還可以用作在顯示面側上的偏振元件的保護層。
從防止由于液晶顯示裝置的視角變化而發生的顏色遷移的觀點來看，優選的是，抗反射層的內部霧度至少為50％。它們的優選例子記載在JPA No.2001-33783、2001-343646、2002-328228中。
(前散射層) 本發明的液晶顯示裝置在顯示面側上可以具有在偏振元件外側的前散射層。當視角在垂直和水平方向傾斜時，前散射層有助于改善視角特性。在抗反射層配置在顯示面側上的偏振元件外側的實施方案中，前散射層表現出特別高的效果。前散射層可以由分散在粘結劑中的微粒組合物形成。微粒可以是無機微粒或有機微粒。優選地，粘結劑和微粒之間的折射率差為0.02～0.20左右。前散射層還可以具有硬涂層功能。關于本發明中使用的前散射層，可以參照JPA No.hei 11-38208，其中具體定義了前散射系數；JPANo.2000-199809，其中透明樹脂和微粒的相對折射率具體定義在特定范圍內；和JPANo.2002-107512，其中霧度值規定為至少40％。
實施例 下面通過實施例更詳細地說明本發明。在本發明的精神內，實施例中所示的材料、試劑、用量、比例和操作可以適宜地改變。因此，應該理解，本發明不限于這些具體例子。
1.實施例1 1.-1形成第三光學各向異性層 <制備纖維素乙酸酯溶液A> 將以下組分置于混合槽中，加熱下攪拌，溶解各成分，從而制備纖維素乙酸酯溶液A。
纖維素乙酸酯溶液A的組成 ·乙酰化度60.9％的纖維素乙酸酯 100質量份 ·三苯基磷酸酯 7.8質量份 ·聯苯基二苯基磷酸酯3.9質量份 ·二氯甲烷 300質量份 ·甲醇 45質量份 將4質量份的乙酰化度60.9％(棉絨)的纖維素乙酸酯、25質量份的下示延遲增強劑、0.5質量份的氧化硅微粒(平均粒徑20nm)、80質量份的二氯甲烷和20質量份的甲醇放入另一個混合槽中，加熱下攪拌，制備延遲增強劑溶液。
延遲增強劑
將34.4質量份的延遲增強劑溶液與470質量份的纖維素乙酸酯溶液A混合，充分攪拌制備濃液。延遲增強劑與纖維素乙酸酯的質量比為6.5％。從帶上剝離殘余溶劑量為35質量％的膜，然后在140℃溫度下，使用拉幅機在保持未拉伸的狀態下輸送膜，然后除去夾子，膜在130℃下干燥45秒，從而形成膜形式的第三光學各向異性層。這樣形成的第三光學各向異性層的殘余溶劑量為0.2質量％，其厚度為92μm。
<光學特性的測定> 使用自動雙折射計KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)測定第三光學各向異性層在波長550nm下的Re值。使用面內慢軸作為傾斜軸，測定+40°或-40°傾斜角下的Re。結果示于表1。
使用膜厚和慢軸方向的折射率nx作為參數，計算快軸方向的折射率ny和厚度方向的折射率nz，使其符合測定數據Re(550)、Re[+40°]和Re[-40°]，從而求得Rth。結果示于表1。
1.-2形成第二光學各向異性層 <制備纖維素乙酸酯溶液B> 將以下組分置于混合槽中，加熱下攪拌，溶解各成分，從而制備纖維素乙酸酯溶液B。
纖維素乙酸酯溶液B的組成 ·乙酰化度60.9％的纖維素乙酸酯100質量份 ·三苯基磷酸酯7.8質量份 ·聯苯基二苯基磷酸酯 3.9質量份 ·二氯甲烷300質量份 ·甲醇45質量份 將18.5質量份的上述延遲增強劑溶液與470質量份的纖維素乙酸酯溶液B混合，充分攪拌制備濃液。延遲增強劑與纖維素乙酸酯的質量比為3.5％。從帶上剝離殘余溶劑量為35質量％的膜，然后在140℃溫度下，使用拉幅機以38％的拉伸比拉伸膜，然后除去夾子，膜在130℃下干燥45秒，從而形成膜形式的第二光學各向異性層。這樣形成的纖維素乙酸酯膜的殘余溶劑量為0.2質量％，其厚度為88μm。
<光學特性的測定> 使用自動雙折射計KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)測定由此形成的第二光學各向異性層在波長550nm下的Re值。使用面內慢軸作為傾斜軸，測定+40°或-40°傾斜角下的Re。結果示于表1。
使用膜厚和慢軸方向的折射率nx作為參數，計算快軸方向的折射率ny和厚度方向的折射率nz，使其符合測定數據Re(550)、Re[+40°]和Re[-40°]，從而求得Rth。結果示于表1。
1.-3形成第一光學各向異性層 <第二光學各向異性層的皂化> 將1.5N氫氧化鈉的異丙醇溶液以25ml/m2的量涂布在上面制備的第二光學各向異性層的一個表面上，然后在25℃下放置5秒，用流水洗滌10秒，然后將25℃的空氣吹到膜表面上使其干燥。按此方式，僅使第二光學各向異性層的一個表面皂化。
<形成取向膜> 在皂化的第二光學各向異性層的一個表面上，使用#14線棒涂布器將下述組成的取向膜用涂布液以24ml/m2的量涂布。使用60℃的熱風干燥60秒，然后使用90℃的熱風干燥150秒。
接下來，從第二光學各向異性層的拉伸方向(幾乎與慢軸方向相同)的45°方向，摩擦形成的膜。
取向膜用的涂布液的組成 ·下示改性的聚乙烯醇10質量份 ·水371質量份 ·甲醇 119質量份 ·戊二醛(交聯劑)0.5質量份 改性的聚乙烯醇
<制備第一光學各向異性層的方法1> 將91質量份的下示盤狀化合物、9質量份的環氧乙烷-改性的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，Osaka Organic Chemical)、0.5質量份的纖維素乙酸丁酸酯(CAB531-1，Eastman Chemical)、3質量份的光聚合引發劑(Irgacure907，Ciba-Geigy)和1質量份的增感劑(Kayacure DETX，Nippon Kayaku)溶解在204.0質量份的甲基乙基酮中，制備涂布液。
使用#3.2線棒，將涂布液以5.52ml/m2的量涂布在取向膜上。將其安裝在金屬框架上，在恒溫槽中于130℃下加熱2秒，從而使盤狀化合物取向。
接下來，在90℃下使用120W/cm的高壓水銀燈，用紫外線照射4分鐘，從而聚合盤狀化合物。然后，放置冷卻到室溫。按此方式，形成第一光學各向異性層，從而制備光學膜。
盤狀液晶化合物
使用自動雙折射計KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)測定這樣形成的第一光學各向異性層在波長550nm下的Re值。
使用面內慢軸作為傾斜軸，測定+40°或-40°傾斜角下的Re、Re[+40°]和Re[-40°]。結果示于表1。
1.-4制備橢圓偏振片 由拉伸的聚乙烯醇膜吸收碘，形成偏振膜。接下來，將形成的光學膜的第三光學各向異性層側使用聚乙烯醇粘合劑貼合到偏振膜的一側。配置它們，使得第三光學各向異性層的慢軸可以平行于偏振膜的透過軸。接下來，將第三光學各向異性層的表面使用粘合劑貼合到光學膜的第二光學各向異性層的表面上，從而制備包括偏振器、第三光學各向異性層(TAC膜)、第二光學各向異性層(TAC膜)和第一光學各向異性層(由液晶組合物形成的光學各向異性層)的疊層。
按上述相同方式皂化纖維素三乙酸酯膜(Fujitac TD80UF，FUJIFILM)，并且使用聚乙烯醇粘合劑，將其貼合到偏振膜的相對側(未貼合第三光學各向異性層的那側)。按此方式，制備橢圓偏振片。
1.-5制備彎曲取向的液晶單元 在具有ITO電極的玻璃基板上，形成聚酰亞胺膜作為取向膜，摩擦取向膜。組合這樣得到的兩塊玻璃基板，使得它們的摩擦方向彼此平行，單元間隙為6.8μm。將Δn為0.1396的液晶化合物(ZLI1132，Merck)注入單元間隙，從而制造彎曲取向的液晶單元A。液晶單元A的Δnd為約950nm。
1.-6制備液晶顯示裝置結構 組合上述彎曲取向的液晶單元A和上述一對偏振器，構造液晶顯示裝置。
液晶單元A和一對偏振器配置如下偏振器的第一光學各向異性層和液晶單元A的基板彼此面對，液晶單元的摩擦方向與面對液晶單元的第一光學各向異性層的摩擦方向反平行。
這樣形成的液晶單元A夾在其間，將偏振器貼合到其他透明基板的觀察者側和背光側。
這些配置如下偏振器的第一光學各向異性層面對透明基板，液晶單元A的摩擦方向與面對液晶單元的第一光學各向異性層的摩擦方向反平行。按此方式，構造液晶單元A的大小為20英寸的液晶顯示裝置。
1.-7液晶顯示裝置的評價 評價這樣構造的液晶顯示裝置的生產適應性、透過率和對比度視角。
<評價生產適應性> 根據以下評價標準，使用霧度計(NDH2000，Nippon Denshoku)評價液晶顯示裝置的生產適應性。
評價標準 A霧度極低。
B霧度低。
C霧度平均。
D霧度高。
<評價對比度視角> 在25℃和60％RH的環境中，將構造的液晶顯示裝置安裝到背光上，將55Hz方波電壓施加到彎曲取向的液晶單元上。
控制電壓水平，使用亮度計(BM-5，TOPCON)測定給出最低黑亮度(正面亮度)的電壓。
接下來，使用同樣亮度計，測定面板中心的黑亮度和白亮度(正面亮度)，基于以下評價標準評價對比度視角。結果示于表1。
評價標準 A優異。
B良好。
C平均。
D差。
<評價視角邊緣> 跟蹤相對于膜的Re和Rth波動的視角(CR＞10)波動。基于比較例4(現有技術，具有兩個光學各向異性層)，根據以下標準評價樣品。結果示于表1。
評價標準 A比比較例4更好。
B與比較例4相當。
C比比較例4差一點。
D比比較例4差很多。
2.實施例2～9 按與實施例1相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，用具有表1所示性能的TAC膜代替用作第二光學各向異性層的TAC膜和/或用作第三光學各向異性層的TAC膜。
通過改變雙軸拉伸處理的條件控制TAC膜的Re和Rth。
3.實施例10 按與實施例1相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，用下示的棒狀液晶NG-1代替第一光學各向異性層的盤狀液晶，用具有表1所示性能的TAC膜代替用作第二光學各向異性層的TAC膜和用作第三光學各向異性層的TAC膜。
NG-1
4.比較例1～4 <比較例1和2> 按與實施例1相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，第一光學各向異性層未滿足上述條件(3)或(4)，并且具有表2所示性能的TAC膜用于第二和第三光學各向異性層。
<比較例3> 按與實施例1相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，未滿足上述條件(5)的TAC膜用于第二光學各向異性層。
<比較例4> 按與實施例1相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，未使用滿足上述條件(6)的用于第三光學各向異性層的TAC膜，并且具有表2所示性能的TAC膜用于第二光學各向異性層。
表1
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 表1(續)
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 *4棒狀液晶化合物 表2
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 從表1中的結果，可以理解的是，實施例1～10的OCB模式液晶顯示裝置均具有良好的生產適應性，并且視角特性和視角邊緣均良好。特別是，可以理解的是，當第二和第三光學各向異性層的Rth之和小于液晶層的Δnd/2時，可以更為改善視角特性和視角邊緣。實施例1中的視角特性和視角邊緣均比表2的比較例(第一光學各向異性層未滿足上述條件(3)或(4)的比較例1和2；第二光學各向異性層未滿足條件(5)的比較例3；和不具有滿足條件(6)的第三光學各向異性層的比較例4)優異。關于第二和第三光學各向異性層，已經證實，在其中各層是單層或各層是多個疊層的任何情況下，本發明的效果均沒有變化。
5.其他實施例 以與上述方法相同的方式分別制備橢圓偏振片和包括偏振片的OCB模式液晶顯示裝置，除了根據以下制備第一光學各向異性層的方法2制備各個第一光學各向異性層。
<制備第一光學各向異性層的方法2> 通過在242Kg甲基乙基酮中溶解以下所示的各成分制備涂布液。
·液晶化合物(1)91.0質量份 ·液晶化合物(1)9.0質量份 ·環氧乙烷-改性的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (V#360，Osaka Organic Chemical)9.0質量份 ·下示的含有氟脂肪族基團的聚合物 1.0質量份 ·光聚合引發劑(Irgacure 907，Ciba-Geigy) 3.0質量份 ·增感劑(Kayacure DETX，Nippon Kayaku)1.0質量份 使用B型粘度計(BL型，Tokyo Keiki Kogyo Co.，Ltd.制造)測量所得涂布液的粘度，為2.0mPa·s。
使用#2.8線棒，將涂布液涂布在取向層的表面上。涂布量為4.8mL/m2。將其貼付在金屬框架上，在恒溫浴中于120℃下加熱90秒，從而使液晶分子取向。接下來，在80℃下使用120W/cm的高壓水銀燈，用紫外線照射1分鐘，從而聚合盤狀化合物的分子。然后，得到光學各向異性層。
下表中未提到的組分與上述那些相同。
*1記載于JPA No.2001-166144 *2記載于JPA No.2006-76992 *3記載于JPA No.2007-2220 根據上述方法制備的液晶顯示裝置No.1～8獲得了與表1所示實施例幾乎相同的結果。
6.實施例12～16 按與上述實施例相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，具有下表3所示性能的TAC膜、COP膜(環烯烴共聚物膜(Mitsui Chemical的商品名，Apel)，通過任選地拉伸制得的膜、COC膜(降冰片烯膜(JSR的商品名，Arton)，通過任選地拉伸制得的膜、CAP膜(通過拉伸纖維素乙酸丙酸酯膜制備)用作第二和第三光學各向異性層。它們放置在高溫高濕條件下，檢查顯示不均勻性，從而評價耐久性。“A”指根本沒觀察到不均勻性；“B”指觀察到有一些但可忽略的不均勻性；“C”指觀察到不均勻性；“D”指觀察到顯著的不均勻性。
7.比較例5～8 按與上述實施例相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置，然而，省略滿足條件(6)的第三光學各向異性層。
表3
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 表3(續)
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 從表3中的結果，可以理解的是，與比較例(省略滿足條件(6)的第三光學各向異性層)相比，實施例12～16的液晶顯示裝置的視角特性和視角邊緣均優異。進一步地，可以理解的是，其中COP膜或COC膜用于第三光學各向異性層的實施例13～15的裝置耐久性優異。
在比較例6和8中，為了使第三光學各向異性層的Rth可以由第二光學各向異性層補償而使用具有高Rth的第二光學各向異性層，從而確保(Rth2+Rth3)與實施例在相同水平，含有大量延遲增強劑的聚合物膜必須用于第二光學各向異性層；但是在比較例中，已知的是添加劑會增大膜的霧度，從而降低生產適應性。
8.實施例17～21，比較例9～12 按與液晶單元A相同方式制備各種不同液晶單元，然而，液晶層的厚度變化，因此液晶層具有表4所示的不同值Δnd。使用這些液晶單元和使用表4所示的用于第二和第三光學各向異性層的聚合物膜，按與上述實施例相同方式制備和評價OCB模式液晶顯示裝置。此外，根據以下方法測定各裝置的透過率。
<透過率的測定> 使用亮度計(BM-5，TOPCON)，測量每個制備的液晶顯示裝置的亮度，從而評價透過率。評價結果示于表4。
評價標準 A最亮。
B亮。
C平均。
D暗。
表4
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 表4(續)
*1第一光學各向異性層 *2第二光學各向異性層 *3第三光學各向異性層 從表4中的結果，可以理解的是，實施例17～21的液晶顯示裝置的視角特性和視角邊緣均優異，并且它們都具有高透過率。
另一方面，比較例9和10的裝置具有低透過率，因為Δnd不超過500nm。比較例11和12的裝置與實施例中的那些在視角特性、視角邊緣和透過率方面相當；但是，第二光學各向異性層的Rth必須至少為350nm，以補償Δnd超過1300nm的液晶層。已知的是，當在TAC膜中實現超過300nm的Rth時，膜的表面條件差(膜厚不均勻)，并且膜的生產適應性降低。
9.制備前散射層用的涂布液 在上述實施例構造的液晶顯示裝置中，根據以下方法使前光散射層形成在配置在顯示面側上的偏振器的顯示面側上，從而裝置的視角特性可以進一步改善。
將100質量份的含有二氧化硅超微粒分散體的硬涂液(DeSolite Z7526，JSR，折射率1.51)、25質量份的交聯的聚苯乙烯珠(Soken Chemical’sXS130H，粒徑1.3μm，折射率1.61)和6質量份的交聯的聚苯乙烯珠(SokenChemical’s XS350H，粒徑3.5μm，折射率1.61)在甲基乙基酮/甲基異丁基酮(20/80質量比)中混合，制備固體含量為45％的涂布液。
將涂布液涂布在配置在顯示面側上的偏振器的外保護膜(市售的纖維素三乙酸酯膜(Fujitac TD80UF，FUJIFILM))的表面上，其量使得干膜厚度為4.0μm，然后干燥溶劑，使用160W/cm氣冷金屬鹵化物燈(Eyegraphics)，用照度400mW/cm2和照射量300mJ/cm2的紫外線照射，從而固化涂層，形成前散射層。由于前散射層作用的原因，實施例的液晶顯示裝置的視角特性可以進一步改善。
工業實用性 本發明的液晶顯示裝置具有高生產適應性，確保適合的視角并具有高透過率，因此有利地用于汽車導航系統、儀器面板、后排座椅的游戲用具和頂置式顯示器等。
相關申請的交叉參考
本申請要求在2007年6月15日提交的日本專利申請No.2007-158313和在2008年5月30日提交的日本專利申請No.2008-142053的優先權，在此將它們援引加入。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，其包含
液晶單元，所述液晶單元包含一對透明基板和置于所述一對透明基板之間的包含液晶分子的液晶層；和
從所述液晶單元起順序配置在所述液晶單元各側面的第一光學各向異性層、第二光學各向異性層、第三光學各向異性層和偏振元件；
并滿足以下條件(1)～(6)
(1)Δnd滿足500nm＜Δnd＜1300nm，其中Δn是在未施加驅動電壓下所述液晶層的雙折射，d是所述液晶層的厚度(nm)；
(2)所述第一光學各向異性層包括在由取向軸確定的方向上取向并在取向態固定的分子，并且所述取向軸和所述一對偏振元件中任一個的透過軸在同一個面內投影的投影軸之間的角度為40°～50°；
(3)所述第一光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)為20～50nm；
(4)在相對于第一光學各向異性層的法線朝著該層的層面傾斜40°的第一方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[+40°]，和在相對于第一光學各向異性層的法線朝著該層的層面逆向傾斜40°的第二方向測量的第一光學各向異性層的面內延遲Re[-40°]，滿足下式(II)或(II’)
當滿足Re[+40°]＞Re[-40°]時，
3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20(II)
當滿足Re[+40°]＜Re[-40°]時，
3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20(II’)；
其中所述第一方向和第二方向在包括第一光學各向異性層的法線和相對于第一光學各向異性層的面內延遲的慢軸為90°的面內方向的同一面內；
(5)所述第二光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤40nm，其在波長550nm的厚度方向延遲(Rth)滿足0nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2；
(6)所述第三光學各向異性層在波長550nm的面內延遲(Re)滿足0＜|Re|≤300nm，其在波長550nm的厚度方向延遲(Rth)滿足-100nm＜Rth＜(液晶層的Δnd)/2。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述第一、第二和第三光學各向異性層中的至少一個包括兩層以上的光學各向異性層。
3.如權利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其中配置在所述液晶單元一側的第二和第三光學各向異性層的Rth之和不超過所述液晶層的Δnd。
4.如權利要求1～3中任一項所述的液晶顯示裝置，其中配置在所述液晶單元一側的第二光學各向異性層在波長550nm的Re不超過第三光學各向異性層在波長550nm的Re。
5.如權利要求1～4中任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述第一光學各向異性層包括以混雜取向態固定的盤狀液晶和/或棒狀液晶。
6.如權利要求1～4中任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述第一光學各向異性層包括選自聚酰胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺和聚酯酰亞胺的至少一種非液晶聚合物。
7.如權利要求1～6中任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述第二和第三光學各向異性層中的至少一個是纖維素酰化物膜、環烯烴共聚物(COC)膜或環烯烴聚合物(COP)膜。
8.如權利要求1～7中任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述液晶單元是彎曲取向模式或垂直取向模式的液晶單元。
9.如權利要求1～8中任一項所述的液晶顯示裝置，其中所述第一、第二和第三光學各向異性層和所述偏振元件一體配置為橢圓偏振片。
10.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其中通過以輥對輥方式貼合所述偏振器和第三光學各向異性層的卷狀疊層與第一和第二光學各向異性層的卷狀疊層制備所述橢圓偏振片。
11.如權利要求1～10中任一項所述的液晶顯示裝置，其還包括在配置于顯示側上的所述偏振元件外側上的前散射層。
全文摘要
本發明公開一種液晶顯示裝置，其包括液晶單元和配置在所述液晶單元各側面的至少三個光學各向異性層，其中它們的組合使得液晶單元的Δnd值和光學各向異性層的光學特性能夠滿足預定關系。
文檔編號G02F1/1337GK101784946SQ20088010359
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月12日 優先權日2007年6月15日
發明者大室克文, 中村俊 申請人:富士膠片株式會社