CN101784946A

CN101784946A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN101784946A
Application number: CN200880103592A
Authority: CN
Inventors: 大室克文; 中村俊
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: US20100188616A1; CN101784946B; TWI443419B; TW200909934A; JP2009020495A; US8164722B2

Abstract

本发明公开一种液晶显示装置，其包括液晶单元和配置在所述液晶单元各侧面的至少三个光学各向异性层，其中它们的组合使得液晶单元的Δnd值和光学各向异性层的光学特性能够满足预定关系。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种弯曲取向或垂直取向模式的液晶显示装置。

背景技术

已经提出了包括弯曲取向模式的液晶单元的液晶显示装置(LCD)，其中棒状液晶分子在液晶单元的上部和下部以基本上相对方向(对称)取向(参见USP 4583825和5410422)。弯曲取向模式的特征在于，与一般的液晶模式如TN模式和STN模式相比，视角宽，响应速度快。此外，由于弯曲取向模式的液晶单元具有自光学补偿功能，它被称为OCB(光学补偿弯曲)液晶模式。

作为视角特性方面有所改善的弯曲取向模式的液晶显示装置，已经提出了包括具有通过使用盘状化合物形成的光学各向异性层的光学膜的弯曲取向模式的液晶显示装置(参见JPANo.hei 9-197397和WO96/37804)。

然而，当这种具有通过使用盘状化合物形成的光学各向异性层的光学膜用于在弯曲取向模式的液晶显示装置中视角补偿时，已经指出，在特定的光波长下光可能会泄漏而导致显示图像着色(参见JPA No.hei11-316378)。

已经提出各种方法在包括具有通过使用盘状化合物形成的光学各向异性层的光学膜的弯曲取向模式的液晶显示装置中减少颜色变化，并防止灰度反转(gray scale inversion)(参见日本专利No.3056997、JPA No.2002-40429和2006-243179)。

近来，液晶显示装置的使用已经扩大，例如，它们正被用于汽车导航系统、仪器面板、后排座椅的游戏用具和顶置式显示器。

因此，在这些应用中，弯曲取向模式的液晶显示器被要求对灰度显示(gradation display)表现出更宽的层次，而且还需要表现出进一步改善的透过率。

为改善液晶显示装置的透过率，已知的有增大液晶单元的Δnd的方法和增大光学膜的Rth的方法(参见JPANo.hei 9-211444和2006-243179)。

然而，在增大液晶单元的Δnd的方法中，光学膜的光学特性可以根据液晶单元的Δnd值优化。

在增大光学膜的Rth的方法中，在加入能够表达光学特性的添加剂时，添加剂可能会渗出，雾度可能会增加。为此，生产适应性可能会降低，并且该方法难以实现。

在上面，主要描述了弯曲取向模式，但垂直取向模式的液晶显示装置具有上述同样的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液晶显示装置，尤其是一种弯曲取向模式或垂直取向模式的液晶显示装置，其具有简单构成、高透过率和优异的视角特性，而没有降低生产性。

本发明人进行了刻苦研究，结果，已经发现，包括液晶单元和配置在液晶单元各侧面的至少三个光学各向异性层的液晶显示装置可以实现上述目的，其中，液晶单元和光学各向异性层的组合使得液晶单元的Δnd值和光学各向异性层的光学特性可以满足预定的关系。基于该发现，本发明人进一步研究，并完成了本发明。

在一个方面中，本发明提供一种液晶显示装置，其包含：

液晶单元，其包含一对透明基板和置于所述一对透明基板之间的包含液晶分子的液晶层；和

从所述液晶单元起顺序配置在所述液晶单元各侧面的第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和偏振元件；

并满足以下条件(1)～(6)：

(1)Δnd满足500nm＜Δnd＜1300nm，其中Δn是在未施加驱动电压下所述液晶层的双折射，d是所述液晶层的厚度(nm)；

(2)第一光学各向异性层包括在由取向轴确定的方向上取向并在取向态固定的分子，并且所述取向轴和所述一对偏振元件中任一个的透过轴在同一个面内投影的投影轴之间的角度为40°～50°；

(3)第一光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)为20～50nm；

(4)在相对于第一光学各向异性层的法线朝着该层的层面倾斜40°的第一方向测量的第一光学各向异性层的面内延迟Re[+40°]，和在相对于第一光学各向异性层的法线朝着该层的层面逆向倾斜40°的第二方向测量的第一光学各向异性层的面内延迟Re[-40°]，满足下式(II)或(II’)：

当满足Re[+40°]＞Re[-40°]时，

3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20 (II)

当满足Re[+40°]＜Re[-40°]时，

3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20 (II’)；

其中第一方向和第二方向在包括第一光学各向异性层的法线和相对于第一光学各向异性层的面内延迟的慢轴为90°的面内方向的同一面内；

(5)第二光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤40nm，其在波长550nm的厚度方向延迟(Rth)满足0nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2；

(6)第三光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤300nm，其在波长550nm的厚度方向延迟(Rth)满足-100nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2。

在本发明中，第一、第二和第三光学各向异性层中的至少一个可以包括两层以上的光学各向异性层。

作为本发明的实施方案，提供其中配置在所述液晶单元一侧的第二和第三光学各向异性层的Rth之和不超过所述液晶层的Δnd的液晶显示装置；和其中配置在所述液晶单元一侧的第二光学各向异性层在波长550nm的Re不超过第三光学各向异性层在波长550nm的Re的液晶显示装置。

在本发明的一个实施方案中，第一光学各向异性层可以包括以混杂取向态固定的盘状液晶和/或棒状液晶。

在本发明的一个实施方案中，第一光学各向异性层可以包括选自聚酰胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺的至少一种非液晶聚合物。

在本发明的一个实施方案中，第二和第三光学各向异性层中的至少一个可以是纤维素酰化物膜、环烯烃共聚物(COC)膜或环烯烃聚合物(COP)膜。

所述液晶单元可以是弯曲取向模式或垂直取向模式的液晶单元。

第一、第二和第三光学各向异性层和所述偏振元件可以一体配置为椭圆偏振片；可以通过以辊对辊方式贴合所述偏振器和第三光学各向异性层的卷状叠层与第一和第二光学各向异性层的卷状叠层制备所述椭圆偏振片。

本发明的液晶显示装置还可以包括在配置于显示侧上的所述偏振元件外侧上的前散射层。

附图说明

图1是本发明的液晶显示装置一个例子的示图。

图2是解释测量Re[+40°]和Re[-40°]的方向的示图。

图3是在Poincare球上解释本发明的液晶显示装置的光学补偿机理的一个例子所用的示图。

图4是在Poincare球上解释本发明的液晶显示装置的光学补偿机理的另一个例子所用的示图。

图5是在Poincare球上解释常规液晶显示装置的光学补偿机理的一个例子所用的示图。

在附图中，附图标记和符号具有如下含义：

10 液晶层

11，12 液晶单元基板

13a，13b 第一光学各向异性层

14a，14b 第二光学各向异性层

15a，15b 第三光学各向异性层

16a，16b 偏振元件

LC 液晶单元

PL1，PL2 椭圆偏振片

具体实施方式

下面，详细说明本发明的液晶显示装置。

在本发明的实施方案说明中，“45°”、“平行于”、“垂直于”等指在精确角度±小于5°的范围内。与精确角度的误差优选小于4°，更优选小于3°。

关于角度，“+”指顺时针方向，“-”指逆时针方向。

在本说明书中，“慢轴”指折射率最大的方向；“可见光区”指波长为380nm～780nm。

除非另有具体所指，折射率的测定波长在可见光区内(λ＝550nm)。

在实施方案的说明中，“偏振器”不仅包括长的连续偏振器，而且包括被切割成具有能够组装到液晶显示装置中的尺寸的偏振器。在本说明书中，“切割”包括“冲切”(blanking)和“剪切”(shearing)。

在本说明书中，“偏振元件”不同于“偏振器”。术语“偏振器”指叠层体，其包含“偏振元件”和在其上形成作为至少一个表面的保护所述偏振元件的透明保护膜。

在实施方案的说明中，“分子对称轴”指如果在分子中存在，旋转对称轴。然而，不要求分子具有严格意义上的旋转对称性。

通常，盘状液晶化合物的分子对称轴与垂直于盘面并穿过盘面中心的轴一致。棒状液晶化合物的分子对称轴与分子的长轴一致。

在本说明书中，Re(λ)和Rth(λ)分别指波长λ下的面内延迟(单位：nm)和厚度方向延迟(单位：nm)。使用KOBRA 21ADH或WR(Oji ScientificInstruments)，通过在诸如膜或层等样品的法线方向入射波长λnm的光可以测量Re(λ)。

当通过单轴或双轴折射率椭圆体表示待测量的样品时，其Rth(λ)可以根据以下方法计算。

使用面内慢轴(通过KOBRA21ADH或WR判断)作为样品的倾斜轴(旋转轴)(在样品没有慢轴的情况下，样品的旋转轴可以在样品的任意面内方向上)，相对于样品的法线方向从法线方向到+50°方向以间隔10°对从样品的倾斜方向入射波长λnm的光测量总共6个点的样品Re(λ)。

使用从法线方向的面内慢轴作为旋转轴，当样品在一定的倾斜角的延迟值为0时，在比该倾斜角更大的倾斜角下样品的延迟值符号变为负值，然后通过KOBRA21ADH或WR计算。

使用慢轴作为倾斜轴(旋转轴)(在样品没有慢轴的情况下，样品的旋转轴可以在膜的任意面内方向上)，在任意倾斜的2个方向测量样品的延迟值；并基于该数据、平均折射率和样品的输入厚度，可以根据下式(11)和(12)计算Rth：

(11)：

Rc (θ) = [nx - \frac{ny \times nz}{\sqrt{{ny \sin (\sin^{- 1} (\frac{\sin (- θ)}{nx}))}^{2} + {nz \cos (\sin^{- 1} (\frac{\sin (- θ)}{nx}))}^{2}}}] \times \frac{d}{\cos {\sin^{- 1} (\frac{\sin (- θ)}{nx})}}

(12)：Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d

其中Re(θ)指从法线方向倾斜角度θ的方向的样品延迟值；nx指样品在慢轴方向的面内折射率；ny指样品在与nx垂直方向的面内折射率；nz指样品在与nx和ny垂直方向的折射率；d指样品的厚度。

当不能通过单轴或双轴折射率椭圆体表示待测量的样品的情况下，即当样品没有光学轴时，其Rth(λ)可以根据以下方法计算。

使用面内慢轴(通过KOBRA21ADH或WR判断)作为样品的倾斜轴(旋转轴)，相对于样品的法线方向从-50°到+50°方向以间隔10°对从样品的倾斜方向入射波长λnm的光测量总共11个点的样品Re(λ)。基于这样测定的延迟数据Re(λ)、平均折射率和样品的输入厚度，使用KOBRA21ADH或WR计算样品的Rth(λ)。

平均折射率可以使用记载在各种光学膜目录中的值。当平均折射率未知时，可以使用Abbe折射计测量。主要光学膜的平均折射率如下：纤维素乙酸酯(1.48)、环烯烃聚合物(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)。

将平均折射率和膜厚输入KOBRA 21ADH或WR中，计算出nx、ny和nz。从这样算出的nx、ny和nz数据，进一步算出Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。

在本说明书中，当关于测量波长没有注明时，对于Re或Rth的测量波长为550nm。

本发明的液晶显示装置的一个例子的截面图示于图1。在图1中，当利用角度表达轴方向时，以图1底部显示的方向为基准。

图1所示的液晶显示装置包括OCB模式的液晶单元LC，其中液晶单元LC在其中心，该装置被设计成第一光学各向异性层13a和13b、第二光学各向异性层14a和14b、第三光学各向异性层15a和15b和偏振元件16a和16b相对于中心LC对称配置。第一光学各向异性层13a和13b、第二光学各向异性层14a和14b、第三光学各向异性层15a和15b和偏振元件16a和16b可以作为一体的椭圆偏振片PL1和PL2组装到液晶显示装置中。更不必说，各元件可以单个地组装到其中，或者作为一些元件的组合组装到其中，例如，作为包括第一光学各向异性层13a/13b和第二光学各向异性层14a/14b的光学补偿膜和具有第三光学各向异性层15a/15b和偏振元件16a/16b的椭圆偏振片。

液晶单元LC是OCB模式的液晶单元，包括上下基板11和12以及其间的液晶层10。在基板11和12的内表面上，形成取向膜、透明电极、滤色器等，但这些均未在图中示出。沿着约270°方向的摩擦轴a，b摩擦在基板11和12内表面上形成的取向膜，并从而控制在未施加驱动电压下液晶分子的取向。液晶层10的Δnd(Δn是液晶层在未施加驱动电压下的双折射，d是液晶层的厚度(nm))满足500nm＜Δnd＜1300nm。优选地，Δnd为800nm至小于1200nm。在未施加驱动电压下，接近基板表面的液晶分子相对于基板表面接近水平取向(预倾斜角，约5～7°)，其中各分子的主轴沿着摩擦轴a，b。

OCB模式液晶单元的基本构成记载在美国专利No.4583525和5410422中。OCB模式能够高速响应驱动，因此优选使用场连续驱动系统。

偏振元件16a和16b配置成使得其吸收轴56a和56b相互垂直。优选地，吸收轴56a和56b之一在约45°的方向，另一个在约135°的方向。尽管图中未显示，但是偏振元件16a和16b每一个在其外表面上可以具有保护膜，如纤维素酰化物膜。

在第一光学各向异性层13a和13b中，分子在由取向轴(图未示)确定的方向上取向并在取向态固定。第一光学各向异性层13a、13b的面内慢轴53a，53b由取向轴确定。取向轴和偏振元件16a，16b的透过轴(图未示，但垂直于吸收轴56a，56b)配置成在其同一个平面内的投影轴之间的角度为40°～50°。第一光学各向异性层13a、13b的Re(550)值为20～50nm。

在相对于第一光学各向异性层13a、13b的法线朝着该层的层面倾斜40°的第一方向测量的第一光学各向异性层13a、13b的面内延迟Re[+40°]，和在相对于第一光学各向异性层13a、13b的法线朝着该层的层面逆向倾斜40°的第二方向测量的第一光学各向异性层的面内延迟Re[-40°]，满足下式(II)或(II’)：

当满足Re[+40°]＞Re[-40°]时，

3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20 (II)

当满足Re[+40°]＜Re[-40°]时，

3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20 (II’)。

测量Re[+40°]和Re[-40°]的这两个(第一和第二)方向以图2所示方式确定。确定面“P1”，使得其包括第一光学各向异性层13a或13b的法线102和相对于面内方向100在90°的面内方向101，该方向101是第一光学各向异性层13a或13b的面内慢轴的方向，前提是第一光学各向异性层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，相对于法线102朝着第一光学各向异性层13a或13b的面倾斜+40°的第一方向103测量Re[+40°]值；在面P1中，相对于法线102朝着第一光学各向异性层13a或13b的面倾斜-40°的第二方向104测量Re[-40°]值。

满足上式(II)或(II’)的第一光学各向异性层13a、13b的一个例子是由含有盘状液晶或棒状液晶的液晶组合物形成的光学各向异性层，其中液晶分子固定在混杂取向态，其中分子对称轴相对于层面的倾斜角在层的厚度方向上变化。通常，当使用液晶组合物制备光学各向异性层时，使用取向层。所述取向层可以沿摩擦轴进行摩擦处理。通过使用所述取向层制备的第一光学各向异性层的取向轴是摩擦轴。根据这种实施方案，第一光学各向异性层的慢轴(在图1中，53a或53b)垂直于摩擦轴。

第二光学各向异性层14a，14b在波长550nm下的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤40nm；其在波长550nm下的厚度方向延迟(Rth)满足0nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2。

第二光学各向异性层14a、14b配置成使得面内慢轴54a、54b平行于偏振元件16a、16b的吸收轴56a、56b。

第三光学各向异性层15a、15b在波长550nm下的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤300nm；其在波长550nm下的厚度方向延迟(Rth)满足-100nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2。第三光学各向异性层15a、15b的MD方向55a’、55b’是制备第三光学各向异性层15a、15b的聚合物膜时的机器方向，其相应于膜的长轴。第三光学各向异性层15a、15b的面内慢轴55a、55b可以与MD方向55a’、55b’相同，或者可以不同。在第三光学各向异性层15a、15b是聚合物膜的实施方案中，通过控制拉伸步骤中的拉伸方向和拉伸比可以将层的面内慢轴55a、55b的方向调节到所需的方向。

当第二光学各向异性层14a和第三光学各向异性层15a的Rth之和以及第二光学各向异性层14b和第三光学各向异性层15b的Rth之和不大于液晶层10的Δnd的1/2时，这是优选的，因为装置的视角特性得以更大地改善。

还优选地，第二光学各向异性层14a和14b的Re不大于第三光学各向异性层15a和15b的Re，因为装置的视角特性得以更大地改善。优选地，在整个可见光区中均满足条件。

结合图3在Poincare球上说明已经进入图1的液晶显示装置的光的偏振状态。图3是在Poincare球上显示已经通过偏振元件16b进入图1的液晶显示装置的光的偏振状态变化的图。Poincare球是描述偏振状态的三维图，该球的赤道表示线偏振。在图中，液晶显示装置中的光传播方向是方位角方向(azimuth direction)45°和极角方向34°。在图3中，S2轴是从纸面下向上垂直穿过的轴；图3示出从S2轴的正方向观察Poincare球的示图。在图中，S1、S2和S3座标指某一偏振状态中斯托克司参数的值。图3示出了二维状态，因此，其中，偏振状态变化之前和之后的点的位移通过图中的直线箭头示出。然而，实际上，已经通过液晶层和光学补偿膜的光的偏振状态变化在Poincare球上通过绕根据各光学特性确定的特定轴旋转特定角来表示。旋转角与在入射光波长下的延迟值成比例。

在图3中，“●”示出从偏振元件16b的倾斜方向入射的光的直线偏振状态；“×”示出由偏振元件16a遮挡的光的偏振状态。图1所示的液晶显示装置满足以上条件(1)～(6)，因此能够使图3的偏振状态转换，并且已经通过偏振元件16b的直线偏振顺序通过

第三光学各向异性层15b，

第二光学各向异性层14b，

第一光学各向异性层13b，

液晶层10，

第一光学各向异性层13a，

第二光学各向异性层14a，和

第三光学各向异性层15a，

并且得到由偏振元件16a遮挡的直线偏振。结果是，避免了黑色状态时倾斜方向的漏光，并且装置可以在宽视角显示高对比度的图像。

图3显示的液晶显示装置中

液晶层10的Δnd为750nm，

第一光学各向异性层13a、13b的Re(550)为35nm，

取向轴a、b和偏振元件16a、16b的透过轴之间的关系为45°。

第二光学各向异性层14a、14b的Re(550)为10nm，其Rth(550)为80nm，和

第三光学各向异性层的Re(550)为80nm，其Rth(550)为120nm。

图3示出的光学补偿机理仅是一个例子，本发明的液晶显示装置的光学补偿机理不限于此。使用大值Δnd的液晶层以提高装置的透过率和使用满足以上条件(2)～(6)的三种类型的光学各向异性层进行光学补偿均在本发明的范围内。即使第一、第二和第三光学各向异性层的光学特性偏离图3的条件，相同或相似的光学补偿也是可能的，只要满足以上条件(1)～(6)。图4示出在包括具有彼此不同Rth的第二光学各向异性层的实施方案中使用的一些光学补偿机理。各图4A～图4D示出本发明实施方案在Poincare球上的偏振轨迹，即，包括顺序配置的第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和偏振元件的液晶显示装置；在图4A～图4D中，第二光学各向异性层的Rth彼此不同。

图5示出没有第二光学各向异性层的常规液晶显示装置在Poincare球上的偏振轨迹。

图4中所显示机理的显著优点在于，由于光学各向异性层的旋转角很大，偏振轨迹难于因光学各向异性层的延迟波动而变化，因此显示特性由于光学特性(如第一、第二和第三光学各向异性层的Rth和Re)的波动而变化很小。

图1、图3和图4示出OCB模式液晶显示装置的实施方案，但本发明不仅限于OCB模式，而是在弯曲取向模式和垂直取向模式的液晶显示装置的其他实施方案中也可以表现出同样的优点。

下面详细说明本发明的液晶显示装置中使用的第一、第二和第三光学各向异性层。

(第一光学各向异性层)

优选地，第一光学各向异性层由液晶组合物形成。

第一光学各向异性层可以直接形成在下述的第二光学各向异性层的表面上；然而，取向膜可以形成在第二光学各向异性层上，第一光学各向异性层可以形成在取向膜上。在另一个基板上形成的液晶化合物层可以利用粘合剂转移到第二光学各向异性层上，从而制备本发明中将要使用的光学膜。

用于形成第一光学各向异性层中的液晶化合物的例子包括棒状液晶化合物和盘状液晶化合物。棒状液晶化合物和盘状液晶化合物可以选自高分子量液晶或低分子量液晶，还可以是通过交联低分子量液晶而不再表现出液晶性的那些。

第一光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟Re(500)为20～50nm。更优选地，其Re(550)为25～45nm。

优选地，在平面内，在相对于第一光学各向异性层的法线朝着该层的层面倾斜40°的第一方向测量的第一光学各向异性层的面内延迟Re[+40°]，和在相对于法线朝着第一光学各向异性层的层面逆向倾斜40°的第二方向测量的该层的面内延迟Re[-40°]，满足下式(II)或(II’)：

当Re[+40°]＞Re[-40°]时，

3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20 (II)

当Re[+40°]＜Re[-40°]时，

3≤Re[-40°]/Re[+40°]≤20 (II’)。

如上所述，测量Re[+40°]和Re[-40°]的这两个(第一和第二)方向以图2所示方式确定。确定面“P1”，使得其包括第一光学各向异性层13a或13b的法线102和相对于面内方向100在90°的面内方向101，该方向是第一光学各向异性层13a或13b的面内慢轴的方向，前提是第一光学各向异性层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，相对于法线102朝着第一光学各向异性层13a或13b的面倾斜+40°的第一方向103测量Re[+40°]值；在面P1中，相对于法线102朝着第一光学各向异性层13a或13b的面倾斜-40°的第二方向104测量Re[-40°]值。

满足上式(II)或(II’)的光学特性可以通过混杂取向实现，其中液晶分子的分子对称轴相对于层面的倾斜角在层的厚度方向上变化。

·棒状液晶化合物

可以用于制备第一光学各向异性层的棒状液晶化合物的例子包括甲亚胺、氧化偶氮类(azoxys)、氰基联苯、氰基苯基酯、苯甲酸酯、环己烷羧酸苯基酯、氰基苯基环己烷、氰基-取代的苯基嘧啶、烷氧基-取代的苯基嘧啶、苯基二氧六环、二苯乙炔(tolans)和烯基环己基苯甲腈。

棒状液晶化合物的例子还包括金属配合物。棒状液晶化合物的例子还包括液晶聚合物，其重复单元包括任何液晶化合物的残基，换句话说，棒状液晶化合物可以与任何(液晶)聚合物链结合。各种棒状液晶化合物记载在“Published Quarterly Chemical Review vol.22 Chemistry of Liquid Crystals(Ekisho no Kagaku)”，1994出版，Japan Chemical Society编的第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次委员会编的第3章。棒状液晶化合物优选其双折射率为0.001～0.7。

为固定取向态，优选地，棒状液晶化合物可以具有可聚合的基团。不饱和的可聚合的基团和环氧基团是优选的，不饱和的可聚合的基团是更优选的，乙烯型不饱和的可聚合的基团是再更优选的。

·盘状液晶化合物

盘状液晶化合物的例子包括记载在“Mol.Cryst.”，vol.71，页111(1981)，C.Destrade等人中的苯衍生物；记载在“Mol.Cryst.”，vol.122，页141(1985)，C.Destrade等人和“Physics lett.A”，vol.78，页82(1990)中的双茚(truxane)衍生物；记载在“Angew.Chem.”，vol.96，页70(1984)，B.Kohne等人中的环己烷衍生物；和记载在“J.Chem.Commun.”，页1794(1985)，M.Lehn等人和“J.Am.Chem.Soc”，vol.116，页2，655(1994)，J.Zhang等人中的大环基氮杂冠醚或苯基乙炔类。

盘状液晶化合物的例子还包括具有盘中心和从中心放射出的取代基的化合物，如直链烷基或烷氧基或取代的苯甲酰氧基。这种化合物表现出液晶性。优选的是化合物的分子或分子集合体具有旋转对称性和取向性。

可以通过使用盘状液晶化合物制备第一光学各向异性层，其后，在完成的层中的盘状化合物不要求表现出液晶性。

在一个例子中，分子具有能够在热或光下反应的基团的低分子量盘状液晶化合物的聚合或交联反应被用于形成第一光学各向异性层，并且在固化的层中的化合物可以没有液晶性。

盘状液晶化合物的优选例子包括记载在JPA No.hei 8-50206中的那些。盘状液晶化合物的聚合记载在JPA No.Hei 8-27284(1996-27284)中。

为通过聚合固定盘状液晶分子，需要使作为取代基的可聚合的基团与盘状液晶分子的盘形中心结合。在优选的化合物中，盘形中心和可聚合的基团优选通过连接基团结合，从而可以在聚合反应中保持取向态。

具有可聚合的基团的盘状液晶化合物的优选例子包括下式(I)代表的基团。

在式中，D是盘形中心，L是二价连接基团，Q是可聚合的基团，n是4～12的整数。

盘形中心D的例子包括但不限于下示那些。在各个例子中，LQ或QL指二价连接基团(L)和可聚合的基团(Q)的组合。

在式(I)中，优选地，L代表选自亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和其任何组合的二价连接基团。

更优选地，L代表选自亚烷基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和其任何组合的二价连接基团。

再更优选地，L代表选自亚烷基、亚芳基、-CO-、-O-和其任何组合的二价连接基团。

亚烷基的碳原子数优选为1～12；亚烯基的碳原子数优选为2～12；亚芳基的碳原子数优选为6～10。

二价连接基团(L)的例子包括但不限于以下L1～L24所示那些。左侧是与盘形中心(D)结合的位置，右侧是与可聚合的基团(Q)结合的位置。在例子中，“AL”代表亚烷基或亚烯基；“AR”代表亚芳基。每个亚烷基、亚烯基或亚芳基可以具有至少一个取代基，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，可聚合的基团(Q)可以根据聚合反应的类型选择。可聚合的基团(Q)优选是不饱和的可聚合的基团或环氧基团，更优选是不饱和的可聚合的基团，再更优选乙烯型不饱和的可聚合的基团。

在式(I)中，n是4～12的整数，并可以根据盘形中心(D)的类型决定。L和Q的多种组合可以彼此不同或相同，优选彼此相同。

制备第一光学各向异性层使用的液晶化合物的优选例子还包括下示式(DI)代表的化合物。式(DI)的化合物具有高的双折射并且是优选的。在式(DI)的化合物中，表现出盘状液晶性的化合物是更优选的，表现出盘状向列相的化合物是再更优选的。

(DI)

制备第一光学各向异性层使用的盘状液晶化合物的优选例子还包括记载在JPA No.2006-76992、栏[0052]和JPA No.2007-2220、栏[0040]～[0063]中的那些。

制备第一光学各向异性层使用的盘状液晶化合物的优选例子还包括记载在JPANo.2005-301206中的那些。

·液晶分子的取向

根据本发明，第一光学各向异性层被配置成使得其取向轴相对于透过轴在40°～50°的方向上。表面沿着摩擦轴进行摩擦处理的取向层可以用于制备第一光学各向异性层。根据这种实施方案，取向轴可以是取向层的摩擦轴。液晶分子在第一光学各向异性层中的取向方向由取向轴预先确定，并且分子在该层中固定在取向态。

在第一光学各向异性层中，优选地，液晶分子固定在混杂取向态。根据混杂取向，分子对称轴和层面之间的角度沿着厚度方向变化。例如，随着距第二光学各向异性层的距离的增加而增加或减小。

优选地，角度随着距第二光学各向异性层的距离增加而增加。角度可以连续增加、连续减小、间歇增加、间歇减小、包括连续增加和连续减小的变化以及包括增加和减小的间歇变化。间歇变化可以包括其中角度在厚度方向内不发生变化的区域。

角度变化可以在厚度内整体增加或减小，甚至包括没有角度变化的区域。此外，角度的连续变化是优选的。

通常，通过选择制备光学各向异性层中使用的液晶化合物的类型和制备取向层中使用的材料类型，或者通过选择将要对取向层施用的摩擦处理的条件，可以调节液晶分子的分子对称轴的平均方向。

根据本发明，优选的是，分子对称轴在第一光学各向异性层中的平均取向方向与第二光学各向异性层的慢轴既不垂直也不平行。

通过选择制备光学各向异性层中使用的液晶化合物的类型或添加剂的类型，可以调节层的表面侧(空气-界面侧)中存在的液晶分子的分子对称轴的方向。

可以与液晶化合物一起使用的添加剂的例子包括增塑剂、表面活性剂、聚合物和可聚合的单体。通过选择制备光学各向异性层中使用的液晶化合物的类型或添加剂的类型，可以调节分子对称轴的取向方向的变化程度。特别地，关于表面活性剂，可能要求与控制表面张力之间的良好平衡。

添加剂优选与液晶分子相容，并具有能够改变其倾斜角或不会抑制其取向的性能。在这些添加剂中，可聚合的单体(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)优选被加到组合物中。相对于液晶化合物的重量，可聚合的化合物的加入量可以为1～50％，优选5～30％。使用每个分子具有4个或更多个反应性官能团的可聚合的单体可以增强取向层和光学各向异性层之间的粘合。

光学各向异性层可以含有一种或多种类型的与液晶化合物相容的聚合物。聚合物优选与液晶分子相容并具有能够改变其倾斜角的性能。聚合物的例子包括纤维素酯。纤维素酯的优选例子包括纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丙酸酯、羟基丙基纤维素和纤维素乙酸丁酸酯。

聚合物的加入量可以避免抑制液晶分子的取向混乱，相对于液晶化合物的重量，加入量优选为0.1～10％，更优选0.1～8％，再更优选0.1～5％。

优选的是，盘状液晶分子在盘状液晶相和固相之间的相转变温度为70～300℃，更优选70～170℃。

根据本发明，第一光学各向异性层的厚度优选是0.1～20μm，更优选0.5～15μm，再更优选1～10μm。

·取向层

为制备第一光学各向异性层，优选的是使用取向层。例如，取向层可以形成在将要用作第二光学各向异性层的聚合物膜上，并液晶组合物可以施用在取向层的表面上，形成第一光学各向异性层。

取向层优选是由交联的聚合物构成的层。形成取向层可以使用的聚合物可以是自交联的聚合物或选自能够通过交联剂交联的聚合物。

通过使具有官能团的聚合物通过光、热或pH变化而进行反应，可以形成取向层。或者，可以通过聚合物与高活性交联剂的交联反应形成取向层。

通过在将要用作第二光学各向异性层的聚合物表面上涂布含有所述聚合物或聚合物与交联剂的混合物的涂布液，然后加热，可以形成由交联的聚合物构成的取向层。

在后述的摩擦步骤中，为防止取向层有灰尘，优选的是较高的交联度。交联度可以定义作“1-(Ma/Mb)”，其中“Mb”是加到涂布液中的交联剂量，“Ma”是交联反应后余下的交联剂量；以这种方式定义的交联度优选为50～100％，更优选65～100％，再更优选75～100％。

可以用于制备取向层的聚合物可以选自自交联的聚合物或选自能够通过交联剂交联的聚合物。或者，可以是选自同时具有这两种功能的聚合物。

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/马来酰亚胺共聚物、聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化的聚乙烯、硝基纤维素、聚氯乙烯、氯化的聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、羧甲基纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯和硅烷偶联剂。

优选的例子包括亲水性聚合物，如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。更优选的是明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；再更优选的是聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。

在这些中，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是优选的。适用的聚乙烯醇的例子包括皂化度为70～100％的聚乙烯醇、皂化度为80～100％的聚乙烯醇和皂化度为85～95％的聚乙烯醇。

改性的聚乙烯醇的例子包括通过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作为引入的改性基团；通过链转移反应改性的聚乙烯醇，如可以具有COONa、SH或C₁₂H₂₅作为引入的改性基团；和通过嵌段共聚改性的聚乙烯醇，如可以具有COOH、CONH₂、COOR或C₆H₅作为引入的改性基团。

适用的未改性的或改性的聚乙烯醇的聚合度可以为100～3,000。优选的聚乙烯醇的例子包括皂化度为80～100％的未改性的或改性的聚乙烯醇、皂化度为85～95％的未改性的或烷硫基-改性的聚乙烯醇和皂化度为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产物。在式(2)中，R¹代表未取代的烷基或具有丙烯酰基、甲基丙烯酰基或环氧基团中的至少一个的取代的烷基；W代表卤原子、烷基或烷氧基；X代表能够形成活性酯、酸酐或酰基卤的原子团；1是0或1；和n是0～4的整数。

(2)：

改性的聚乙烯醇的例子还包括式(3)代表的化合物和聚乙烯醇的产物。在式(3)中，X¹代表代表形成活性酯、酸酐或酰基卤的原子团；m是2～24的整数。

(3)：

可以用于与式(2)或(3)所代表的化合物反应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，如通过共聚改性、链转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记载在JPA No.hei 8-338913中的那些。

亲水性聚乙烯醇可以用于制备取向层，并且从硬化的观点来看，可以控制在亲水性聚乙烯醇中的水含量百分比。其百分比优选为0.4％～2.5％，更优选0.6％～1.6％。使用Karl Fischer法，通过使用市售水份含量测定仪，可以测量水含量。

取向层的厚度优选等于或小于10μm。

在其他实施方案中，第一光学各向异性层可以是含有至少一种没有液晶性的选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺的聚合物的层。折射率表现出各向异性的方向是表现出延迟的方向。关于苯环，垂直于π轨道的方向是折射率表现出各向异性的方向，并且是表现出延迟的方向。由于电子云如π云的定域化，表现出延迟。因此，苯环以任何倾斜角取向的层可以满足其中要求第一光学各向异性层具有的条件(2)～(4)。更具体地说，满足上述条件(2)～(4)的第一光学各向异性层可以如下制备：使用上述非液晶性聚合物制备聚合物膜，双轴拉伸，沿任何倾斜方向切割，然后双轴拉伸。

(第二光学各向异性层和第三光学各向异性层)

在本发明中，第二光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟(Re)满足0＜|Re(550)|≤40nm，其在波长550nm下的厚度方向延迟(Rth)满足0nm＜Rth(550)＜Δnd/2。在上述关系中，Δnd是液晶层的Δnd。优选地，第二光学各向异性层的Re(550)为0～40nm，更优选0～20nm。第二光学各向异性层的Rth(550)的优选范围随液晶层的Δnd值变化；但通常，第二光学各向异性层的Rth(550)优选是30～500nm，更优选60～300nm。

在本发明中，第三光学各向异性层在波长550nm下的面内延迟(Re)满足0＜|Re(550)|≤300nm，其在波长550nm下的厚度方向延迟(Rth)满足-100nm＜Rth(550)＜Δnd/2。在上述关系中，Δnd是液晶层的Δnd。优选地，第三光学各向异性层的Re(550)为30～300nm，更优选40～150nm。第三光学各向异性层的Rth(550)的优选范围随液晶层的Δnd值变化；但通常，第三光学各向异性层的Rth(550)优选是30～500nm，更优选30～300nm。

配置在液晶单元一侧的第二和第三光学各向异性层的Rth(550)之和优选至多为(液晶层的Δnd)/2。第二和第三光学各向异性层的Rth(550)之和的优选范围随液晶层的Δnd值变化；但通常，Rth(550)之和优选是250～650nm，更优选300～500nm。

没有第三光学各向异性层的液晶显示装置不能实现本发明的效果，即使该装置包括具有高Rth(550)(落入上述第二和第三光学各向异性层的Rth(550)之和的优选范围)的聚合物膜等作为第二光学各向异性层。此外，为了制备具有高Rth的聚合物膜，必须加入大量添加剂如延迟增强剂，但这会降低生产适应性，聚合物膜的雾度可能会增加，并且添加剂可能会渗出。

当配置在液晶单元一侧的第二光学各向异性层的Re不高于第三光学各向异性层的Re时，由于改善了视角特性而是优选的。优选地，在整个可见光范围内满足这一条件。

优选地，第二和第三光学各向异性层是透明聚合物膜，更具体地，是具有透明度等于或超过80％的透明聚合物膜。

用作第二或第三光学各向异性层的聚合物膜的例子包括纤维素酯的膜，如纤维素乙酸酯和纤维素二乙酸酯；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，由纤维素酯构成的膜是优选的，由纤维素低级脂肪酸酯制成的膜是更优选的。在本说明书中，术语“低级脂肪酸”是指任何C₆或更短的脂肪酸。特别地，纤维素乙酸酯(C2)、纤维素丙酸酯(C3)和纤维素丁酸酯(C4)是优选的。由纤维素乙酸酯制成的膜是特别优选的。还可以使用混合脂肪酸酯，如纤维素乙酸丙酸酯和纤维素乙酸丁酸酯。

其他已知的聚合物如聚碳酸酯和聚砜容易表现出双折射，然而，按照WO 00/26705小册子中的记载通过修饰分子可以控制它们表现出双折射。这些聚合物可以用作用于制备第二或第三光学各向异性层的膜的材料。

光学膜用作偏振元件的保护膜或延迟膜，优选的是乙酰化度为55.0～62.5％左右的纤维素乙酸酯膜用作聚合物膜。更优选地，乙酰化度为57.0～62.0％左右。乙酰化度是指纤维素单元单位质量所结合的乙酸量。

可以根据ASTM D-817-91(纤维素乙酸酯等的试验方法)的乙酰化度测量和计算来确定乙酰化度。

纤维素乙酸酯的粘均聚合度优选等于或大于250左右，更优选等于或大于290左右。根据凝胶渗透色谱测量的纤维素乙酸酯的分子量分布Mw/Mn(其中Mw是重均分子量；Mn是数均分子量)优选很窄。

具体而言，Mw/Mn的值优选为1.0～4.0左右，更优选1.0～1.65左右，再更优选1.0～1.6左右。

在纤维素乙酸酯中，纤维素的2-、3-和6-羟基可以不是均匀取代的，但6-位的取代度可以低。

对于用作第二光学各向异性层和第三光学各向异性层的聚合物膜，优选的是纤维素的6-位取代度与2-或3-位取代度相同或更高。

优选地，6-位取代度与2-、3-和6-位总取代度的比例为30～40％，更优选31～40％，再更优选32～40％。更优选地，6-位的取代度为至少0.88。可以通过NMR确定每个位置的取代度。

6-位高取代度的纤维素乙酸酯可以参考JPA No.hei 11-5851、段落[0043]～[0044]中记载的合成例1、段落[0048]～[0049]中记载的合成例2和段落[0051]～[0052]中记载的合成例3来合成。

用作第二或第三光学各向异性层的纤维素乙酸酯膜的双折射系数Δn＝nx-ny优选是0.00025～0.00088左右。用作第二或第三光学各向异性层的纤维素乙酸酯膜的厚度方向双折射系数{(nx+ny)/2-nz}nx-ny优选是0.00088～0.005左右。

优选地，在机器方向(纵向)和垂直于机器方向的方向上第二光学各向异性层和第三光学各向异性层的光弹性系数的绝对值至多为10×10^-12m²/N。

用作第二或第三光学各向异性层的纤维素乙酸酯膜可以包括至少一种延迟增强剂。增强剂的优选例子和其制备方法记载在JPA No.2000-154261和2000-111914中。

优选地，环烯烃共聚物(COC)膜、环烯烃聚合物(COP)膜和纤维素乙酸丙酸酯(CAP)膜用于第二和第三光学各向异性层。特别地，COC膜和COP膜具有低的透湿度，因此是有利的，因为几乎不受外部环境湿度的影响。特别地，COC膜或COP膜优选用于更接近偏振元件的第三光学各向异性层。这些膜是市售的，并且优选的是直接使用市售产品，或者如有需要，在拉伸等处理后作为第二和第三光学各向异性层。

(光学膜)

第一和第二光学各向异性层可以制备成一个连续的光学膜。下面说明光学膜的制备方法。

《卷状光学膜的制备方法》

可以根据以下步骤(1)～(4)的连续过程制备光学膜：

步骤(1)：在长度方向输送至少用于第二光学各向异性层的长连续聚合物膜，同时使用摩擦辊摩擦膜的表面或在膜表面上形成的取向膜表面。

步骤(2)：将含有液晶化合物的涂布液涂布到摩擦的表面上。

步骤(3)：干燥涂布在表面上的涂布液，在干燥的同时或之后，在不低于液晶化合物的液晶转变温度的温度下使液晶化合物分子取向，并固定取向形成第一光学各向异性层。

步骤(4)：卷取在第二光学各向异性层的聚合物膜上形成有第一光学各向异性层的长且连续的光学膜。

在该方法中，在不低于液晶转变温度的温度下使液晶化合物取向的步骤(3)中，优选的是，从不同于摩擦方向的方向吹到液晶化合物表面上的膜面风速满足下式(3)，并且在式(3)中，更优选地，V为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风速(m/sec)，η是在液晶化合物取向温度下液晶化合物层的粘度(cp)。

0＜V＜5.0×10^-3×η (3)

根据本发明的光学膜的制备方法，可以连续并稳定地制备光学膜，能够满足液晶化合物分子的分子对称轴的平均方向(即，第一光学各向异性层的分子对称轴的平均方向)不同于第二光学各向异性的面内慢轴(即，第二光学各向异性的长度方向)，进一步地，分子对称轴的平均方向和摩擦方向之间的角度基本上为0°，优选-2～2°，更优选-1～1°；并且该方法适于大规模生产。

当本发明的光学膜用于OCB模式液晶显示装置时，优选的是，光学膜与偏振元件以辊对辊(roll-to-roll)方式贴合，偏振元件上叠置有第三光学各向异性层用的聚合物膜的保护膜。作为步骤(1)中使用的膜，可以使用将要用作第二和第三光学各向异性层的聚合物膜的叠层，并且在步骤(2)～(4)中，可以制备长且连续的光学膜，包括第一、第二和第三光学各向异性层。长且连续的光学膜，即，第一、第二和第三光学各向异性层的叠层，以辊对辊方式与长且连续的偏振元件膜贴合。在使用本发明制备方法的实施方案中，各膜贴合在一起，使得第一光学各向异性层的取向轴(例如，摩擦轴)和偏振元件的透过轴之间的角度为40～50°，优选约45°。

此外，优选的是，上述光学膜的制备方法包括以下要求(a)～(d)中的任一个。这些步骤的细节记载在JPANo.hei 9-73081中。

(a)在上述步骤(2)中，使用具有可交联的官能团的可聚合液晶化合物，在上述步骤(3)中，使用光连续照射涂层，从而聚合可聚合液晶化合物并在取向态固化，随后连续进行步骤(4)。

(b)在上述步骤(1)中，用摩擦辊摩擦第二光学各向异性层或取向膜的表面，同时清洁除去灰尘。

(c)在步骤(2)之前，使第二光学各向异性层或取向膜的摩擦的表面清洁除去灰尘。

(d)在步骤(4)之前，通过连续测量形成的第一光学各向异性层的光学特性，检查膜。

下面更详细地说明步骤(1)～(4)。

[步骤(1)]

在步骤(1)中，使用摩擦辊摩擦在长度方向输送长且连续的光学各向异性层叠层的第二光学各向异性层的表面，或者在第二光学各向异性上形成的取向膜表面。

从处理适宜性和布寿命的观点来看，步骤(1)中所用的摩擦辊的直径优选为100～500mm，更优选200～400mm。

要求摩擦辊的宽度比输送的膜的宽度更宽，摩擦辊的宽度优选至少为膜宽度×2^1/2。

从防止灰尘的观点来看，摩擦辊的转速优选设置在低值；并且取决于液晶化合物的取向，转速优选为100～1,000rpm，更优选250～850rpm。

为了即使在摩擦辊的转速设置在低值时也能保持液晶化合物的取向，优选在摩擦中加热第二光学各向异性层或取向膜。从第二光学各向异性层或取向膜的膜表面温度的观点来看，加热温度优选为(膜材料的Tg-50℃)～(膜材料的Tg+50℃)。当使用聚乙烯醇的取向膜时，适合的是控制摩擦中的环境湿度。优选地，25℃下的相对湿度为25～70％RH，更优选30～60％RH，再更优选35～55％RH。

从生产性的观点来看和从液晶化合物的取向的观点来看，光学各向异性层叠层的输送速度优选为10～100m/min，更优选15～80m/min。为输送膜，可以利用现有用于输送膜的各种装置，并且输送方法没有特别限制。

通过将材料如上述聚乙烯醇溶解在水和/或有机溶剂中制备的涂布液涂布到第二光学各向异性层的表面上，然后干燥，可以形成取向膜。形成取向膜可以在一系列步骤之前进行，并且可以在该方法中输送长且连续的第二光学各向异性层的同时，在其表面上连续形成取向膜。

[步骤(2)]

在步骤(2)中，将含有液晶化合物的涂布液涂布到摩擦的表面上。用于制备形成第一光学各向异性层的涂布液的溶剂优选为有机溶剂。有机溶剂的例子包括酰胺(例如，N，N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如，二甲基亚砜)、杂环化合物(例如，吡啶)、烃(例如，苯和己烷)、烷基卤化物(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，四氢呋喃和1，2-二甲氧基乙烷)。优选的是烷基卤化物和酮。两种或多种溶剂可以组合使用。

为形成高度均匀的第一光学各向异性层，适合的是涂布液的表面张力至多为25mN/m，更优选至多22mN/m。

为制备具有低表面张力的第一光学各向异性层，至少一种表面活性剂或氟化合物可以加到用于制备第一光学各向异性层的涂布液中。这种添加剂的优选例子包括含氟聚合物，例如包括衍生于下示化合物(i)的重复单元和衍生于下示化合物(ii)的重复单元的含有氟脂肪族基团的共聚物。

(i)下示式(4)代表的含有氟脂肪族基团的单体，和

(ii)聚(氧亚烷基)丙烯酸酯和/或聚(氧亚烷基)甲基丙烯酸酯：

(4)

在式(4)中，R1代表氢原子或甲基；X代表氧原子、硫原子或-N(R²)-；m是1～6的整数；n是2～4的整数。R²代表氢原子或C_1-4烷基。

加到用于制备第一光学各向异性层的涂布液中的含氟聚合物的重均分子量优选约3,000～100,000，更优选约6,000～80,000。

相对于没有溶剂的涂布组合物的总质量计，加到含有液晶作为主要成分的涂布组合物中的含氟聚合物的量优选为0.05～8质量％，更优选0.01～1质量％，再更优选0.05～0.5质量％。当含氟聚合物的量小于0.05质量％时，不能获得充分效果；当含氟聚合物的量大于8质量％时，不能完全干燥涂层或者获得没有降低质量的优异光学膜，如延迟均匀性。

可以使用任何已知方法(例如，金属棒涂布法、挤出涂布法、直接凹版涂布法、逆凹版涂布法和浸渍涂布法)将涂布液涂布到摩擦的表面上。可以基于第一光学各向异性层的所需厚度适宜地决定涂布量。

[步骤(3)]

在步骤(3)中，在涂布在表面上的涂布液干燥的同时或之后，在不低于液晶转变温度的温度下使液晶化合物取向，并固定取向态形成第一光学各向异性层。通过加热干燥或在干燥之后加热，液晶化合物可以所需方式取向。

可以考虑涂布液中所用溶剂的沸点以及第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和取向膜的材料，来确定干燥温度。可以根据所用液晶化合物的液晶相/固相转变温度来确定液晶化合物的取向温度。

当使用盘状液晶化合物时，取向温度优选为70～300℃，更优选70～170℃。

液晶态的粘度优选为10～10,000cp，更优选100～1,000cp。

当粘度过小时，在取向时涂布液受吹风的影响更大，并且对于连续生产，需要对吹风进行极精确的速度/方向控制。另一方面，当粘度较高时，涂布液几乎不受吹风的影响，但液晶取向速度变慢，使生产性大大下降。

通过液晶化合物的分子结构可以适宜控制液晶层的粘度。优选使用的方法是通过使用适量的上述添加剂(特别是纤维素聚合物)和胶凝剂，将粘度控制到所需水平。

可以通过向层送入预定温度的暖风或使层通过保持在预定温度的加热室输送，来进行加热。

优选的是，从不同于摩擦方向的方向吹到液晶化合物层上的膜面风速按下式(3)控制。在下式(3)中，V是吹到液晶化合物表面上的膜面风速(m/sec)，η是在液晶化合物取向温度下液晶化合物层的粘度(cp)。

0＜V＜5.0×10^-3×η (3)

进一步地，固定取向的液晶化合物，同时保持在取向态，从而形成第一光学各向异性层。可以通过冷却到化合物的固相转变点或通过聚合来固定液晶化合物。优选地，通过聚合进行固定。聚合包括使用热聚合引发剂的热聚合和使用光聚合引发剂的光聚合。光聚合是优选的。

光聚合引发剂的例子包括α-羰基化合物(记载于美国专利No.2,367,661和2,357,670)、偶姻醚(记载于美国专利No.2,448,828)、α-烃-取代的芳香族偶姻化合物(记载于美国专利No.2,722,512)、多核醌化合物(记载于美国专利No.3,046,127和2,951,758)、三芳基咪唑二聚体和p-氨基苯基酮的组合(记载于美国专利No.3,549,367)、吖啶化合物和吩嗪化合物(记载于JPA shyo No.60-105667和美国专利No.4,239,850)和噁二唑化合物(记载于美国专利No.4,212,970)。

光聚合引发剂的用量优选相对于涂布液固形物为0.01～20％，更优选0.5～5％。

用于聚合液晶分子的照射优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm²～50J/cm²，更优选20～5000mJ/cm²，再更优选100～800mJ/cm²。可以在加热下进行照射以加速光聚合反应。

为促进光聚合，可以在加热下用光照射各层。通过使利用第一光学各向异性层形成用的涂布液涂布的第二光学各向异性层(和第三光学各向异性层)经过输送线来进行光照射，其中至少一个光源配置在输送线的上下左右任一位置。

在步骤(4)之前，可以在步骤(3)中形成的第一光学各向异性层上形成保护膜。例如，预先制备的保护层的膜可以连续叠置在作为长且连续的膜形成的第一光学各向异性层的表面上。

在步骤(4)中，卷曲带有第一光学各向异性层的长且连续的叠层。通过将具有第一光学各向异性层的连续输送的第二光学各向异性层和第三光学各向异性层绕圆柱芯缠绕，可以进行卷曲。

步骤(4)中得到的光学膜呈卷状，因此即使在大规模制造时也易于处理。可以按原样保存和输送。

关于制备方法的步骤条件和适用的装置的细节，可以参照JPA No.hei9-73081中记载的条件和装置。

(椭圆偏振片)

在本发明中，可以使用通过在偏振元件上叠置第一、第二和第三光学各向异性层制备的椭圆偏振片。椭圆偏振片的制备可以如下：将第三光学各向异性层叠置在偏振元件上，制备第一偏振器；和制备第一光学各向异性层和第二光学各向异性层的光学膜叠层。使用粘合剂将第一偏振器和光学膜叠层贴合在一起，使得第三光学各向异性层能够面对第二光学各向异性层。可选择地，椭圆偏振片的制备还可以如下：制备第一、第二和第三光学各向异性层的光学膜叠层，使用粘合剂贴合到偏振元件上，其中第三光学各向异性层面对偏振元件。椭圆偏振片可以被制备成长且连续的板，然后在实际使用之前切割成具有所需形状的片。

椭圆偏振片不仅具有偏振功能，而且具有优异的光学补偿功能，并且可以容易地组装到液晶显示装置中。此外，第三光学各向异性层的聚合物膜可以用作偏振元件的保护膜，因此，板状结构有助于减小液晶显示装置的厚度。

(偏振元件)

线性偏振膜可以选自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结剂中取向，从而具有偏振能力。碘或二色染料分子可能沿着粘结剂分子取向，或者碘分子可以以与液晶相同方式自己聚集并在一个方向取向。

通常，通过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渍聚合物膜，来制备市售偏振膜。

通常，碘或二色染料的分子可以从膜表面进入聚合物膜，并可以分散在膜表面约4μm厚度(从膜两侧约8μm厚度)的区域中。为了获得充分的偏振能力，需要使用厚度不小于10μm的偏振膜。通过溶液的碘化物或二色染料浓度、溶液温度或浸泡时间，可以在优选范围内调节浸透度。

厚度不大于市售偏振膜(约30μm)的厚度，更优选不大于25μm，再更优选不大于20μm。当厚度不大于20μm的偏振膜用在17-英寸液晶显示器中时，没有观察到漏光。

偏振膜可以包括交联的粘结剂。自交联的聚合物可以用作粘结剂。可以通过光、热或pH变化在聚合物的官能团之间进行反应来制备偏振膜。可以使用的交联剂是具有高反应活性的化合物。

通过涂布到基板上之后，加热含有聚合物或聚合物与交联剂的混合物的涂布液，可以进行交联反应。加热步骤可以在制备偏振膜过程结束之前的任何时间进行，只要可以获得具有良好耐久性的最终产品。

偏振膜中用作粘结剂的聚合物可以是本身自交联的聚合物或通过交联剂交联的聚合物。

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-羟甲基丙烯酰胺)、聚乙烯基甲苯、氯磺化的聚乙烯、硝基纤维素、氯化的聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、聚(乙酸乙烯酯)、聚乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯和聚碳酸酯；和它们的共聚物(例如，丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/马来酰亚胺共聚物、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物和乙烯基乙酸酯/氯乙烯共聚物)。还可以使用硅烷偶联剂。

在这些聚合物中，水溶性聚合物(例如，聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇)是优选的。明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是更优选的，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是再更优选的.

本发明中使用的改性或未改性的聚乙烯醇的皂化度优选是70～100％，更优选80～100％，再更优选95～100％。本发明中使用的聚乙烯醇的聚合度优选是100～5000。

改性的聚乙烯醇的例子包括通过共聚、链转移或嵌段聚合改性的那些。通过共聚改性的改性剂基团的例子包括-COONa、-Si(OX)₃(其中X是氢原子或烷基)、-N(CH₃)₃·Cl、-C₉H₁₉、-COO、-SO₃Na和-C₁₂H₂₅。通过链转移改性的改性剂基团的例子包括-COONa、-SH和-SC₁₂H₂₅。

本发明中使用的改性的聚乙烯醇的聚合度优选是100～3000。本发明中使用的改性的聚乙烯醇的优选例子包括JPANo.hei8-338913和hei9-152509中记载的那些。其中，皂化度为85～95％的未改性的或改性的聚乙烯醇是特别优选的。可以使用未改性的或改性的聚乙烯醇的两种或更多种的组合。

交联剂的例子记载在美国再颁专利No.23297中。硼化合物(例如，硼酸或焦硼酸盐)可以用作交联剂。按粘结剂的质量计，交联剂的加入量优选为0.1～20质量％，更优选0.5～15质量％。当其量落入该范围内时，可以获得碘和二色染料分子的良好取向能力以及良好的耐湿热性。在交联反应终止后，偏振膜可以含有一定量的未反应的交联剂。偏振膜中残余交联剂的量优选不大于1.0质量％，更优选不大于0.5质量％。当其量落入该范围内时，即使偏振膜长期使用或长期放置在高温高湿气氛中时，偏振度也不会下降。

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。二色染料优选选自水溶性的染料。二色染料优选具有亲水性基团(例如，磺基、氨基或羟基)。

二色染料的更具体例子包括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。

本发明中使用的二色染料详细记载在JPA No.hei 1-161202、hei1-172906、hei 1-172907、hei 1-183602、hei 1-248105、hei 1-265205和hei7-261024中。

二色染料可以游离酸或盐(例如，碱金属盐、铵盐和胺盐)的形式使用。通过使用两种或更多种类型的二色染料可以制备各种色调的偏振膜。偏振膜或板可以包括化合物、染料或二色染料，配置成使得它们的透过轴彼此垂直，从而可以提供黑色状态。这种偏振膜或板具有优异的单板透过率和偏振率，并且是优选的。

偏振膜优选制备如下：沿纵向方向(MD方向)拉伸聚合物膜，然后用碘和二色染料染色。

根据拉伸方法，拉伸比优选为2.5～30.0，更优选3.0～10.0。可以在干燥气氛中进行拉伸过程，换句话说，干拉伸。或者，可以在水中浸渍的同时进行拉伸过程，换句话说，湿拉伸。对于干拉伸，拉伸比优选为2.5～5.0，对于湿拉伸，拉伸比优选为3.0～10.0。拉伸过程可以分为多个步骤，包括倾斜拉伸步骤。通过分为多个步骤，即使拉伸比较高，也可以均匀拉伸。在倾斜拉伸步骤之前，可以略微进行宽度方向的拉伸或长度方向的拉伸(可以防止宽度方向收缩的程度)。这种拉伸可以拉幅机拉伸的方式进行，分别在左边和右边使用双轴拉伸步骤。可以根据常用的成膜方法进行双轴拉伸。

优选地，在偏振膜的两个表面上，配置保护膜，并且配置作为保护膜之一的光学补偿膜，其可以是卷状膜的一部分，包括第一、第二和第三光学各向异性层。这种叠层的例子包括保护膜/偏振膜/第三光学各向异性层/第二光学各向异性层/第一光学各向异性层、保护膜/偏振膜/第三光学各向异性层/第二光学各向异性层/取向层/第一光学各向异性层。

然而，本发明中使用的偏振片不限于上述例子，可以贴合第一光学各向异性层的表面和偏振膜的表面。

可以使用粘合剂使各表面相互贴合。粘合剂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、羧基或氧亚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优选的。

干粘合剂层的厚度优选是0.01～10μm，更优选0.05～5μm。

为增强对比度，本发明的液晶显示装置中使用的偏振元件优选表现出较高透过率值和较高的偏振度。

对于波长550nm的光，本发明中使用的偏振元件的透过率值优选是30～50％，更优选35～50％，再更优选40～50％。

对于波长550nm的光，本发明中使用的偏振元件的偏振度优选是09～100％，更优选95～100％，再更优选99～100％。

(抗反射层)

本发明的液晶显示装置在显示面侧上的偏振元件的更外侧可以具有抗反射层。偏振片在显示面侧上的表面上可以包括抗反射层，并且抗反射层还可以用作在显示面侧上的偏振元件的保护层。

从防止由于液晶显示装置的视角变化而发生的颜色迁移的观点来看，优选的是，抗反射层的内部雾度至少为50％。它们的优选例子记载在JPA No.2001-33783、2001-343646、2002-328228中。

(前散射层)

本发明的液晶显示装置在显示面侧上可以具有在偏振元件外侧的前散射层。当视角在垂直和水平方向倾斜时，前散射层有助于改善视角特性。在抗反射层配置在显示面侧上的偏振元件外侧的实施方案中，前散射层表现出特别高的效果。前散射层可以由分散在粘结剂中的微粒组合物形成。微粒可以是无机微粒或有机微粒。优选地，粘结剂和微粒之间的折射率差为0.02～0.20左右。前散射层还可以具有硬涂层功能。关于本发明中使用的前散射层，可以参照JPA No.hei 11-38208，其中具体定义了前散射系数；JPANo.2000-199809，其中透明树脂和微粒的相对折射率具体定义在特定范围内；和JPANo.2002-107512，其中雾度值规定为至少40％。

实施例

下面通过实施例更详细地说明本发明。在本发明的精神内，实施例中所示的材料、试剂、用量、比例和操作可以适宜地改变。因此，应该理解，本发明不限于这些具体例子。

1.实施例1

1.-1形成第三光学各向异性层

<制备纤维素乙酸酯溶液A>

将以下组分置于混合槽中，加热下搅拌，溶解各成分，从而制备纤维素乙酸酯溶液A。

纤维素乙酸酯溶液A的组成

·乙酰化度60.9％的纤维素乙酸酯 100质量份

·三苯基磷酸酯 7.8质量份

·联苯基二苯基磷酸酯 3.9质量份

·二氯甲烷 300质量份

·甲醇 45质量份

将4质量份的乙酰化度60.9％(棉绒)的纤维素乙酸酯、25质量份的下示延迟增强剂、0.5质量份的氧化硅微粒(平均粒径：20nm)、80质量份的二氯甲烷和20质量份的甲醇放入另一个混合槽中，加热下搅拌，制备延迟增强剂溶液。

延迟增强剂：

将34.4质量份的延迟增强剂溶液与470质量份的纤维素乙酸酯溶液A混合，充分搅拌制备浓液。延迟增强剂与纤维素乙酸酯的质量比为6.5％。从带上剥离残余溶剂量为35质量％的膜，然后在140℃温度下，使用拉幅机在保持未拉伸的状态下输送膜，然后除去夹子，膜在130℃下干燥45秒，从而形成膜形式的第三光学各向异性层。这样形成的第三光学各向异性层的残余溶剂量为0.2质量％，其厚度为92μm。

<光学特性的测定>

使用自动双折射计KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)测定第三光学各向异性层在波长550nm下的Re值。使用面内慢轴作为倾斜轴，测定+40°或-40°倾斜角下的Re。结果示于表1。

使用膜厚和慢轴方向的折射率nx作为参数，计算快轴方向的折射率ny和厚度方向的折射率nz，使其符合测定数据Re(550)、Re[+40°]和Re[-40°]，从而求得Rth。结果示于表1。

1.-2形成第二光学各向异性层

<制备纤维素乙酸酯溶液B>

将以下组分置于混合槽中，加热下搅拌，溶解各成分，从而制备纤维素乙酸酯溶液B。

纤维素乙酸酯溶液B的组成

·乙酰化度60.9％的纤维素乙酸酯 100质量份

·三苯基磷酸酯 7.8质量份

·联苯基二苯基磷酸酯 3.9质量份

·二氯甲烷 300质量份

·甲醇 45质量份

将18.5质量份的上述延迟增强剂溶液与470质量份的纤维素乙酸酯溶液B混合，充分搅拌制备浓液。延迟增强剂与纤维素乙酸酯的质量比为3.5％。从带上剥离残余溶剂量为35质量％的膜，然后在140℃温度下，使用拉幅机以38％的拉伸比拉伸膜，然后除去夹子，膜在130℃下干燥45秒，从而形成膜形式的第二光学各向异性层。这样形成的纤维素乙酸酯膜的残余溶剂量为0.2质量％，其厚度为88μm。

<光学特性的测定>

使用自动双折射计KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)测定由此形成的第二光学各向异性层在波长550nm下的Re值。使用面内慢轴作为倾斜轴，测定+40°或-40°倾斜角下的Re。结果示于表1。

1.-3形成第一光学各向异性层

<第二光学各向异性层的皂化>

将1.5N氢氧化钠的异丙醇溶液以25ml/m²的量涂布在上面制备的第二光学各向异性层的一个表面上，然后在25℃下放置5秒，用流水洗涤10秒，然后将25℃的空气吹到膜表面上使其干燥。按此方式，仅使第二光学各向异性层的一个表面皂化。

<形成取向膜>

在皂化的第二光学各向异性层的一个表面上，使用#14线棒涂布器将下述组成的取向膜用涂布液以24ml/m²的量涂布。使用60℃的热风干燥60秒，然后使用90℃的热风干燥150秒。

接下来，从第二光学各向异性层的拉伸方向(几乎与慢轴方向相同)的45°方向，摩擦形成的膜。

取向膜用的涂布液的组成

·下示改性的聚乙烯醇 10质量份

·水 371质量份

·甲醇 119质量份

·戊二醛(交联剂) 0.5质量份

改性的聚乙烯醇：

<制备第一光学各向异性层的方法1>

将91质量份的下示盘状化合物、9质量份的环氧乙烷-改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360，Osaka Organic Chemical)、0.5质量份的纤维素乙酸丁酸酯(CAB531-1，Eastman Chemical)、3质量份的光聚合引发剂(Irgacure907，Ciba-Geigy)和1质量份的增感剂(Kayacure DETX，Nippon Kayaku)溶解在204.0质量份的甲基乙基酮中，制备涂布液。

使用#3.2线棒，将涂布液以5.52ml/m²的量涂布在取向膜上。将其安装在金属框架上，在恒温槽中于130℃下加热2秒，从而使盘状化合物取向。

接下来，在90℃下使用120W/cm的高压水银灯，用紫外线照射4分钟，从而聚合盘状化合物。然后，放置冷却到室温。按此方式，形成第一光学各向异性层，从而制备光学膜。

盘状液晶化合物：

使用自动双折射计KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments)测定这样形成的第一光学各向异性层在波长550nm下的Re值。

使用面内慢轴作为倾斜轴，测定+40°或-40°倾斜角下的Re、Re[+40°]和Re[-40°]。结果示于表1。

1.-4制备椭圆偏振片

由拉伸的聚乙烯醇膜吸收碘，形成偏振膜。接下来，将形成的光学膜的第三光学各向异性层侧使用聚乙烯醇粘合剂贴合到偏振膜的一侧。配置它们，使得第三光学各向异性层的慢轴可以平行于偏振膜的透过轴。接下来，将第三光学各向异性层的表面使用粘合剂贴合到光学膜的第二光学各向异性层的表面上，从而制备包括偏振器、第三光学各向异性层(TAC膜)、第二光学各向异性层(TAC膜)和第一光学各向异性层(由液晶组合物形成的光学各向异性层)的叠层。

按上述相同方式皂化纤维素三乙酸酯膜(Fujitac TD80UF，FUJIFILM)，并且使用聚乙烯醇粘合剂，将其贴合到偏振膜的相对侧(未贴合第三光学各向异性层的那侧)。按此方式，制备椭圆偏振片。

1.-5制备弯曲取向的液晶单元

在具有ITO电极的玻璃基板上，形成聚酰亚胺膜作为取向膜，摩擦取向膜。组合这样得到的两块玻璃基板，使得它们的摩擦方向彼此平行，单元间隙为6.8μm。将Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132，Merck)注入单元间隙，从而制造弯曲取向的液晶单元A。液晶单元A的Δnd为约950nm。

1.-6制备液晶显示装置结构

组合上述弯曲取向的液晶单元A和上述一对偏振器，构造液晶显示装置。

液晶单元A和一对偏振器配置如下：偏振器的第一光学各向异性层和液晶单元A的基板彼此面对，液晶单元的摩擦方向与面对液晶单元的第一光学各向异性层的摩擦方向反平行。

这样形成的液晶单元A夹在其间，将偏振器贴合到其他透明基板的观察者侧和背光侧。

这些配置如下：偏振器的第一光学各向异性层面对透明基板，液晶单元A的摩擦方向与面对液晶单元的第一光学各向异性层的摩擦方向反平行。按此方式，构造液晶单元A的大小为20英寸的液晶显示装置。

1.-7液晶显示装置的评价

评价这样构造的液晶显示装置的生产适应性、透过率和对比度视角。

<评价生产适应性>

根据以下评价标准，使用雾度计(NDH2000，Nippon Denshoku)评价液晶显示装置的生产适应性。

评价标准

A：雾度极低。

B：雾度低。

C：雾度平均。

D：雾度高。

<评价对比度视角>

在25℃和60％RH的环境中，将构造的液晶显示装置安装到背光上，将55Hz方波电压施加到弯曲取向的液晶单元上。

控制电压水平，使用亮度计(BM-5，TOPCON)测定给出最低黑亮度(正面亮度)的电压。

接下来，使用同样亮度计，测定面板中心的黑亮度和白亮度(正面亮度)，基于以下评价标准评价对比度视角。结果示于表1。

评价标准

A：优异。

B：良好。

C：平均。

D：差。

<评价视角边缘>

跟踪相对于膜的Re和Rth波动的视角(CR＞10)波动。基于比较例4(现有技术，具有两个光学各向异性层)，根据以下标准评价样品。结果示于表1。

评价标准

A：比比较例4更好。

B：与比较例4相当。

C：比比较例4差一点。

D：比比较例4差很多。

2.实施例2～9

按与实施例1相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，用具有表1所示性能的TAC膜代替用作第二光学各向异性层的TAC膜和/或用作第三光学各向异性层的TAC膜。

通过改变双轴拉伸处理的条件控制TAC膜的Re和Rth。

3.实施例10

按与实施例1相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，用下示的棒状液晶NG-1代替第一光学各向异性层的盘状液晶，用具有表1所示性能的TAC膜代替用作第二光学各向异性层的TAC膜和用作第三光学各向异性层的TAC膜。

NG-1

4.比较例1～4

<比较例1和2>

按与实施例1相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，第一光学各向异性层未满足上述条件(3)或(4)，并且具有表2所示性能的TAC膜用于第二和第三光学各向异性层。

<比较例3>

按与实施例1相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，未满足上述条件(5)的TAC膜用于第二光学各向异性层。

<比较例4>

按与实施例1相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，未使用满足上述条件(6)的用于第三光学各向异性层的TAC膜，并且具有表2所示性能的TAC膜用于第二光学各向异性层。

表1

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

表1(续)

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

^*4棒状液晶化合物

表2

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

从表1中的结果，可以理解的是，实施例1～10的OCB模式液晶显示装置均具有良好的生产适应性，并且视角特性和视角边缘均良好。特别是，可以理解的是，当第二和第三光学各向异性层的Rth之和小于液晶层的Δnd/2时，可以更为改善视角特性和视角边缘。实施例1中的视角特性和视角边缘均比表2的比较例(第一光学各向异性层未满足上述条件(3)或(4)的比较例1和2；第二光学各向异性层未满足条件(5)的比较例3；和不具有满足条件(6)的第三光学各向异性层的比较例4)优异。关于第二和第三光学各向异性层，已经证实，在其中各层是单层或各层是多个叠层的任何情况下，本发明的效果均没有变化。

5.其他实施例

以与上述方法相同的方式分别制备椭圆偏振片和包括偏振片的OCB模式液晶显示装置，除了根据以下制备第一光学各向异性层的方法2制备各个第一光学各向异性层。

<制备第一光学各向异性层的方法2>

通过在242Kg甲基乙基酮中溶解以下所示的各成分制备涂布液。

·液晶化合物(1) 91.0质量份

·液晶化合物(1) 9.0质量份

·环氧乙烷-改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯

(V#360，Osaka Organic Chemical) 9.0质量份

·下示的含有氟脂肪族基团的聚合物 1.0质量份

·光聚合引发剂(Irgacure 907，Ciba-Geigy) 3.0质量份

·增感剂(Kayacure DETX，Nippon Kayaku) 1.0质量份

使用B型粘度计(BL型，Tokyo Keiki Kogyo Co.，Ltd.制造)测量所得涂布液的粘度，为2.0mPa·s。

使用#2.8线棒，将涂布液涂布在取向层的表面上。涂布量为4.8mL/m²。将其贴付在金属框架上，在恒温浴中于120℃下加热90秒，从而使液晶分子取向。接下来，在80℃下使用120W/cm的高压水银灯，用紫外线照射1分钟，从而聚合盘状化合物的分子。然后，得到光学各向异性层。

下表中未提到的组分与上述那些相同。

^*1：记载于JPA No.2001-166144

^*2：记载于JPA No.2006-76992

^*3：记载于JPA No.2007-2220

根据上述方法制备的液晶显示装置No.1～8获得了与表1所示实施例几乎相同的结果。

6.实施例12～16

按与上述实施例相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，具有下表3所示性能的TAC膜、COP膜(环烯烃共聚物膜(Mitsui Chemical的商品名，Apel)，通过任选地拉伸制得的膜、COC膜(降冰片烯膜(JSR的商品名，Arton)，通过任选地拉伸制得的膜、CAP膜(通过拉伸纤维素乙酸丙酸酯膜制备)用作第二和第三光学各向异性层。它们放置在高温高湿条件下，检查显示不均匀性，从而评价耐久性。“A”指根本没观察到不均匀性；“B”指观察到有一些但可忽略的不均匀性；“C”指观察到不均匀性；“D”指观察到显著的不均匀性。

7.比较例5～8

按与上述实施例相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置，然而，省略满足条件(6)的第三光学各向异性层。

表3

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

表3(续)

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

从表3中的结果，可以理解的是，与比较例(省略满足条件(6)的第三光学各向异性层)相比，实施例12～16的液晶显示装置的视角特性和视角边缘均优异。进一步地，可以理解的是，其中COP膜或COC膜用于第三光学各向异性层的实施例13～15的装置耐久性优异。

在比较例6和8中，为了使第三光学各向异性层的Rth可以由第二光学各向异性层补偿而使用具有高Rth的第二光学各向异性层，从而确保(Rth₂+Rth₃)与实施例在相同水平，含有大量延迟增强剂的聚合物膜必须用于第二光学各向异性层；但是在比较例中，已知的是添加剂会增大膜的雾度，从而降低生产适应性。

8.实施例17～21，比较例9～12

按与液晶单元A相同方式制备各种不同液晶单元，然而，液晶层的厚度变化，因此液晶层具有表4所示的不同值Δnd。使用这些液晶单元和使用表4所示的用于第二和第三光学各向异性层的聚合物膜，按与上述实施例相同方式制备和评价OCB模式液晶显示装置。此外，根据以下方法测定各装置的透过率。

<透过率的测定>

使用亮度计(BM-5，TOPCON)，测量每个制备的液晶显示装置的亮度，从而评价透过率。评价结果示于表4。

评价标准

A：最亮。

B：亮。

C：平均。

D：暗。

表4

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

表4(续)

^*1第一光学各向异性层

^*2第二光学各向异性层

^*3第三光学各向异性层

从表4中的结果，可以理解的是，实施例17～21的液晶显示装置的视角特性和视角边缘均优异，并且它们都具有高透过率。

另一方面，比较例9和10的装置具有低透过率，因为Δnd不超过500nm。比较例11和12的装置与实施例中的那些在视角特性、视角边缘和透过率方面相当；但是，第二光学各向异性层的Rth必须至少为350nm，以补偿Δnd超过1300nm的液晶层。已知的是，当在TAC膜中实现超过300nm的Rth时，膜的表面条件差(膜厚不均匀)，并且膜的生产适应性降低。

9.制备前散射层用的涂布液

在上述实施例构造的液晶显示装置中，根据以下方法使前光散射层形成在配置在显示面侧上的偏振器的显示面侧上，从而装置的视角特性可以进一步改善。

将100质量份的含有二氧化硅超微粒分散体的硬涂液(DeSolite Z7526，JSR，折射率1.51)、25质量份的交联的聚苯乙烯珠(Soken Chemical’sXS130H，粒径1.3μm，折射率1.61)和6质量份的交联的聚苯乙烯珠(SokenChemical’s XS350H，粒径3.5μm，折射率1.61)在甲基乙基酮/甲基异丁基酮(20/80质量比)中混合，制备固体含量为45％的涂布液。

将涂布液涂布在配置在显示面侧上的偏振器的外保护膜(市售的纤维素三乙酸酯膜(Fujitac TD80UF，FUJIFILM))的表面上，其量使得干膜厚度为4.0μm，然后干燥溶剂，使用160W/cm气冷金属卤化物灯(Eyegraphics)，用照度400mW/cm²和照射量300mJ/cm²的紫外线照射，从而固化涂层，形成前散射层。由于前散射层作用的原因，实施例的液晶显示装置的视角特性可以进一步改善。

工业实用性

本发明的液晶显示装置具有高生产适应性，确保适合的视角并具有高透过率，因此有利地用于汽车导航系统、仪器面板、后排座椅的游戏用具和顶置式显示器等。

Claims

1.一种液晶显示装置，其包含：

液晶单元，所述液晶单元包含一对透明基板和置于所述一对透明基板之间的包含液晶分子的液晶层；和

并满足以下条件(1)～(6)：

(2)所述第一光学各向异性层包括在由取向轴确定的方向上取向并在取向态固定的分子，并且所述取向轴和所述一对偏振元件中任一个的透过轴在同一个面内投影的投影轴之间的角度为40°～50°；

(3)所述第一光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)为20～50nm；

当满足Re[+40°]＞Re[-40°]时，

3≤Re[+40°]/Re[-40°]≤20 (II)

当满足Re[+40°]＜Re[-40°]时，

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学各向异性层的法线和相对于第一光学各向异性层的面内延迟的慢轴为90°的面内方向的同一面内；

(5)所述第二光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤40nm，其在波长550nm的厚度方向延迟(Rth)满足0nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2；

(6)所述第三光学各向异性层在波长550nm的面内延迟(Re)满足0＜|Re|≤300nm，其在波长550nm的厚度方向延迟(Rth)满足-100nm＜Rth＜(液晶层的Δnd)/2。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一、第二和第三光学各向异性层中的至少一个包括两层以上的光学各向异性层。

3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中配置在所述液晶单元一侧的第二和第三光学各向异性层的Rth之和不超过所述液晶层的Δnd。

4.如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其中配置在所述液晶单元一侧的第二光学各向异性层在波长550nm的Re不超过第三光学各向异性层在波长550nm的Re。

5.如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示装置，其中所述第一光学各向异性层包括以混杂取向态固定的盘状液晶和/或棒状液晶。

6.如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示装置，其中所述第一光学各向异性层包括选自聚酰胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺的至少一种非液晶聚合物。

7.如权利要求1～6中任一项所述的液晶显示装置，其中所述第二和第三光学各向异性层中的至少一个是纤维素酰化物膜、环烯烃共聚物(COC)膜或环烯烃聚合物(COP)膜。

8.如权利要求1～7中任一项所述的液晶显示装置，其中所述液晶单元是弯曲取向模式或垂直取向模式的液晶单元。

9.如权利要求1～8中任一项所述的液晶显示装置，其中所述第一、第二和第三光学各向异性层和所述偏振元件一体配置为椭圆偏振片。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其中通过以辊对辊方式贴合所述偏振器和第三光学各向异性层的卷状叠层与第一和第二光学各向异性层的卷状叠层制备所述椭圆偏振片。

11.如权利要求1～10中任一项所述的液晶显示装置，其还包括在配置于显示侧上的所述偏振元件外侧上的前散射层。