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CN1764867A - 使用聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器 - Google Patents

使用聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器 Download PDF

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CN1764867A
CN1764867A CNA2005800000299A CN200580000029A CN1764867A CN 1764867 A CN1764867 A CN 1764867A CN A2005800000299 A CNA2005800000299 A CN A2005800000299A CN 200580000029 A CN200580000029 A CN 200580000029A CN 1764867 A CN1764867 A CN 1764867A
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Abstract

本发明提供一种具有良好视角特性的垂直排列型液晶显示器(VA－LCD)，其含有具负介电各向异性(Δε＜0)的液晶。在该VA－LCD中，聚降冰片烯基的聚合物薄膜用作上偏振板和/或下偏振板的保护膜和/或负C－板延迟膜。因而，可以实现正视角和斜视角的高对比特性，并且可最小化斜视角的颜色变化。

Description

使用聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种具有良好视角特性的液晶显示器(LCD)。更特别地，本发明涉及一种包括具有负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的垂直排列型LCD(VA-LCD)。
背景技术
用在普通液晶显示器(LCDs)的负C板补偿膜在美国专利No.4,899,412中被公开。负C板补偿膜的主要功能是用于补偿不施加电压下的垂直排列型LCDs(VA-LCDs)的黑暗状态(black state)。但是，仅包括负C板补偿膜的VA-LCDs由于不完全的视角补偿而在斜角处存在漏光的缺点。
负C板补偿膜与A板补偿膜的结合在美国专利No.6,141,075中被公开。根据该专利所公开的技术，获得了不施加电压下的对VA-LCDs黑暗状态的良好视角补偿。但是，对于完全的补偿，对正视角和斜视角的对比特性的增强及颜色变化都有要求。
发明内容
考虑到这些问题，本发明提供一种垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)，其包括具有负介电各向异性(Δε＜0)的液晶和可增强视角特性的用于视角补偿的偏振板。即使没有薄膜拉伸过程，该偏振板使用在其厚度方向具有负双折射的聚降冰片烯基的聚合物薄膜，仍可进行宽视角的光学补偿。因而，实现了正视角和斜视角的较高对比特性，及可最小化斜视角的颜色变化。
根据本发明的技术方案，提供一种其包括至少一个在垂直排列面板和偏振板之间的未拉伸的透明膜的VA-LCD，其中VA-LCD的总厚度延迟值(R总)定义为：
R总＝R-C+RVA，
30nm≤R总(＝RVA+R-C)≤180nm，
其中R-C是负C板型延迟膜的总厚度延迟值，被定义为：
R-C＝(偏振板内保护膜的厚度延迟值)+(双轴A板的厚度延迟值)+(负C板的厚度延迟值)；
RVA是垂直排列面板的延迟值；和
R总是RVA与R-C之和。
未拉伸的透明膜可以是聚降冰片烯基的聚合物薄膜。
VA-LCD从下到上可包括下偏振板、垂直排列面板和上偏振板，其中至少下偏振板和上偏振板中其中之一包括至少一个由聚降冰片烯基的聚合物制成的负C板型延迟膜。
VA-LCD从下到上可包括下偏振板、垂直排列面板和上偏振板，其中至少下偏振板和上偏振板中其中之一包括至少一个由聚降冰片烯基的聚合物制成的内保护膜。
VA-LCD从下到上可包括下偏振板、垂直排列面板和上偏振板，其中至少下偏振板和上偏振板中其中之一包括作为偏振膜的保护膜的负C板型延迟膜。
在下文中，将对本发明作更详细的描述。
本发明的发明人发现由塑料加工技术(溶液涂布)形成的聚降冰片烯基聚合物薄膜即使没有单独的膜拉伸过程在膜的厚度方向仍具有负双折射。本发明的发明人还发现聚降冰片烯基的聚合物膜不吸收可见光范围内的光，因而显示出平坦的波长色散特性。特别地，发现当聚降冰片烯基的聚合物形成可用作常规偏振板中的保护膜的40～200μm厚度的薄膜时，可获得-60～-800nm的厚度延迟值(Rth)。此外，发现聚降冰片烯基聚合物薄膜可用作VA-LCD中的偏振板的保护膜和负C板延迟膜。因此本发明的发明人完成了本发明。
本发明的VA-LCD主要由垂直排列面板和偏振板组成。偏振板包括至少一个聚降冰片烯基聚合物薄膜。
详细地，本发明的VA-LCD包括垂直排列面板(VA面板)和置于VA面板的两侧上的偏振板。特别地，置于VA面板侧面上的偏振板具有如图1中所示的常规偏振板的保护膜12/偏振膜11/保护膜12的基本结构。外保护膜必须由具有90％或大于90％的可见光透光率的透明材料制成，并具有良好的耐湿性和粘合强度。内保护膜必须由具有90％或大于90％的可见光透光率的透明材料制成，并具有良好的耐热性、较小的弹性模数、较小的膜变形和良好的粘合强度。
本发明的VA-LCD也基于如图2所示的常规VA-LCD的偏振板。通过结合图1中的基本结构与用于宽视角补偿的A板延迟膜即平面内延迟膜和负C板延迟膜即负厚度延迟膜而得到图2中的偏振板。
根据本发明的VA-LCD，偏振板连在VA面板的两侧(上表面和下表面)上，且特别地，聚降冰片烯基聚合物薄膜被用作负C板型延迟膜。而且，偏振板的保护膜12和负C板型延迟膜可以作为能够进行补偿-保护功能的单独膜被形成。
更详细地，根据本发明，用作负C板型延迟膜的膜是由聚降冰片烯基共聚物制成的透明薄膜。聚降冰片烯基聚合物薄膜在其厚度方向上具有负双折射并在可见光范围内没有光吸收。特别地，当聚降冰片烯基聚合物薄膜形成用作常规偏振板保护膜的40～200μm厚度时，由于实现了-60～-800nm的厚度延迟值(Rth)，因此它可用作负C板延迟膜。
此外，具有聚乙烯醇(PVA)偏振膜的聚降冰片烯基聚合物薄膜具有较低的吸湿率和良好的粘合强度，因而确保了良好的耐久性。因此，聚降冰片烯基聚合物薄膜也可用作偏振膜的保护膜。
更进一步，聚降冰片烯基聚合物薄膜可用作负C板延迟膜和偏振膜的保护膜。
根据本发明的VA-LCD，聚降冰片烯基聚合物薄膜可用作偏振膜的保护膜、负C板型延迟膜、或既用作偏振膜的保护膜又用作负C板型延迟膜。在这方面，本发明的VA-LCD具有如下的各种结构。
根据本发明第一个实施方案的VA-LCD具有如图3所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、A板延迟膜13和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第二个实施方案的VA-LCD具有如图4所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、粘合剂，A板延迟膜13和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，上偏振板16包括粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第三个实施方案的VA-LCD具有如图5所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第一负C板延迟膜200、粘合剂、A板延迟膜13和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第二负C板延迟膜200、偏振膜11，和外保护膜121。
根据本发明第四个实施方案的VA-LCD具有如图6所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第五个实施方案的VA-LCD具有如图7所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第六个实施方案的VA-LCD具有如图8所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第一负C板延迟膜200、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第二负C板延迟膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第七个实施方案的VA-LCD具有如图9所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、第一A板延迟膜13、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、第二A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第八个实施方案的VA-LCD具有如图10所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和负C板延迟膜200、粘合剂、第一A板延迟膜13、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、第二A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第九个实施方案的VA-LCD具有如图11所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第一负C板延迟膜200、粘合剂、第一A板延迟膜13、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、第二A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护和第二负C板延迟膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十个实施方案的VA-LCD具有如图12所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十一个实施方案的VA-LCD具有如图13所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂，A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、，和外保护膜121。
根据本发明第十二个实施方案的VA-LCD具有如图14所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、A板延迟膜13、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十三个实施方案的VA-LCD具有如图15所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、粘合剂、A板延迟膜14、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十四个实施方案的VA-LCD具有如图16所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、第一A板延迟膜13、，粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该包上偏振板16括粘合剂、第二A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜200、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十五个实施方案的VA-LCD具有如图17所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、第一A板延迟膜13、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板延迟膜100、粘合剂、第二A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
根据本发明第十六个实施方案的VA-LCD具有如图18所示的结构，即从下到上包括：
i)下偏振板15，该下偏振板15包括外保护膜121、偏振膜11、内保护膜122、粘合剂、第一A板延迟膜13、粘合剂、由聚降冰片烯基、聚合物制成的第一负C板延迟膜100、和粘合剂；
ii)VA面板10；和
iii)上偏振板16，该上偏振板16包括粘合剂、由聚降冰片烯基聚合物制成的第二负C板延迟膜100、粘合剂，第二A板延迟膜13、粘合剂、内保护膜122、偏振膜11、和外保护膜121。
尽管粘合剂没有在图3～18中表示出来，但是除了偏振膜和保护膜之间的粘附外，其它膜和面板的粘附需要使用粘合剂和粘结剂。
在下文中，将详细描述根据本发明的包括偏振膜，A板型延迟膜、负C板型延迟膜、和保护膜的VA-LCD。
本发明的VA-LCD类似常规VA-LCD，在两个玻璃衬底之间包括由含有具负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的液晶单元构成的VA面板。由于具有吸收轴的偏振面板被置于VA面板的上、下表面上，本发明的VA-LCD是MVA(多域垂直排列型)模式LCD、PVA(图形化垂直排列型)模式LCD、或使用手性添加剂的VA模式LCD。构成VA面板的液晶单元之间的单元间隙在2～10μm、优选3～8μm范围内。
由于VA面板具有正厚度延迟值(Rth)，因此也被称作正C板(+C板)。此时，VA面板的延迟值(RVA)满足下面的等式1：
RVA＝Rth1，                                       (1)
其中，RVA是VA面板的延迟值，Rth1是VA面板的厚度延迟值。
在本发明中，假定可用于光学补偿的负C板型延迟膜在厚度方向上的总厚度延迟值为R-th，并且正C板的延迟值为Rth，则负C板型延迟膜和正C板之间的关系满足下面的等式2。
负C板型延迟膜的例子包括聚降冰片烯基薄膜、三醋酸酯纤维素(TAC)基薄膜、双轴向拉伸薄膜和均匀定向的液晶膜。
R-th＝-Rth＝R-C，                                 (2)
因此，VA-LCD的总厚度延迟值如下面的等式3定义。
也就是，如等式3所定义的，VA-LCD的总厚度延迟值(R总)可通过VA面板的厚度延迟值与所有构成偏振板的薄膜的总厚度延迟值之差表示。
本发明的VA-LCD必须具有30～180nm、优选50～150nm的总厚度延迟值。而且，根据可见光范围的波长的总厚度延迟值维持恒定。即，本发明的VA-LCD满足下面的等式4。
R总＝RVA+R-C，                                    (3)
在等式3中的R总可由下面的等式3-1表示：
R总＝RVA+R-th＝Rth1+R-th＝Rth1-Rth，              (3-1)
其中R总是RVA与R-C之和，Rth是厚度延迟值，Rth1等于RVA，R-th等于R-C。
30nm≤R总1(＝RVA+R-C)≤180nm，                     (4)
其中R-C是负C板型光学膜的总厚度延迟值，如下面的等式5所定义：
R-C＝(偏振板的内保护膜的厚度延迟值)+(双轴A板的厚度延迟值)+(负C板的厚度延迟值)，                              (5)
RVA是VA面板的厚度延迟值；和
R总是RVA与R-C之和。
光学各向异性可被分成平面内延迟值(Rin)和厚度延迟值(Rth)。图19说明定义膜的折射率中所用的坐标系。当膜的平面内慢轴折射率和快轴折射率分别为nx和ny、而且膜的厚度方向上的折射率为nz时，平面内延迟值(Rin)和厚度延迟值(Rth)被定义为
Rin＝d×(nx-ny)，                              (6)
Rth＝d×(nz-ny)，                              (7)
其中Rin是平面内延迟值，Rth是厚度延迟值，nx是平面内慢轴(x-轴)折射率，ny是平面内快轴(y-轴)折射率，nz是厚度(z-轴)反射率，及d是膜厚度。
当等式6和7中各Rin和Rth的两个分量之一为0、且另一分量不为0时，可得到单轴的光学各向异性补偿膜。在两个分量的各绝对值不为0的情况下，可得到双轴的光学各向异性补偿膜。
主要有两组可用作本发明VA-LCD中的补偿膜的膜：用于平面内补偿的A板型膜和用于厚度补偿的C板型膜。
A板型膜可以是满足下面等式8的单轴A板型的延迟膜或满足下面等式9的负双轴A板型的延迟膜。在使用单轴A板延迟膜的情况下，厚度延迟值为0或可忽略。另一方面，负双轴A板延迟膜具有平面内延迟值和厚度延迟值，因而影响R-C。
nx＞ny＝nz，                                        (8)
nx＞ny＞nz，                                        (9)
其中，nx和ny是在550nm波长测量的各平面内折射率，nz是在550nm波长测量的厚度折射率。
具有与等式8相同折射率的延迟膜被称作单轴A板延迟膜。单轴A板延迟膜可以是其中液晶分子的指向矢(director)以平行于膜平面内的预定方向排列的单轴拉伸的聚合物膜或液晶膜。
具有与等式9相同折射率的延迟膜被称作负双轴A板延迟膜。负双轴A板延迟膜可以是双轴向拉伸的聚合物膜或液晶聚合物膜。
A板型延迟膜在550nm波长具有40～500nm的平面内延迟值。特别地，优选A板型延迟膜在550nm波长具有高达200nm的厚度延迟值，更特别地是80～160nm的厚度延迟值。优选地，A板型延迟膜具有标准波长散射或非标准波长散射，如平坦的波长散射或反向波长散射。
根据本发明的VA模式的LCD具有特定的液晶排列并且具有特定的负介电各向异性(Δε＜0)。为了补偿由于这种VA模式的光学各向异性而引起的线性偏振光的光轴改变，需要各种的光学各向异性补偿膜。特别地，仅考虑通过液晶补偿偏振光轴，理想的补偿膜必须具有相对于液晶层的光轴的镜相光轴。在这方面，其中厚度折射率远大于面内折射率的根据本发明的VA模式的LCD需要在其厚度方向上具有负双折射的负C板。
根据本发明的负C板型薄膜是一种满足下面等式10的薄膜：
nx＝ny＞nz，                                         (10)
其中，nx和ny分别是在550nm波长测量的平面内折射率，及nz是在550nm波长测量的厚度折射率。
作为可用于负C板型薄膜的聚合物材料的例子，包括公知的盘状液晶(美国专利号5,583,679)和向聚合物主链中加入平面苯基的聚酰亚胺(美国专利号5,344,916)。
本发明的负C板型膜是由其中仅环烯烃被加入到聚合物主链中的聚降冰片烯基聚合物制成的膜。如上所述，聚降冰片烯基聚合物薄膜在其厚度方向上具有负双折射，并表现出其中对于可见光范围的波长的延迟值几乎维持恒定的平坦波长散射特性。具有适当厚度的聚降冰片烯基聚合物薄膜可用作在550nm波长下具有-60～-800nm的厚度延迟值的C板。
在本发明中，除了聚降冰片烯基聚合物外，环烯烃聚合物(COPs)(例如，通过开环聚合和氢化制备的聚合物及环烯烃单体和非环烯烃单体的加成共聚物；环状烯烃单体和非环状烯烃共存在聚合物主链上)或纤维素也可被用于负C板或内保护膜。共聚物或两种或多种上述聚合物的混合物可以作为膜被形成。但是，本发明不限于上面所说明的聚合物。
根据本发明，优选用作偏振膜的保护膜或负C板延迟膜的聚降冰片烯基聚合物薄膜包含作为聚降冰片烯基聚合物的环烯烃基加成聚物。
聚降冰片烯基聚合物是：
(i)由下面化学式1表示的化合物的均聚物；或
(ii)由下面化学式1表示的不同的两种或多种化合物的共聚物：
<化学式1>
Figure A20058000002900201
其中，
m是0～4的整数；
R1、R2、R3和R4各独立地选自包括氢；卤素；C1～20直链或支链烷基、链烯基或乙烯基；C5～12取代或未取代的环烷基；C6～40取代或未取代的芳基；C7～15取代或未取代的芳烷基；C3～20炔基；C1～20直链或支链的卤代烷基、卤代链烯基或卤代乙烯基；C5～12取代或未取代的卤代环烷基；C6～40取代或未取代的卤代芳基；C7～15取代或未取代的卤代芳烷基；C3～20卤代炔基；及含有至少氧、氮、磷、硫、硅和硼之一的非烃极性基团。
当R1、R2、R3和R4不是氢、卤素和极性基团时，R1和R2，或R3和R4连接形成C1～10亚烷基。选择地，R1或R2可连接R3和R4其中之一以形成饱和或不饱和的C4～12环基或形成C6～24芳香环化合物。
优选地，化学式1的非烃极性基团选自下面的官能团：
-C(O)OR6、-R5C(O)OR6、-OR6、-OC(O)OR6、-R5OC(O)OR6、-C(O)R6、-R5C(O)R6、-OC(O)R6、-R5OC(O)R6、-(R5O)p-OR6、-(OR5)p-OR6、-C(O)-O-C(O)R6、-R5C(O)-O-C(O)R6、-SR6、-R5SR6、-SSR6、-R5SSR6、-S(＝O)R6、-R5S(＝O)R6、-R5C(＝S)R6、-R5C(＝S)SR6、-R5SO3R6、-SO3R6、-R5N＝C＝S、-NCO、R5-NCO、-CN、-R5CN、-NNC(＝S)R6、-R5NNC(＝S)R6、-NO2、-R5NO2、
Figure A20058000002900212
Figure A20058000002900214
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Figure A200580000029002214
Figure A20058000002900231
Figure A20058000002900232
和
Figure A20058000002900233
在上述官能团中，各R5是C1～20直链或支链烷基、卤代烷基、链烯基、卤代链烯基、乙烯基、或卤代乙烯基；C4～12取代或未取代的环烷基或卤代环烷基；C6～40取代或未取代的芳基或卤代芳基；C7～15取代或未取代的芳烷基或卤代芳烷基；C3～20炔基或卤代炔基，各R6、R7和R8是氢；卤素；C1～20直链或支链烷基、卤代烷基、链烯基、卤代链烯基、乙烯基、卤代乙烯基、烷氧基、卤代烷氧基、碳酰氧基、卤代碳酰氧基；C4～12取代或未取代的环烷基或卤代环烷基；C6～40取代或未取代的芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基；C7～15取代或未取代的芳烷基或卤代芳烷基；C3～20炔基或卤代炔基；以及各p为1～10的整数。
聚降冰片烯基聚合物可以是含有非极性官能团的环烯烃基加聚物或含有极性官能团的环烯烃基加聚物。具体地，聚降冰片烯基聚合物可以是含有极性官能团的降冰片烯基单体的均聚物、含有不同极性官能团的降冰片烯基单体的共聚物、或含有非极性官能团的降冰片烯基单体和含有极性官能团的降冰片烯基单体的共聚物。
根据本发明，被用作偏振膜的保护膜或负C板延迟膜的含有降冰片烯基聚合物的透明膜优选通过溶液涂布方法形成，通过该方法溶于溶剂中的降冰片烯基聚合物的溶液被铸成膜。因而获得的透明膜可通过选自包括电晕放电、辉光放电、照耀、酸处理、碱处理、UV辐射和涂覆的组中的一种或多种被表面处理。
根据本发明置于VA-LCD的VA面板两个侧面上的偏振板包括偏振膜，如常规偏振板。优选地，偏振膜通过用碘或双色染料染色PVA膜而被形成，如用常规LCD中的偏振膜，但是本发明不限于此。
本发明的VA-LCD中的偏振膜的保护膜可以为用作负C板延迟膜和保护膜的降冰片烯基聚合物薄膜、或可选择地为如上所述的COP纤维素膜、尤其为TAC膜，但是本发明不限于此。
本发明的VA-LCD包括在两个玻璃衬底之间的由含有具有负介电各向异性(Δε＜0)的液晶的液晶单元构成的VA面板。特别地，由于具有吸收轴的上偏振板和下偏振板分别被置于VA面板的上表面和下表面上，因此本发明的VA-LCD是MVA模式LCD、PVA模式LCD、或使用手性添加剂的VA模式LCD。上偏振板和下偏振板的吸收轴垂直于如上所述的A板补偿膜的光学慢轴。上偏振板和下偏振板的吸收轴相互形成90度的角。在施加电压下，在液晶单元中的液晶指向矢相对于各偏振板的吸收轴的45度角方向。
图20说明根据本发明偏振板的吸收轴1与A板的光学慢轴2之间形成的角。参见图20，对于VA-LCD的视觉角补偿，偏振板的吸收轴1与A板的光学慢轴2相互垂直。
图21说明上偏振板的吸收轴和下偏振板的吸收轴之间形成的角。附图标记3是下偏振板的吸收轴，附图标记4是上偏振板的吸收轴，附图标记5是在液晶单元中液晶指向矢的方向。
在本发明的VA-LCD中，对于在厚度方向的光学补偿，在其厚度方向上具有负双折射的聚降冰片烯基聚合物薄膜被用作作为内保护膜和负C板的保护补偿膜、或用作加入到偏振板的负C板延迟膜。这对比于常规偏振板，其中使用粘合剂或粘结剂，如在其厚度方向具有负双折射的盘状液晶的有机材料涂覆在用于偏振膜的保护膜上，或一种或多种在其厚度方向上具有较小双折射的膜涂覆在保护膜上。
因此，本发明的VA-LCD可以提供正视角和斜视角的高对比特性，及可最小化斜视角的颜色变化。
附图说明
图1为说明偏振板基本结构的剖视图。
图2为说明常规的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)的剖视图，其中上偏振板和下偏振板分别置于VA面板的上表面和下表面。
图3为说明根据本发明第一个实施方案的VA-LCD的图。
图4为说明根据本发明第二个实施方案的VA-LCD的图。
图5为说明根据本发明第三个实施方案的VA-LCD的图。
图6为说明根据本发明第四个实施方案的VA-LCD的图。
图7为说明根据本发明第五个实施方案的VA-LCD的图。
图8为说明根据本发明第六个实施方案的VA-LCD的图。
图9为说明根据本发明第七个实施方案的VA-LCD的图。
图10为说明根据本发明第八个实施方案的VA-LCD的图。
图11为说明根据本发明第九个实施方案的VA-LCD的图。
图12为说明根据本发明第十个实施方案的VA-LCD的图。
图13为说明根据本发明第十一个实施方案的VA-LCD的图。
图14为说明根据本发明第十二个实施方案的VA-LCD的图。
图15为说明根据根据本发明第十三个实施方案的VA-LCD的图。
图16为说明根据本发明第十四个实施方案的VA-LCD的图。
图17为说明根据本发明第十五个实施方案的VA-LCD的图。
图18为说明根据本发明第十六个实施方案的VA-LCD的图。
图19说明根据本发明用在定义膜折射率的坐标系。
图20说明在本发明的VA-LCD中A板的光学轴和偏振板的吸收轴之间形成的角。
图21说明根据本发明VA-LCD的上偏振板的吸收轴和下偏振板的吸收轴之间形成的角。
图22说明实施例1～5的VA-LCDs的等对比(Iso-contrast)特性。
图23说明实施例6～8的VA-LCDs的等对比特性。
附图标记1为偏振板的吸收轴，附图标记2为A板的光学慢轴，附图标记3为下偏振板的吸收轴，附图标记4为上偏振板的吸收轴，附图标记5为在液晶单元中的液晶指向矢的定向，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的光学慢轴，附图标记10为VA面板，附图标记11为偏振膜，附图标记12为保护膜，附图标记121为外保护膜，附图标记122为内保护膜，附图标记100为负C板延迟膜，附图标记13为A板延迟膜，附图标记14为粘合剂，附图标记15为下偏振板，附图标记16为上偏振板，附图标记200为内保护和负C板延迟膜。
具体实施方式
在下文中，通过实施例将对本发明进行更详细地描述。但是，下面的实施例被提供仅用于解释，因而本发明并不限于它们或通过它们限定。
实施例1
如图3的结构，制造出一种包括同时用作上偏振板的保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)。在图3中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜、并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜、通过用碘染色聚乙烯醇(PVA)膜随后拉伸而形成的偏振膜、由TAC聚合物制成的内保护膜、和由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，内保护膜的厚度延迟值(R-C1(550nm))为-65nm。A板膜可为单轴或双轴膜，并具有96nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：用作保护膜和负C板膜的聚降冰片烯基聚合物膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-160nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度(Iso-contrast)特性如图22所示。图22表示通过相对于从0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例2
如图4的结构，制造出一种包括用作下偏振板的保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)。在图4中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸形成的偏振膜，用作内保护膜和负C板膜的聚降冰片烯基聚合物薄膜，和由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，降冰片烯基聚合物薄膜的厚度延迟值(R-C1(550nm))为-195nm。A板膜可为单轴或双轴膜，并具有48nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的内保护膜。此时，内保护膜具有-44nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度特性如图22所示。图22表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例3
如图5的结构，制造出一种包括用作上偏振板和下偏振板的内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)。在图5中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色聚乙烯醇(PVA)膜并随后拉伸而形成的偏振膜，用作内保护膜和负C板膜的聚降冰片烯基聚合物膜，和由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-130nm的厚度延迟值(R-C1(550nm))，并且为单轴向拉伸的聚碳酸酯基A板膜的A板膜具有62nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：用作内保护膜和负C板膜的聚降冰片烯基聚合物膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-106nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度特性如图22所示。图22表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改极振角而获得的等对比度标绘图。
实施例4
如图6的结构，制造出一种包括用作上偏振板的内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)。在图6中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色聚乙烯醇(PVA)膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的内保护膜。此时，内保护膜具有-65nm的厚度延迟值(R-C1(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由聚碳酸酯制成的A板膜，用作内保护膜和负C板膜的聚降冰片烯基聚合物膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，A板膜具有51nm的面内延迟值(RA(550nm))，聚降冰片烯基聚合物膜具有-165nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度特性如图22所示。图22表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例5
如图7的结构，制造出一种垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)包括用作下偏振板的内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜。在图7中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色聚乙烯醇(PVA)膜并随后拉伸而形成的偏振膜，用作内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-250nm的厚度延迟值(R-C1(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由聚碳酸酯制成的A板膜，由环烯烃聚合物(COP)制成的内保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，内保护膜具有约0的厚度延迟值(R-C2(550nm))，A板膜具有160nm的面内延迟值(RA(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度(Iso-contrast)特性如图22所示。图22表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例6
如图9的结构，制造出一种包括用作上偏振板的保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物薄膜的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)。在图9中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色聚乙烯醇(PVA)膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的内保护膜，由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，内保护膜具有-65nm的厚度延迟值(R-C1(550nm))。A板膜可以是单轴或双轴膜并具有20nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由聚碳酸酯制成的A板膜，用作内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-150nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))，A板膜具有51nm的面内延迟值(RA(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度特性如图23所示。图23表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例7
如图10的结构，制造出一种垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)包括用作下偏振板的保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜。在图10中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，用作内保护膜和用作负C板的聚降冰片烯基聚合物膜，由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-170nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))，A板膜具有20nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由聚碳酸酯制成的A板膜，由TAC聚合物制成的内保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，内保护膜具有-65nm的厚度延迟值(R-C1(550nm))，A板膜具有51nm的面内延迟值(RA(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度(Iso-contrast)特性如图23所示。图23表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
实施例8
如图11的结构，制造出一种包括用作上偏振板和下偏振板的保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜的VA-LCD。在图11中，附图符号a为偏振板的吸收轴，附图符号b为A板的慢轴。
VA面板包括VA单元，该VA单元具有3μm间隙和89度预倾斜并填充有具有Δε＝-4.9的负介电各向异性和Δn＝0.099的双折射的液晶。VA面板的厚度延迟值(RVA(550nm))为297nm。
下偏振板从下到上包括：由TAC聚合物制成的外保护膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸而形成的偏振膜，用作内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜，由聚碳酸酯制成的A板膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-105nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))，A板膜具有40nm的面内延迟值(RA(550nm))。
上偏振板从下到上包括：由聚碳酸酯制成的A板膜，用作内保护膜和负C板的聚降冰片烯基聚合物膜，通过用碘染色PVA膜并随后拉伸形成的偏振膜，由TAC聚合物制成的外保护膜。此时，聚降冰片烯基聚合物膜具有-105nm的厚度延迟值(R-C2(550nm))，A板膜具有40nm的面内延迟值(RA(550nm))。
基于上述值的VA-LCD的等对比度特性如图23所示。图23表示通过相对于0～360度范围内的方位角以2度间隔从0～80度改变极角而获得的等对比度标绘图。
当根据本发明的聚降冰片烯基聚合物膜用作内保护膜时，内保护膜和负C板补偿膜的结合膜，或加入到如图3～18所示的包括外保护膜、偏振膜和内保护膜的基本偏振板中的单独负C板补偿膜包括，，以及构成偏振板的膜材料在下面的表1中列出。但是，本发明不限于表1所给出的内容。
表1
  部分   A   B   C   D   E   F   结构的实施例
  结构1   TAC或COP   O   -   -   Uni或Bi   -   图3、实施例1
  结构2   O   TAC或COP   -   -   Uni或Bi   -   图4、实施例2
  结构3   O   O   -   -   Uni或Bi   -   图5、实施例3
  结构4   TAC或COP   O   -   -   -   Uni或Bi   图6、实施例4
  结构5   O   TAC或COP   -   -   -   Uni或Bi   图7、实施例5
  结构6   O   O   -   -   -   Uni或Bi   图8
  结构7   TAC或COP   O   -   -   Uni或Bi   Uni或Bi   图9、实施例6
  结构8   O   TAC或COP   -   -   Uni或Bi   Uni或Bi   图10、实施例7
  结构9   O   O   -   -   Uni或Bi   Uni或Bi   图11、实施例8
  结构10   TAC或COP   TAC或COP   O   -   Uni或Bi   -   图12
  结构11   TAC或COP   TAC或COP   O   -   -   Uni或Bi   图13
  结构12   TAC或COP   TAC或COP   -   O   Uni或Bi   -   图14
  结构13   TAC或COP   TAC或COP   -   O   -   Uni或Bi   图15
  结构14   TAC或COP   TAC或COP   O   -   Uni或Bi   Uni或Bi   图16
  结构15   TAC或COP   TAC或COP   -   O   Uni或Bi   Uni或Bi   图17
  结构16   TAC或COP   TAC或COP   O   O   Uni或Bi   Uni或Bi   图18
在表1中，A是下偏振板的内保护膜或是保护和第一负C板膜，B是上偏振板的内保护膜或是用于保护和第一负C板膜，C是下偏振板的第二负C板膜，D是上偏振板的第二负C板膜，E是下偏振板的A板膜，F是上偏振板的A板膜，TAC是三醋酸纤维素，COP是由在其中聚合物主链上共存环乙烯和非环乙烯的环烯共聚物制成的膜，O是聚降冰片烯基聚合物膜，Uni是单轴A板膜，及Bi是双轴A板膜。单轴A板膜的例子包括单轴拉伸的COP膜、单轴拉伸的聚碳酸酯膜、和使用均匀定向向列型液晶(nematic liquid crystal)的光固化液晶膜。双轴A板膜的例子包括双轴拉伸的纤维素膜、双轴拉伸的聚降冰片烯膜、双轴拉伸的COP膜、和双轴拉伸的聚碳酸酯膜。
在表1的结构中，关于结构1、4和7，聚降冰片烯基聚合物膜同时用作上偏振板的内保护膜和负C板膜。关于结构2、5和8，聚降冰片烯基聚合物膜同时用作下偏振板的内保护膜和负C板膜。关于结构3、6和9，聚降冰片烯基聚合物膜同时用作上偏振板和下偏振板的内保护膜和负C板膜。结构10～16中的聚降冰片烯基聚合物膜仅用作加入偏振板中的负C板膜。
工业实用性
从上述说明书显而易见，在根据本发明的垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)中，聚降冰片烯基聚合物膜被用作偏振板的保护膜和/或负C板补偿膜。因此，可以实现正视角和斜视角的高对比特性，并且可最小化斜视角的颜色变化。

Claims (9)

1、一种垂直排列型液晶显示器，包括至少一个在垂直排列面板和偏振板之间的未拉伸的透明膜，其中该垂直排列型液晶显示器的总厚度延迟值(R总)定义为：
(等式3)
R总＝R-C+RVA，
(等式4)
30nm≤R总(＝RVA+R-C)≤180nm，
其中R-C是负C板型延迟膜的总厚度延迟值，被定为：
R-C＝(偏振板的内保护膜的厚度延迟值)+(双轴A板的厚度延迟值)+(负C板的厚度延迟值)；
RVA是垂直排列面板的厚度延迟值；和
R总是RVA与R-C之和。
2、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，其中未拉伸的透明膜是通过溶液涂布形成的聚降冰片烯基聚合物膜。
3、根据权利要求2所述的垂直排列型液晶显示器，其中聚降冰片烯基聚合物膜是具有满足下面等式的折射率的透明膜：
(等式10)
nx＝ny＞nz
其中nx和ny分别为在550nm波长测定的平面内折射率；和
nz为在550nm波长测定的厚度折射率。
4、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，其包括至少一个在垂直排列面板和偏振板之间的用于厚度延迟补偿的聚降冰片烯基负C板延迟膜。
5、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，其从下到上包括下偏振板，垂直排列面板和上偏振板，其中至少下偏振板和上偏振板其中之一包括至少一个由聚降冰片烯基聚合物制成的负C板型延迟膜。
6、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，其从下到上包括下偏振板，垂直排列面板和上偏振板，其中至少下偏振板和上偏振板其中之一包括至少一个由聚降冰片烯基聚合物制成的内保护膜。
7、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，进一步包括通过拉伸聚降冰片烯基聚合物薄膜而获得的具有满足下面等式之一的折射率的双轴A板延迟膜：
(等式8)
nx＞ny＝nz，
(等式9)
nx＞ny＞nz，
其中nx和ny分别为在550nm波长测定的平面内折射率；和
nz为在550nm波长测定的厚度折射率。
8、根据权利要求7所述的垂直排列型液晶显示器，其中A板延迟膜具有标准波长散射、平面波长散射、或反向波长散射。
9、根据权利要求1所述的垂直排列型液晶显示器，其中垂直排列面板是MVA(多域垂直排列)模式面板、PVA(图形化垂直排列)模式面板、或使用手性添加剂的VA模式面板，其中构成垂直排列面板的液晶单元之间的单元间隙在3～8μm范围内。
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