TW200422640A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Description
200422640 玖、發明說明: (一) 發明所屬之技術領域 本發明關於液晶顯示裝置,特別是視角特性優良之垂 直定向向列液晶顯示裝置。 (二) 先前技術 液晶顯示裝置通常包括液晶光電管及偏光板。偏光板 通常具有保護膜及偏光膜,而且一般藉由以碘將聚乙烯醇 膜製造之偏光膜著色,將膜拉伸,及將保護膜堆疊於此膜 之兩個表面上而得到。在透光型液晶顯示裝置之一些組態 中,將偏光板附著於液晶光電管之兩側上,及某些情形亦 採用將一或多層光學補償片置於其上。在反射型液晶顯示 裝置中,將反射板、液晶光電管、一或多層光學補償片、 及偏光板按此次序配置。液晶光電管包括液晶分子、兩個 用於將液晶分子封包於其間之基材、及用於對液晶分子施 加電壓之電極層。液晶光電管基於液晶分子定向方向之差 異實行開/關顯示,而且均可應用於透光型及反射型。顯示 模式之提議實例包括TN (扭轉向列)、IP S (面內切換) 、OCB (光學補償彎曲)、VA (垂直排列)、及ECB (電控 制雙折射)。 對於需要高品質顯示之應用’在各種型式之LCDs中 ,主要採用90°扭轉向列液晶顯示裝置(通常稱'爲「TN模 式」),其基於使用具有正介電各向異性常數且由薄膜電晶 體驅動之向列液晶分子。TN模式顯示器在前方觀看可具有 優良之顯示特性,但是遭受如正視角對比降低、或由於漸 一 5 一 200422640 層顯示中特性爲亮度逆轉之漸層逆轉造成之顯示特性降級 之視角特性。因而有改良之強烈需求。 至於可改良視角特性之LCD系統,近來已提議垂直排 列向列液晶顯示裝置(以下稱爲「VA模式」),其基於使用 具有負介電各向異性,其縱軸在無施加電壓近乎正交基材 而定向,而且以薄膜電晶體驅動之向列液晶分子(參見曰 本公開專利公告Hei 2- 1 76625號)。VA模式不僅類似TN 模式在前方觀看顯示特性優良,在施加用以補償視角之阻 滯膜時亦呈現寬視角特性。在VA模式中,在液晶光電管之 前及背側上使用兩片負單軸阻滯膜,其在正交膜面之方向 各具有光學軸,成功地得到寬視角特性,在此已知採用具 有50奈米之平面中阻滯値及對LCD爲正折射各向異性之 單軸阻滯膜可實現更寬視角特性(參見SID 97 DIGEST, 第845至848頁)。 然而,使用三片阻滯膜不僅造成製造成本增加,亦由 於多層膜黏結作業造成降伏比降低,及由於使用多層膜而 厚度增加,其就顯示裝置變薄而言不利。另一個缺點爲使 用膠黏層將拉伸膜堆疊,其由於溫度或濕度變化影響之膠 黏層收縮而可造成膜分離或捲曲。 已揭示解決這些問題之方法,其包括一種減少阻滯膜 片數之方法(日本公開專利公告第11-95208號)、及一種 使用膽固醇液晶層之方法(日本公開專利公告第2003 - 1 5 1 3 4 與11-95208號)。即使是這些方法,仍有黏結多層膜之需 求,而且如此對於降低厚度及製造成本僅造成有限之效果 一 6一 200422640 。另一個問題爲在黑色顯示模式在偏光板之斜面方向觀察 到漏光’其表示僅不足之視角擴張效果(視角未完全地擴 張至理論可預期程度)。 (三)發明內容 因此’本發明之一個目的爲提供一種具有以正確方式 光學補償之液晶光電管之液晶顯示裝置,特別是VA模式 ’其僅需要黏結少數片,而且可使裝置變薄。 在一個態樣中,本發明提供一種液晶顯示裝置,其包 括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基 材及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成實 質上正交基材; 至少一層第一光學各向異性層,其具有光學正折射各 向異性,由棒狀液晶分子形成,而且在可見光具有40至150 奈米範圍內之以下定義之Re;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各 向異性,而且在可見光具有1〇奈米或更小之以下所定義之 Re,及在60至25 0奈米範圍內之以下所定義之Rth:
Re = (nx-ny)xd (1) Rth={(nx + ny)/2-nz}xd (2) (其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交nx 方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及cl表 -7- 200422640 示層厚)。 至於本發明之具體實施例,其提供其中第一光學各向 異性層爲由具有可聚合基之棒狀液晶分子形成之層之液晶 顯示裝置;其中第一光學各向異性層爲由以下各式(I)表示 之棒狀液晶分子形成之層之液晶顯示裝置: 式⑴
Ql -A1 -L3 -M-L4-A2-L2-Q2 其中,各Q1與Q2獨立地表示可聚合基;各L1、L2、L3 、與L4獨立地表示單鍵或二價鍵聯基;各A1與A2獨立地 表示C2_2()間隔基;及Μ表示液晶原基;其中第一光學各向 異性層爲由在實質上正交較接近第一光學各向異性層配置 之偏光膜吸收軸之方向均勻地定向之棒狀液晶分子形成之 層之液晶顯示裝置;其中第二光學各向異性層爲由圓盤型 液晶分子或聚合物形成之層之液晶顯示裝置;其中第二光 學各向異性層爲由具有可聚合基之圓盤型液晶分子形成之 層之液晶顯示裝置;其中第.二光學各向異性層爲由實質上 以垂直(homeotropic)方式定向之圓盤型液晶分子形成之層 之液晶顯示裝置;其中第二光學各向異性層係由具有乙醯 基與C3.22醯基取代羥基,及滿足以下式(C)之乙醯化程度”A” 與C3_22醯化程度”B”之纖維素醯化物形成之液晶顯示裝置 式(C) 2.0 ^ A + B ^ 3.0 ; 其中C3_22醯基爲丁醯基或丙醯基之液晶顯示裝置;其中第 二光學各向異性層亦作爲兩層偏光膜至少之一之保護膜之 一 8 - 200422640 液晶顯示裝置;其中配置第一光學各向異性層與第二光學 各向異性層,而將液晶光電管配置於第一與第二層間之液 晶顯示裝置;其中較接近第一光學各向異性層之偏光膜之 吸收軸實質上正交偏光膜之透明保護膜之縱向方向而交叉 之液晶顯示裝置;及其中兩層偏光膜至少之一具有由纖維 素乙酸酯形成之保護膜(其較接近液晶光電管而配置且具 有小於3奈米之Re )之液晶顯示裝置。 在另一個態樣中,本發明提供一種液晶顯示裝置,其 包括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基 材及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成實 質上正交基材; 至少一層第一光學各向異性層,其係由具有光學正折 射各向異性之拉伸熱塑性聚合物膜形成,而且在可見光具 有40至150奈米範圍內之以下所定義之Re;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各 向異性,由圓盤型液晶分子形成,而且在可見光具有1 0奈 米或更小之以下所定義之Re,及在60至25 0奈米範圍內 之以下定義之Rth:
Re = (nx-ny)xd (1 )
Rth= {(nx + ny)/2-nz } xd (2) (其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交nx 一 9一 200422640 方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及d表 示層厚)。 至於本發明之具體實施例,其提供其中第一光學各向 異性層爲拉伸聚碳酸酯共聚物膜之液晶顯示裝置;其中第 二光學各向異性層爲由具有可聚合基之圓盤型液晶分子形 成之液晶顯示裝置:其中第二光學各向異性層之圓盤型液 晶分子係實質上以垂直方式定向之液晶顯示裝置;其中第 一光學各向異性層亦作爲兩層偏光膜至少之一之保護膜之 液晶顯示裝置;其中較接近第一光學各向異性層之偏光膜 之吸收軸實質上正交偏光膜之透明保護膜之縱向方向而交 叉之液晶顯示裝置;及其中兩層偏光膜至少之一具有由纖 維素乙酸酯形成之保護膜(其較接近液晶光電管而配置且 具有小於3奈米之Re )之液晶顯示裝置。 在另一個態樣中,本發明提供一種液晶顯示裝置,其 包括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基 材及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成實 質上正交基材; 至少一層第一光學各向異性層,其係由具有光學正折 射各向異性之纖維素醯化物形成,而且在可見光具有40至 1 5 0奈米範圍內之以下所定義之1^,其中纖維素醯化物具 有乙醯基與C3.22醯基取代羥基,及滿足以下式(C)之乙醯 200422640 化程度”A”與C3_22醯化程度”B”;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各 向異性,由圓盤型液晶分子形成,而且在可見光具有10奈 米或更小之以下所定義之Re ,及在60至250奈米範圍內 之以下定義之Rth: Re = (nx-ny)xd (1) Rth={(nx + ny)/2-nz}xd ⑺ (其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交ηχ 方向之面內折射率;ηζ表示層厚度方向之折射率;及d表 示層厚); 式(C) 2·0$ Α + Β€3·0。 至於本發明之實例,其中C3_22醯基爲丁醯基或丙醯基 之液晶顯示裝置。 在本說明書中亦應注意,結合角度之名詞「實質上」 表示精確角度附近:t 5 °或更小之範圍。精確角度之差較佳 爲小於4 ° ,而且更佳爲小於3 ° 。「慢軸」在此表示得到 最大折射率之方向。折射率在此爲在可見光區域λ = 5 5〇奈 米測量之値,除非另有指示。在此專利說明書內文中之「 可見光」表示400奈米至700奈米範圍之光。名詞「偏光 膜」及「偏光板」在此專利說明書中差別地使用,其中「 偏光板」表示具有透明保護膜以在「偏光膜」之至少一個 表面上保護偏光膜之堆疊。 (四)實施方式 以下特定地敘述本發明。首先參考圖式解釋本發明液 -11- 200422640 晶顯示裝置之一個具體實施例。 第1圖爲顯示本發明之例示液晶顯示裝置之略示圖, 及第2圖爲顯示可應用於本發明之偏光板之例示組態之略 示圖。第1圖關於基於使用有效驅動具有負介電各向異性 向列液晶作爲場效型液晶之情形。 [液晶顯示裝置] 示於第1圖之液晶顯示裝置包括含元件5至8之液晶 光電管,及一對配置於液晶光電管兩個表面上之偏光板1 與14。第一光學各向異性層3配置於偏光板1與含元件5 至8之液晶光電管之間;及第二光學各向異性層1 〇與1 2 配置於偏光板1 4與含元件5至8之液晶光電管之間。此液 晶光電管包括上電極基材5,下電極基材8,及保持於其間 之液晶分子7。將液晶分子7控制爲對齊在電極基材5與8 之相反表面上進行之磨擦處理之方向,而在無施加外部電 場之非操作條件下近乎正交基材定向。堆疊上偏光板1與 下偏光板1 4使得其吸收軸2與吸收軸1 5幾乎彼此正交而 交叉。 如第2圖所示,.各偏光板1與14包括保護膜101、105 ,及保持在其間之偏光膜1 03。偏光板1與1 4 一般藉由以 碘將聚乙烯醇膜製成之偏光膜著色,將膜拉伸以得到偏光 膜103,及將保護膜101、105堆疊於其兩個表面上而得到 。在堆疊程序中,就生產力而言,較佳爲輥對輥層壓一對 保護膜與偏光膜,總共三層膜。輥對輥層壓亦因爲保護膜i i 、105及偏光膜103可易於堆疊,使得前兩者之慢軸l〇2、 - 12- 200422640 1 06及後者之吸收軸1 〇4平行排列而較佳,如第2圖所示, 而且就製造較不造成尺寸變化與捲曲及機械安定性優良之 偏光膜而言,如此較佳。如果三層膜之至少兩個軸實質上 平行排列,則得到相同之效果,此情形例示爲保護膜之慢 軸或偏光膜之吸收軸,或兩層保護膜之慢軸。 現在回到第1圖,第一光學各向異性層3具有光學正 折射各向異性,而且在可見光具有40至.150奈米之阻滯(Re) 。另一方面,第二光學各向異性層1〇、12具有光學負折射 各向異性,而且在可見光具有10奈米或更小之Re及60至 25 0奈米之Rth。第一及第二光學各向異性層3、10可爲由 液晶化合物或聚合物膜組成之層,其中組成此層之材料敘 述於下。光學各向異性層3、1 0與1 2促使液晶光電管之影 像顏色淸晰且改良視角。 雖然第1圖顯示具有兩層第二光學各向異性層之例示 液晶顯示裝置,第二光學各向異性層亦可提供爲單層或三 或更多層。其亦適用於第一光學各向異性層。 現在假設第1圖之上側爲觀看者側,第1圖顯示其中 第一光學各向異性層3配置於觀看者側偏光板1與觀看者 側液晶光電管基材5之間,及第二光學各向異性層1 〇、1 2 配置於背側偏光板1 4與背側液晶光電管基材8之間之例示 組態,其中第一光學各向異性層與第二光學各向異性層可 彼此交換;第一與第二光學各向異性層可配置於觀看者側 偏光板1與觀看者側液晶光電管基材5之間;或配置於背 側偏光板1 4與背側液晶光電管基材8之間。在這些具體實 -13- 200422640 施例中,如果可行,第二光學各向異性層與第一光學各向 異性層亦可作爲對方之撐體。 第一光學各向異性層3可與偏光板1整合而倂入液晶 顯不裝置中。在其中第一光學各向異性層係由棒狀液晶分 子形成之具體實施例中,第一光學各向異性層通常形成於 如聚合物膜之撐體上,使得可使第一光學各向異性層之撐 體亦作爲一側偏光膜之保護膜,而且較佳爲將整合偏光板 設計爲具有透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(亦作爲透 明撐體)、及第一光學各向異性層,其依此次序堆疊。對 於其中整合偏光板倂入液晶顯示裝置之情形,較佳爲將其 倂入使得由裝置外部(由距液晶光電管較遠側)觀看時, 透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(亦作爲透明撐體)、 及第一光學各向異性層依此次序配置。在其中第一光學各 向異性層爲拉伸熱塑性聚合物膜之情形,此膜本身可作爲 偏光膜之保護膜,使得一般亦可使用第一光學各向異性層 作爲一側偏光膜之保護膜,而且較佳爲將整合偏光板設計 爲具有透明保護膜、偏光膜、及第一光學各向異性層(亦 作爲透明保護膜),其依此次序堆疊。對於其中將整合偏 光板倂入液晶顯示裝置之情形,較佳爲將其倂入使得由裝 置外部(由距液晶光電管較遠側)觀看時,透明保護膜、 偏光膜、及第一光學各向異性層(亦作爲透明保護膜)依 此次序配置。 其亦適用於第二光學各向異性層1 2,而且其可倂入液 晶顯示裝置中整合偏光板14。在其中第二光學各向異性層 -14- 200422640 1 2係由液晶化合物組成之具體實施例中,偏光板1 4之保護 膜之一亦可作爲第二光學各向異性層1 2之透明撐體。在此 具體實施例中,較佳爲將整合偏光板設計爲具有透明保護 膜、偏光膜、透明保護膜(亦作爲透明撐體)、及第二光 學各向異性層,其依此次序堆疊,而且將整合偏光板倂入 液晶顯示裝置中使得由裝置外部(由距液晶光電管較遠側 )觀看時,透明保護膜、偏光膜、透明保護膜(亦作爲透 明基材)、及第二光學各向異性層依此次序配置。 在其中第二光學各向異性層1 2爲聚合物膜之另一種情 形,第二光學各向異性層12可作爲偏光板14之保護膜之 一。在此具體實施例中,較佳爲將整合偏光板設計爲具有 透明保護膜、偏光膜、及第二光學各向異性層(亦作爲透 明保護膜),其依此次序堆疊,而且將整合偏光板倂入液 晶顯示裝置中使得由裝置外部(由距液晶光電管較遠側) 觀看時,透明保護膜、偏光膜、及第二光學各向異性層( 亦作爲透明保護膜)依此次序配置。 、 本發明之液晶顯示裝置不限於上述組態且可包括其他 構件。例如,濾色器可配置於液晶光電管與偏光板之間。 透光型液晶顯示裝置之其他可能之具體實施例可具有使用 冷或熱陰極螢光管、發光二極管或電發光元件作爲光源而 配置於其背側上之背光。另一方面,在反射型液晶顯示裝 置之具體實施例中,僅一個配置於觀看側之偏光板便足夠 ,其中反射膜係配置於液晶光電管之背面上或液晶光電管 下基材之內表面上。當然,亦可配置在觀看側上包括上述 -15 - 200422640 光之前光。亦可設計半透明型裝置,其中顯示裝置之各像 素具有透光部份及反射部份。 本發明之液晶顯不裝置之型式並未特定地限制,而且 包括直接影像觀看型、影像投射型及光學調節型之任何液 晶顯不裝置。使用三或二個終端裝置(使用TFT或MIM) 之動態矩陣液晶顯示裝置在本發明中有效。當然,使用基 於時間區分操作之STN型裝置代表之被動矩陣型液晶顯示 裝置亦有效。 [VA模式液晶光電管] 在本發明中,液晶光電管較佳爲VA模式液晶光電管 。VA模式液晶光電管通常由上與下基材(在其相反表面上 磨擦而預備地處理,其彼此分離一段距離)及液晶製造。 例如,在使用Δη = 0·0813’及Ae = _4.6左右之液晶時,可製造 具有約89 °之導引器(所謂之傾斜角,其表示液晶分子之 定向方向)之液晶光電管。在此情形,可將液晶光電管之 厚度d調整爲約3.5微米。白色顯示模式之亮度視液晶層 厚度d與折射各向異性Δη之積Arvd而不同。就得到最大亮 度而言,液晶層厚度d較佳爲在0.2至0.5微米之範圍內。 雖然透明電極(未示)形成於基材5與8上個別排列 層(未示)之內表面上,液晶層中之液晶分子7係以在無 施加外部電場之非操作性下實質上正交基材表面而排列, 使得通過液晶面板射出之光之偏光狀態幾乎不改變。因爲 液晶光電管之上偏光板1之吸收軸2及下偏光板1 4之吸收 軸1 5近乎彼此正交而交叉,光無法通過偏光板,使得第1 -16 - 200422640 圖所示之液晶顯示裝置在非操作狀態下實現理想之黑色顯 示器。相反地,在操作狀態下,液晶分子以平行基材表面 之方向傾斜,而且進入液晶面板之光在液晶分子改變其偏 光狀態後自偏光板離開。換言之,第1圖所示之液晶顯示 裝置在非操作狀態下爲白色顯示模式。 以上所示之實例爲使用具有負介電各向異性之液晶材 料’使得液晶分子可對電場方向垂直地回應,因爲此電場 係施加於上與下基材之間。對於其中電極配置於一個基材 上且電場以橫向方向(其平行基材表面)施加之情形,可 使用具有正介電各向異性之液晶材料。 通常用於TN模式液晶顯示裝置之對掌試劑有時可在 V A模式液晶顯示裝置中用於減少定向失敗,但因將動態回 應特性降級而非經常使用。 VA模式特性爲其高速回應及高對比。然而,問題在於 在以垂直方向觀看時對比確實高,但是在斜面方向觀看時 降低。在黑色顯示模式中,液晶分子係正交基材表面而排 列,而且如此在垂直方向提供高對比,因爲液晶分子幾乎 不顯示雙折射且產生低透光性。然而,液晶分子在斜面方 向具有雙折射,而且在斜面方向觀看時,上與下偏光板之 吸收軸之交叉角增至超過90° ,雖然在垂直方向觀看時此 角度爲90° 。因爲這雨個原因,液晶分子造成斜面方向之 漏光,及對比之降低。爲了解決此問題,本發明採用各至 少一層之第一與第二光學各向異性層。 VA模式之液晶分子在白色顯示模式傾斜,而且在沿分 200422640 子傾斜之斜面方向及此方向之相反方向觀看時,其間具有 不同之雙折射程度,如此造成照明度及色調之差。液晶光 電管之多域組態爲此問題之一種較佳解決方法。多域組態
具有各包括多個定向狀態不同之域之像素。例如,多域VA 模式液晶光電管具有各包括多個在施加電場下液晶分子傾 斜角不同之域之像素,如此在施加電場下每個像素可平均 液晶分子之傾斜角,及可平均視角特性。單一像素內定向 之區分可藉由對電極形成縫隙或突起因而使電場密度改變 或偏向而達成。增加區分數量可成功地造成視角之全向均 勻性’其中四區或八區或更多足以達成幾乎均勻視角。特 別地’八區較佳,因爲可將偏光鏡之吸收角設爲任意角度 〇 液晶分子在區分定向之域界可具有較低回應,而且如 此造成其中必須維持黑色密度之正常黑色顯示器之照明度 降低。將對掌試劑加入液晶材料可成功地使域界最小。 下段詳述用於本發明之液晶顯示裝置之第一及第二光 學各向異性層。 .在本發明中,第一及第二光學各向異性層促成避免在 液晶顯示裝置上顯示之影像之不欲著色,及改良視角。因 爲液晶顯示裝置組件之數量可因使光學各向異性層撐體亦 作爲偏光板之保護膜,或因使光學各向異性層亦作爲偏光 板之保護膜而成功地減少,此具體實施例亦促成液晶顯示 裝置變薄。 在本發明中,第一光學各向異性層之平面中阻滯(Re) 200422640 爲40至150奈米,第二光學各向異性層之Re爲10奈米或 更小,及Rth爲60至250奈米。因爲第一及第二光學各向 異性層可以組合方式整體呈現光學補償功能,較佳爲將阻 滯調整爲此組合指定之整體値。第一及第二光學各向異性 層較佳爲以組合方式整體具有30至200奈米之Re及60至 5 00奈米之Rth。此Re及Rth各定義於下:
Re = (nx-ny)xd (1 )
Rth= {(nx + ny)/2-nz } xd (2) 其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交nx 方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及d表 示層厚。只要具有上述光學性質,第一及第二光學各向異 性層之厚度不限於任何範圍。第一及第二光學各向異性層 之厚度通常較佳爲調整至20至200微米,而且更佳爲40 至150奈米。 [第一光學各向異性層] 第一光學各向異性層之具體實施例爲一層由棒狀液晶 分子形成,而且具有40至150奈米,較佳爲50至120奈 米之Re之層。棒狀液晶分子較佳爲具有可聚合基。具有可 聚合基之棒狀液晶分子較佳爲以實質上水平(均勻)定向 固定。在此所述之「實質上水平」表示棒狀液晶分子之縱 軸方向與光學各向異性層表面間之平均角度(平均傾斜角 )在〇 °至1 0 °之範圍內。棒狀液晶分子在層中可傾斜。即 使在此情形,平均傾斜角較佳爲在〇 β至2 0。之範圍內。 在此較佳地使用之棒狀液晶化合物之實例包括偶氮次 一 1 9 一 200422640 苯乙炔、與烯基環己基苯甲κ 分子’亦可使用高分子量液晶化合年勿 合基之棒狀液晶化合物之特佳實例爲@ 式⑴ 甲基化合物、氧偶氮化合物 、苯甲酸酯、環己烷羧酸苯 取代苯基嘧啶、經烷氧基取 、氰基聯苯化合物、氰基苯酯 酉曰、氰基苯_環己烷、經氰基 代本基嘧啶、苯基二嗶烷、二 除7上述之低分子量液晶 具有低分子量可聚 (1)所示者: (^ϋ-Ι^-Μ-ΐΖ-Α2-]^2·^2
其中,各Q1與Q2獨立地表示可聚合基;各L2、Ρ 、與L4獨立地表示單鍵或二價鍵聯基;各…與I獨立地 表示C2_2。間隔基;及M表示液晶原基。 Q1與Q2獨立地表示可聚合基之可聚合棒狀液晶化合 物進一步詳述於下。
在式中’各Qi與Q2獨立地表示可聚合基。可聚合基 之可聚合反應較佳爲加成聚合(包括開環聚合)或縮合聚 合。換言之’可聚合基較佳爲可進行加成聚合與縮合聚合 之官能基。可聚合基之實例列於以下: - 2 0 - 200422640 Η H 心c、cA H H Et、C#、 H H n-Pf、c/ H 9H3 h2c々c\ Cl h2c』、 H 6h3 Η#、 0 / \ h2c-ch H N h2cQh^ 一 SH —〇H 一 NH2
L1、L2、L3、與L4表示之二價鍵聯基較佳爲選自-0-、 -S-、-CO-、-NR2-、-C0-0-、-0-C0-0-、-C0-NR2-、-NR2-co-、-o-co-、-0-C0-NR2-、-NR2-C0-0-、-NR2-CO-NR2-、及單鍵。R2表示Cl,烷基或氫原子。各L3與L4較佳爲-Ο-或-O-CO-O- 〇 Q1與L1或Q2與L2之組合表示之基中,CH2 = CH-CO-〇-、ch2 = c(ch3)-co-o-、與 ch2 = c(ci)-co-o-較佳,而且 ch2 = ch-co-o-最佳。 A1與A2較佳爲Cw。間隔基,而且較佳爲C212脂族 基。間隔基更佳爲具有鏈形式,而且可含非相鄰氧原子或 硫原子。其各可具有取代基,如鹵素原子(氟、氯、溴) 、氨基、甲基、或乙基。 -2卜
o'bH N-C«0
N«C=S 200422640 Μ表示之液晶原基可選自任何已知之液晶原基’而且 較佳爲選自式(II)表示之基: 式(II)
其中各W1與W2表示二價脂環基、二價芳族基、或二價雜 環基。W1與W2之較佳實例包括1,4-環己二基、1,4-伸苯基 、萘-2,6-二基、與萘-1,5·二基。至於1,4-環己二基,具有 反式或順式之結構異構物,或基於任意組成比例之任何混 合物可用於本發明。L5表示L1至L4表示之基、-CH^〇… 與-0-CH2-。L5 之較佳實例包括 _Ch2_〇_、_〇_CH^、 、-CO-NR2-、.NR2-CO_、與 _0_C0_。!!表示 1、2 播 Q + 也 4 3之數 目,而且較佳爲2。各Wi與W2可具有取代基,甘+ 其中取代 基之實例包括鹵素原子(氟、氯、溴、碘)、氣基、 烷基(甲基、乙基、丙基等)、Cl·】。烷氧基(甲 氧基等hCy。醯基(甲醯基、乙醯基等)、c ° 1' 1 〇 jfe ^ .
羰基(甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、C2·!。醯氣寒氣赛 氧基、丙醯氧基等)、硝基、三氟甲基、與二氟甲赛(乙驗 表示之液晶原基之最佳實例之基本骨架列於以卞 ^ 〇1) 可進一步經上述取代基取代。 _婪趣 - 22 - 200422640
下段敘述本發明之式(i)表示之化合物之指定實例’ - 23- 200422640 其中本發明絕不限於此。應注意,式(i)表示之化合物可參 考PCT國際公告第11-513019號之公告日本翻譯揭示之方 法而合成。
200422640 1-8 Ο 1-9 HO ^Χ〇Α^2)β—〇> 1-11 M2
- 2 5 - 200422640 M3 M4 M5 Ϊ·16 1-17 Μ 8 Η 9
- 2 6 - 200422640
第一光學各向異性層之另一個較佳具體實施例爲由纖維素 醯化物形成。此纖維素醯化物希望選自滿足以下式(c)之 纖維素醯化物: 式(C) 2.0$ A + BS3.0 〇 在式中,”A”與”B”均表示纖維素醯化物之醯化程度, 及”A”表示乙醯化程度且”B”表示C3_22醯化程度。 形成纖維素之β-1,4-鍵結葡萄糖單位在2-、3-與6-位 置具有自由羥基。纖維素醯化物爲以醯基將一部份或所有 此羥基酯化而得到之聚合物。醯化程度表示各在2-、3-與 6-位置羥基處之酯化比例,而且醯化程度1表示1〇〇%酯化 -27- 200422640 。在本發明中,乙醯化程度”A”與C3_22醯化程度”B”之和希 望爲2.2至2.86,而且更佳爲2.40至2.80。醯化程度”B” 希望爲不小於1 .5而且更佳爲不小於1.7。希望不小於28% ,更希望不小於3 0%,極爲更希望不小於3 1 %,而且更極 爲更希望不小於32%之醯化程度”B”得自6-位置醯化程度。 6-位置乙醯化程度”A”與6-位置醯化程度”B”之和希望不小 於0.75,更希望不小於0.80,而且極爲更希望不小於0.85 。在使用此纖維素醯化物時,易於製備纖維素醯化物溶液 ,特別是溶於非氯溶劑,其具有低黏度及良好之過濾力。 乙醯化程度”A”或醯化程度”B”可依照基於ASTM之D-817-9 1之方法測量。 用於本發明之纖維素醯化物希望經c3_22醯基,更希望 經C3.15醯基,而且極爲更希望經C3.9醯基取代。C3_22醯基 可選自脂族或芳基醯基,而且纖維素醯化物可選自纖維素 烷基羰基酯、纖維素烯基羰基酯、纖維素芳基羰基酯、或 纖維素芳基烷基羰基酯,其可進一步經取代。C3.22醯基之 較佳實例包括丙醯基、丁醯基、庚醯基、己醯基、辛醯基 、癸醯基、十二碳醯基、十三碳醯基、十四碳醯基、十六 碳醯基、十八碳醯基、異丁醯基、第三丁醯基、環己羰基 、油醯基、苯甲醯基、萘基羰基、桂皮醯基。其中,丙醯 基、丁醯基、十二碳醯基、十八碳醯基、第三丁醯基、油 醯基、苯甲醯基、萘基羰基、與桂皮醯基更佳,而且丙醯 基與丁醯基極爲更佳。 其次敘述製造可用於光學各向異性層之纖維素醯化物 -28- 200422640 人 至 〇 化 棉 預 幾 素 酐 之 用 化 餘 90 在 所 需 和 纖 素 化 形 化 之方法。製造纖維素醯化物之基本方法敘述於ISH IDA等 所著之,,Wood Chemistry (MOKUZAI KAGAKU),,,第 180 190 頁,KYORITSU SHUPPAN CO·,LTD.於 1 9 8 6 年出版 典型方法之一爲使用羧酸酐-乙酸-硫酸觸媒之液相乙醯 。特別地,此方法包括以適量乙酸處理纖維素材料(如 毛或木漿)之預處理步驟,及將經處理材料倒入羧化用 冷混合溶液中以將材料酯化之酯化步驟,因而製造具有 乎等於3.00之2-、3-與6-位置醯化程度之和之完全纖維 醯化物。羧化用混合溶液通常可含乙酸作爲溶劑,羧酸 作爲酯化劑,及硫酸作爲觸媒。相較於以反應之纖維素 量或含於反應系統中之水之總量,羧酸酐通常可過量使 。在醯化後,可將一些量之中和劑(如碳酸、乙酸或氧 鈣、鎂、鐵、鋁、或鋅)水溶液加入反應系統,以將殘 過量羧酸酐水解及中和一部份酯化觸媒。繼而可在5 0至 度攝氏,在少量乙醯化反應觸媒(通常爲殘量硫酸)存 下,將得到之完全纖維素醯化物皂化老化,以改變具有 需醯化程度及所需聚合程度之纖維素醯化物。在形成所 纖維素醯化物時,如果需要,在以上述中和劑完全地中 殘餘觸媒後可將反應溶液倒入水中或稀硫酸中,以分離 維素醯化物。在乾燥及安定化處理後,可得所需之纖維 醯化物。 第一光學各向異性層希望爲實質上由上述纖維素醯 物形成之聚合物膜。名詞「實質上由上述纖維素醯化物 成」表示不少於55%之膜中聚合物成分爲上述纖維素醯 200422640 物,希望不少於70%,而且更希望不少於80%之膜中聚合 物成分爲上述纖維素醯化物。 至於膜之製備,希望使用纖維素醯化物顆粒。希望不 少於90質量%之顆粒具有在0.5至5毫米範圍內之粒徑, 而且亦希望不少於50質量%之顆粒具有在1至4毫米範圍 內之粒徑。希望使用球形之纖維素醯化物顆粒。 可用於本發明之纖維素醯化物之聚合程度,在此爲黏 度平均聚合程度,希望爲200至700,更希望爲250至550 ,極爲更希望爲250至400,而且更極爲更希望爲250至 3 00。黏度平均聚合程度可依照Uda Kazuo與Saitoh Hideo 之 Journal of The Society of Fiber Science and Technology, Japan,第18卷,第105至120頁,1962,所述之Uda限 制黏度法測量。此方法亦敘述於日本公開專利公告Hei 9-95538 號。 由於去除低分子量成分,相較於一般纖維素醯化物, 此纖維素醯化物可具有低黏度,儘管具有高平均聚合程度 ,因此此纖維素醯化物爲有用的。低分子量成分可藉由以 任何適當之有機溶劑淸洗纖維素醯化物而去除。在製造含 少量低分子量成分之纖維素醯化物時,希望醯化反應可以 相對於1〇〇質量份之纖維素爲〇·5至0.25質量份之硫酸觸 媒進行。在硫酸觸媒係以上述量使用時,可得到具有良好 分子量分布、均勻分子量分布之纖維素醯化物。 可用於本發明之纖維素醯化物希望具有不大於2質量 %,更希望不大於1質量%,而且極爲更希望不大於0.7質 - 30- 200422640 量%之水分含量。纖維素醯化物通常含2.5至5質量%之水 ,而且爲了具有在所需範圍內之水分含量,需要將纖維素 醯化物乾燥。任何方法可用於將纖維素醯化物乾燥。 希望用於本發明之纖維素醯化物之材料棉及製造方法 敘述於 Japan Institute of Invention and Innovation 之 Kokai Giho第2001-1745號,第7至12頁,2001年3月5日出 版。 [第二光學各向異性層] 在本發明中,第二光學各向異性層具有負折射各向異 性,而且在可見光具有10奈米或更小之Re及60至250 奈米之 Rth。較佳爲本發明之第二光學各向異性層使用圓 盤型液晶化合物或聚合物層。 此圓盤型液晶化合物較佳爲以實質上垂直方式定向, 其中分子之圓盤面對層面爲實質上水平,而且分子係以 0 至1 0 °之平均傾斜角排列。圓盤型液晶化合物之實例敘述 於各種文獻((.Destrade 等人之 Mol. Crysr. Liq· Cryst. ,第 71 卷,第 111 頁,(1981);,,Ekisho no Kagaku (液晶 科學)”,The Chemical Society of Japan 編著,Seasonal Chemical Review 第 22 期,第 5 章與第 10 章,第 2 部(1994) ;B. Kohne 等人之 Angew. Chem. Soc. Chem. Comm.,第 1794 頁(1985);及 J .Zhang 等人之 J. Am. Chem. Soc.,第 116卷,第2 6 5 5頁( 1 994))。圓盤型液晶分子之聚合敘述 於日本公開專利公告第8-272 84號。 圓盤型液晶分子較佳爲具有可聚合基使得其可藉聚合 -3卜 200422640 固定。圓盤型液晶化合物之一種例示結構可爲具有圓盤核 及如取代基鍵結之可聚合基,其中圓盤核與可聚合基間之 直接鍵結使其在聚合反應中難以保持定向狀態。圓盤核與 可聚合基間具有鍵聯基之結構因此較佳。更特別地,具有 可聚合基之圓盤型液晶化合物較佳爲以下式(III)表示之任 何化合物: 式(III) D(-L-P)n 其中D表示圓盤核,L表示二價鍵聯基,P表示可聚合基 ,及η爲4至12之整數。 式(ΙΠ)中圓盤核(D)、二價鍵聯基(L)與可聚合基(Ρ)之 較佳實例各爲日本公開專利公告第200 1 -483 7號之(D1)至 (D15)、(L1)至(L25)、及(Ρ1)至(Ρ18),及此公告之敘述較 佳地適用於本發明。 在使用具有可聚合基之圓盤型液晶分子時,此分子較 佳爲以實質上垂直方式排列。在此所述之「實質上垂直」. 表示圓盤型液晶分子之圓盤型表面與光學各向異性層之表 面間之平均角度(平均傾斜角)在0°至10°之範圍內。 圓盤型液晶可傾斜排列,而且即使是傾斜排列之情形,平 均傾斜角較佳爲0°至20°之範圍內。 較佳地用於第二光學各向異性層之聚合物可爲任何只 要其具有光學負折射各向異性,而且就將Re値調整爲1 〇 奈米而言,其較佳實例包括聚烯烴,如纖維素三醯化物、 Zeonex、Zeonor(均爲 Zeon Corporations 之產品)、及 Art on - 32- 200422640 (J SR Corporation之產品)。其他可得實例包括非雙折射 光學樹脂材料,如日本公開專利公告第1 1 -293 1 1 6號所述 者。 第二光學各向異性層之另一個較佳具體實施係由纖維 素醯化物形成。此纖維素醯化物希望爲選自滿足以下式(C) 之纖維素醯化物: 式(C) 2.0S A + BS3.0。 在式中,” A”與”B”均表示纖維素醯化物之醯化程度, 及”A”表示乙醯化程度且”B”表示C3_22醯化程度。 形成纖維素之β-1,4-鍵結葡萄糖單位在2-、3-與6-位 置具有自由羥基。纖維素醯化物爲以醯基將一部份或所有 此羥基酯化而得到之聚合物。乙醯化程度表示各在2-、3-與6-位置羥基處之酯化比例,而且乙醯化程度1表示100% 酯化。在本發明中,乙醯化程度”Α”與C3.22醯化程度”Β”之 和希望爲2.2至2.86,而且更佳爲2.40至2.80。醯化程度 ”B”希望爲不小於1.5而且更佳爲不小於1.7。希望不小於 28%,更希望不小於30%,極爲更希望不小於31%,而且更 極爲更希望不小於32%之醯化程度” B”得自6-位置醯化程度 。6-位置乙醯化程度”A”與6-位置醯化程度”B”之和希望不 小於〇 · 7 5,更希望不小於0.8 0,而且極爲更希望不小於0.8 5 。在使用此纖維素醯化物時,易於製備纖維素醯化物溶液 ,特別是溶於非氯溶劑,其具有低黏度及良好之過濾力。 乙醯化程度” A”或醯化程度” B”可依照基於ASTM之D-817- 200422640 用於本發明之纖維素醯化物希望經c3_22醯基,更希望 經c3_15醯基’而且極爲更希望經c3_9醯基取代。c3_22醯基 可選自脂族或芳基醯基,而且纖維素醯化物可選自纖維素 烷基羰基酯、纖維素烯基羰基酯、纖維素芳基羰基酯、或 纖維素芳基烷基羰基酯,其可進一步經取代。C3_22醯基之 較佳實例包括丙醯基、丁醯基、庚醯基、己醯基、辛醯基 、癸醯基、十二碳酿基、十三碳醯基、十四碳醯基、十六 碳醯基、十八碳醯基、異丁醯基、第三丁醯基、環己羰基 、油醯基、苯甲醯基、萘基羰基、桂皮醯基。其中,丙醯 基、丁醯基、萘基羰基、與桂皮醯基更佳,而且丙醯基與 丁醯基極爲更佳。 其次敘述製造可用於光學各向異性層之纖維素醯化物 之方法。製造纖維素醯化物之基本方法敘述於IS HIDA等人 所著之”Wood Chemistry (MOKUZAI KAGAKU),’,第 180 至 190 頁,KYORITSU SHUPPAN CO·,LT D ·於 1 9 8 6 年出版。 典型方法之一爲使用羧酸酐-乙酸-硫酸觸媒之液相乙醯化 。特別地,此方法包括以適量乙酸處理纖維素材料(如棉 毛或木漿)之預處理步驟,及將經處理材料倒入羧化用預 冷混合溶液中以將材料酯化之酯化步驟,因而製造具有幾 乎等於3.00之2-、3-與6-位置醯化程度之和之完全纖維素 醯化物。羧化用混合溶液通常可含乙酸作爲溶劑,羧酸酐 作爲酯化劑,及硫酸作爲觸媒。相較於以反應之纖維素之 量或含於反應系統中之水之總量,羧酸酐通常可過量使用 。在醯化後,可將一些量之中和劑(如碳酸、乙酸或氧化 一 3 4 - 200422640 鈣、鎂、鐵、鋁、或鋅)水溶液加入反應系統,以將殘餘 過量羧酸酐水解及中和一部份酯化觸媒。繼而可在50至90 度攝氏,在少量乙醯化反應觸媒(通常爲殘量硫酸)存在 下,將得到之完全纖維素醯化物皂化老化,以改變具有所 需醯化程度及所需聚合程度之纖維素醯化物。在形成所需 纖維素醯化物時,如果需要,在以上述中和劑完全地中和 殘餘觸媒後可將反應溶液倒入水中或稀硫酸中,以分離纖 維素醯化物。在乾燥及安定化處理後,可得所需之纖維素 醯化物。 第二光學各向異性層希望爲實質上由上述纖維素醯化 物形成之聚合物膜。名詞「實質上由上述纖維素醯化物形 成」表示不少於55%之膜中聚合物成分爲上述纖維素醯化 物,希望不少於70%,而且更希望不少於80%之膜中聚合 物成分爲上述纖維素醯化物。 至於膜之製備,希望使用纖維素醯化物顆粒。希望不 少於90質量%之顆粒具有在0.5至5毫米範圍內之粒徑, 而且亦希望不少於50質量%之顆粒具有在1至4毫米範圍 內之粒徑。希望使用球形之纖維素醯化物顆粒。 可用於本發明之纖維素醯化物之聚合程度,在此爲黏 度平均聚合程度,希望爲200至700,更希望爲250至550 ,極爲更希望爲250至400,而且更極爲更希望爲250至 300。黏度平均聚合程度可依照UdaKazuo與SaitohHideo 之 Journal of The Society of Fiber Science and Technology, Japan,第18卷,第105至120頁,1962,所述之Uda限 200422640 制黏度法測量。此方法亦敘述於日本公開專利公告Hei 9-95538 號 。 由於去除低分子量成分,相較於一般纖維素醯化物, 此纖維素醯化物可具有低黏度,儘管具有高平均聚合程度 ,因此此纖維素醯化物爲有用的。低分子量成分可藉由以 任何適當之有機溶劑淸洗纖維素醯化物而去除。在製造含 少量低分子量成分之纖維素醯化物時,希望醯化反應可以 相對於100質量份之纖維素爲0.5至0.25質量份之硫酸觸 媒進行。在硫酸觸媒係以上述量使用時,可得到具有良好 分子量分布、均勻分子量分布之纖維素醯化物。 可用於本發明之纖維素醯化物希望具有不大於2質量 %,更希望不大於1質量%,而且極爲更希望不大於0.7質 量%之水分含量。纖維素醯化物通常含2.5至5質量%之水 ,而且爲了具有在所需範圍內之水分含量,需要將纖維素 醯化物乾燥。任何方法可用於將纖維素醯化物乾燥。 希望用於本發明之纖維素醯化物之材料棉及製造方法 敘述於 Japan Institute of Invention and Innovation 之 Kokai Giho第200 1 - 1 745號,第7至12頁,200 1年3月5日出 [液晶化合物定向狀態之固定] 在第一及第二光學各向異性層係使用液晶分子製造時 ,較佳爲定向狀態保持不變而將定向之液晶分子固定。此 固定較佳爲經由引入液晶分子中之可聚合基之聚合反應進 行。此聚合反應之實例包括使用熱聚合引發劑之熱聚合反 -36- 200422640 應、及使用光聚合引發劑之光聚合反應,其中後者較佳。 光聚合引發劑之實例包括α-羰基化合物(敘述於美國專利 第2,3 67,66 1與2,3 67,670號之專利說明書)、醯偶姻醚( 敘述於美國專利第2,448,828號之專利說明書)、經α-烴取 代芳族醯偶姻化合物(敘述於美國專利第2,722,5 1 2號之專 利說明書)、多核醌化合物(敘述於美國專利第3,046,127 與2,9 5 1,7 5 8號之專利說明書)、三芳基咪唑二聚物與對胺 基苯基酮之組合(敘述於美國專利第3,549,3 67號之專利說 明書)、吖啶與啡啉之組合(敘述於日本公開專利公告第 60-1〇5 667號與美國專利第4,23 9,85〇號之專利說.明書)、 及噚二唑化合物(敘述於美國專利第4,2 1 2,970號之專利說 明書)。 以塗料液體之固體計,光聚合引發劑之使用量較佳爲 0.0 1 .至20質量%,更佳爲0.5至5質量%。液晶化合物之 聚合用之光照射較佳爲使用紫外線放射線。照射能量較佳 爲在20至50焦耳/平方公分,而且更佳爲1〇〇至8〇0毫焦 耳/平方公分之範圍內。亦可在加熱條件下進行光照射。較 » 1 佳爲將光學各向異性層之厚度調整至0.1至10微米,而且 更佳爲0.5至5微米。 光學各向異性層較佳爲藉由將含至少一種液晶化合物 、上述之聚合引發劑、及其他添加劑之塗料溶液,塗佈於 排列層表面上而形成。較佳爲使用有機溶劑作爲用於製備 塗料溶液之溶劑,及其實例包括醯胺(例如,Ν,Ν-二甲基 甲醯胺)、亞碾(例如,二甲基亞楓)、雜環化合物(例如 200422640 ,吡啶)、烴(例如,苯、己烷)、烷基鹵(例如,氯仿、 二氯甲烷)、酯(例如,乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮(例如 ,丙酮、甲乙酮)、及醚(例如,四氫呋喃、1,2-二甲氧基 乙院)。特別地’院基鹵與酮較佳。亦可組合使用二或更多 種溶劑。塗料液體可藉任何眾所周知之方法(例如,擠壓 塗覆、直接凹版塗覆、逆相凹版塗覆、模塗)塗覆。 [排列層] 在第一及第二光學各向異性層係使用液晶化合物製造 時,爲了排列液晶分子之目的,較佳爲使用排列層。排列 層可藉由磨擦由有機化合物(較佳爲聚合物)形成之層, 斜角蒸氣沈積無機化合物,形成具微凹槽之層,或基於 Langmuir-Blodgett法(LB膜)累積有機化合物(例如,ω-二十三碳酸、氯化二-十八碳基甲銨、硬脂酸甲酯)而製造 。亦已知呈現在施加磁場或以光照射時可排列分子之性質 之層。藉由磨擦聚合物層而製造之排列層特佳。磨擦係藉 由以紙或布在一個方向磨擦聚合物表面數次而進行。 用於組成排列層之聚合物物種可視液晶化合物之所需 定向(特別是平均傾斜角)而決定。例如,.使用不造成排 列層表面能量降低之聚合物(一般定向用聚合物)可得液 晶分子之均勻排列。聚合物之指定實例敘述於液晶光電管 與光學補償片之各種文獻。特別是其中液晶化合物係以正 交磨擦方向之方向定向之情形,較佳地用於本發明之聚合 物之實例包括日本公開專利公告第2 0 0 2 - 6 2 4 2 7號所述之經 修改聚乙烯醇、日本公開專利公告第2002-98 8 3 6號所述之 - 38- 200422640 丙烯酸酯爲主共聚物、及日本公開專利公告第2002-268 068 號所述之聚醯亞胺與聚醯胺酸。爲了改良液晶化合物與透 明撐體間黏著性之目的,任何這些排列層較佳爲具有可聚 合基。可聚合基可使用在其側鏈中具有此可聚合基之重複 單位引入,或如環形基之取代基。更佳爲使用在界面處可 與液晶化合物形成化學鍵之排列層,而且此型排列層敘述 於日本公開專利公告第9- 1 5 2 5 09號。 排列層之厚度較佳爲在0.01至5微米,而且更佳爲0.05 至2微米之範圍內。 亦可使用排列層將液晶分子定向,光學各向異性層係 將保持液晶化合物之定向狀態保持不變,而且僅將光學各 向異性層轉移至聚合物膜(或透明撐體)上而製造。 下段詳述用於本發明之液晶顯示裝置之偏光膜。 [偏光膜] 可應用於本發明之偏光膜並未指定地限制,而且任何 眾所周知者皆可使用。可得實例包括由親水性聚合物(如 聚乙烯醇而且特別是經甲醛修改聚乙烯醇,及部份皂化乙 烯/乙酸乙烯酯共聚物)組成,吸附二色物質(如碘及/或偶 氮爲主、蒽醌爲主、四畊爲主二色染料),及接受拉伸定向 之膜。在本發明中,較佳爲採用日本公開專利公告第2002-1 3 1 548號所述之拉伸法,而且特佳爲使用寬度方向單軸拉 伸型張力器拉伸機,其特性爲偏光膜之吸收軸實質上正交 膜之縱向方向而交叉。使用寬度方向單軸拉伸型張力器拉 伸機可使用一般排列層作爲用於第一光學各向異性層之排 一 39- 200422640 列層,同時無需使用特別之排列層將液晶化合物正交磨擦 方向而定向。其就成本及定向衍生之缺點而言有利。 偏光膜通常如在至少一個表面上以透明保護膜(亦僅 稱爲保護膜)保護之偏光板而使用。透明保護膜物種並未 特定地限制,及可得實例包括纖維素酯,如纖維素乙酸酯 、纖維素丁酸酯、纖維素乙酸酯丁酸酯、與纖維素丙酸酯 ;聚碳酸酯;聚烯烴;聚苯乙烯;及聚酯。 透明保護膜通常以成捆產品形式供應,而且較佳爲以 連續方式與長偏光膜黏結以將其縱向方向對齊。此透明保 護膜之定向軸(慢軸)可以任何方向導引,但是爲了操作 簡便性,較佳爲平行縱向方向。對於透明保護膜之慢軸( 定向軸)與偏光膜之吸收軸(拉伸軸)間之角度亦無特別 之限制,而且可視偏光膜之目的而適當地決定。 對於其中偏光膜係使用較佳地應用於本發明之上述寬 度方向單軸拉伸型張力器拉伸機製造之情形,透明保護膜 之慢軸(定向軸)與偏光膜之吸收軸(拉伸軸)實質上彼 此正交而交叉。 透明保護膜之阻滯値較佳爲在632.8奈米調整至一般 爲1 〇奈米或更小,而且更佳爲5奈米或更小。就此低阻滯 而言,較佳地用於透明保護膜之聚合物可爲聚烯烴,如纖 維素三乙酸酉旨、Zeonex、Zeonor (均爲 Z e on Corporations 之產品)、及Arton(JSR Corporation之產品)。其他可得 實例包括非雙折射光學樹脂材料,如日本公開專利公告第 8- 1 1 0402或1 1 -2 93 1 1 6號所述者。對於其中纖維素乙酸酯 一 4 0 - 200422640 係用於透明保護膜之情形,爲了使環境溫度及濕度影響之 阻滯値波動最小之目的,較佳爲將阻滯値調整至小於3奈 米,而且更佳爲小於2奈米。 在本發明中,偏光膜之保護膜之一亦可作爲光學各向 異性層之撐體,或可完全爲光學各向異性層。爲了防止光 軸異位及防止灰塵或其他外來物質進入之目的,光學各向 異性層及偏光膜較佳爲藉黏結而堆疊。例如,將透明黏附 層置於其間之適當黏附程序可應用於黏結堆疊。對於黏著 劑之型式並無特別之限制,就防止成分構件之光學特性改 變而言,其中在黏附程序中無需高溫程序硬化及乾燥者, 及無需長期硬化及乾燥者較佳。由此觀點,較佳爲使用親 水性聚合物爲主黏著劑及膠黏層。 膠黏層可使用由適當聚合物(如丙烯酸酯聚合物、聚 石夕氧聚合物、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醚、與合成橡膠) 組成之透明膠黏劑形成。其中,就光學透明性、膠黏性質 及耐候力而言,丙烯酸酯膠黏劑較佳。爲了黏附某些黏附 目標(如液晶光電管)之目的,亦可將膠黏層配置於偏光 板之一個表面或兩個表面上。對於其中膠黏層暴露於上表 面之情形,較佳爲將分離器等暫時置於其上以防止膠黏層 表面之污染等,直到其實際使用時。 亦較佳爲使用包括形成於其一個表面上或其兩個表面 上之偏光膜、類似上述透明保護膜且具有各種目的(如防 水)之保護膜、或爲了防止表面反射之目的之適當功能層 (如抗反射膜及/或防眩層)之偏光板。抗反射膜可一般如 -41 - 200422640 含氟聚合物之塗覆層或如一般由多層蒸氣沈積金屬膜組成 之光干擾膜而適當地形成。防眩膜可藉由可造成表面反射 光散佈之任何適當技術適當地形成,其中此技術包括使用 含細粒之塗樹脂層,及經適當程序(如壓花、砂磨與蝕刻 )在表面上形成精細之不規則結構。 上述細松可爲具有0.5至20微米之平均粒度之單一*材 料或二或更多種材料之組合,其適當地選自在某些情況下 可具有導電性之無機細粒,如矽石、氧化鈣、氧化鋁、氧 化鈦、氧化鉻、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、與氧化銻;及 交聯或非交聯聚合物,如聚甲基丙烯酸甲酯與聚胺基甲酸 酯。亦可將黏著層及膠黏層設計爲含上述細粒以呈現光散 佈性質。 [偏光板之光學特性] 用於本發明之偏光板(包括透明.保護膜、偏光膜與透 明撐體)之光學性質及耐久性(短期及長期儲存力)較佳 爲等於或優於任何商用超高對比產品(例如,Sanritz Corporation製造之 HLC2-5618)。更特別地,較佳規格關 於42.5 %或更高之可見光透光度;0.9995或更高之偏光程度 {(Τρ-Τ〇/(Τρ + Τ〇}1/2 (其中,Tp爲平行透光度,及Tc爲垂 直透光度);以絕對値計,3 %或更小,更佳爲1 %或更小之 在60°C,90% RH靜置5 00小時,然後在80°C無水5 00小時 後之透光度變化比例;及以絕對値計,1 %或更小,而且更 佳爲0.1 %或更小之偏光程度變化比例。 200422640 下段參考指定實例而進一步詳述本發明。應注意,任 何材料、試劑、使用量或比例、操作等可適當地改變而不 背離本發明之精神。因此,本發明之範圍絕不限於下述之 指定實例。 [實例1-1] 製造具有第1圖所示組態之液晶顯示裝置。應注意, 僅提供一層第二光學各向異性層(即,省略第1圖之第二 光學各向異性層1 2 )。更特別地,將上偏光板1、液晶光電 管(上基材5、液晶層7、下基材8 )、及下偏光板14由觀 看方向(上層)按此次序堆疊,而且進一步提供背光光源 (未示)。在上及下偏光板與液晶光電管間個5(1地各配置第 一光學各向異性層3及第二光學各向異性層1 0,以提高液 晶顯示裝置之光學特性。在此使用之上偏光板1與下偏光 板1 4爲具有第2圖所示組態者,其包括保護膜1 0 1、偏光 膜103與保護膜105 (保護膜105較接近液晶光電管而配置 )。將上偏光板1在製成整合上偏光板後倂入液晶顯示裝置 中,其中亦使用保護膜1 05作爲第一光學各向異性層3之 透明撐體,以與第一光學各向異性層3整合。另一方面, 下偏光板14設計爲使得保護膜105亦作爲第二光學各向異 性層1 0。 製造在此使用之個別構件之方法敘述於下。 <液晶光電管之製造>
液晶光電管係依照以下之步驟製造。將用於製備排列 層之聚合物溶液(例如,JSR Corporation之產品JALS204R 200422640 )塗佈於基材表面上,然後磨擦以將導引器(所謂之傾斜 角,其表示液晶分子相對基材表面之定向方向)調整爲約 89° 。將上與下基材間之間隙調整至3.5微米,將具有負介 電各向異性’ ^11 = 0.0813及= 左右之液晶(例如,]vierck 製造之MLC-6608)逐滴注射至其中且封包。 <整合上偏光板之製造> .偏光膜係使碘吸附至拉伸聚乙烯醇膜上而製造。 在距液晶光電管較遠側上,使用皂化商業纖維素三乙 酸酯膜(Fuji Photo Film Co·,Ltd.之產品 Fujitac TD80UF )作爲透明保護膜(第2圖之元件1 〇 1 )。發現此保護膜具 有3奈米之Re及50奈米之Rth。另一方面,在較接近液 晶光電管側上,使用依照下述步驟製造及皂化之透明保護 撐體A作爲透明保護膜(第2圖之元件1〇5_)。 (透明撐體A之製造) 將下示組成物置入混合槽中,在加熱下攪拌以溶解個 別成分,因而製備纖維素乙酸酯溶液。 纖維素乙酸酯溶液之組成物 纖維素乙酸酯 100質量份 (乙醯化程度=60.7至61.1%) 磷酸三苯酯 7.8質量份 (塑性劑) 磷酸聯苯基二苯酯 3.9質量份 (塑性劑) 二氯甲烷 3 36質量份 一 44- 200422640 (第一溶劑) 29質量份 甲醇(第二溶劑) 在分離混合槽中安置1 6質量份之下示阻滯增強劑、92 質量份之二氯甲烷、與8質量份之甲醇,而且在加熱下攪 拌,因而製備阻滯增強劑溶液。然後將25質量份之阻滯增 強劑溶液加入474質量份之纖維素乙酸酯溶液,而且完全 地攪拌而製備摻雜物。阻滯增強劑之加入量爲柑對於每100 質量份之纖維素乙酸酯爲3.5質量份。 阻滯增強劑
在帶型拉伸機上將得到之摻雜物流動鑄製。在帶上膜 溫達到40 °C後,將膜以70 °C熱風乾燥1分鐘,自帶側以 140°C熱風進一步乾燥12分鐘,因而製備具有〇·3質量%之 殘餘溶劑含量之纖維素乙酸酯膜(80微米厚)。使用橢圓儀 (JASCO Corporation製造之Μ-150 )在5 5 0奈米之波長測 量得到之纖維素乙酸酯膜之Re値及Rth値。發現Re爲2 奈米(變動=± 1奈米),及發現Rth爲120奈米(變動=土 3 奈米)。亦發現在400奈米至700奈米之波長範圍之Re爲 2± 1奈米,及在400奈米至700奈米之波長範圍之Rth爲 1 20± 2奈米。 200422640 將如此製造之纖維素乙酸酯膜浸入2 · 0 N氫氧化鉀溶 液(2 5 °C )中2分鐘,以硫酸中和,以純水淸洗,然後乾 燥。藉接觸法測量纖維素乙酸酯膜之表面能量,而且發現 爲63毫牛頓/米。如此製造之纖維素乙酸酯膜稱爲「透明 撐體A」。 (排列層之形成)
使用# 1 5線棒塗覆器,將具有下示組成物之塗料溶液 以26.3毫升/平方米之量塗佈於如此製造之透明撐體A之 相反表面。 排列層塗料溶液之組成物 下示之聚合物化合物P 4質量份
三乙胺 Denacol EX-521 (環氧化合物, Nagase Chemtex Corporation 之
2質量份 8 . 1質量份 57質量份 29質量份 產品)之5%水溶液 水 甲醇 將塗膜在2 5 °C乾燥3 0秒,而且進一步以1 2 0 °C熟風乾 一 4 6 一 200422640 燥1 2 0秒。發現乾燥排列層之厚度爲1 · 〇微米。在原子力 顯微鏡(AFM,Seiko Instruments Inc·之產品 SPI3800N) 下觀察排列層之表面粗度爲1 · 1 3 5奈米。然後以透明撐體A 之慢軸之相同方向(縱向方向;在5 5 0奈米測量)磨擦如 此形成之膜。 (第一光學各向異性層之製造) 在如此形成之排列層上形成第一光學各向異性層。更 特別地,使用棒塗器在上述排列層上連續地塗覆具下示組 成物之塗料溶液,乾燥,及加熱(定向老化)’而且進一步 以紫外線放射線照射’因而形成〇·5微米厚之均勻排列之 第一光學各向異性層。 第一光學各向異性層塗料溶液之組成物 棒狀液晶化合物(例示化合物I-2 ) 3 8 · 1質量% 下示之感化劑A 0 · 3 8質量%
1 . 1 4質量%
下示之光聚合引發劑B
一 47- 200422640 下示之排列控制劑c 0 . 1 9質量%
戊二醛 0.04質量% 甲乙.酮 60.1質量% 如此製造之第一光學各向異性層3在正交透明撐體A 之縱向方向(磨擦方向)之方向具有慢軸4 ’而且發現在550 奈米具有60奈米之Re値。其具有正光學各向異性,而且 發現在全部可見光範圍具有64± 7奈米之Re値。 使用聚乙烯醇爲主黏著劑,·將如此製造之透明撐體A 與第一光學各向異性層之堆疊、及上述纖維素三乙酸酯膜 FujitacTD80UF,各黏結至偏光膜之兩個表面上,因而製造 整合上偏光板 '在第2圖中,距液晶光電管較遠之透明保 護膜101對應Fujitac TD80UF,及較接近液晶光電管之透 明保護膜對應透明撐體A。現在假設將顯示裝置上視圖之 橫向方向界定爲參考(0° )而代表個別層之堆疊角度,將上 偏光板保護膜之慢軸102、106之角度調整至90° ,及再度 將偏光膜之吸收軸1 04 (第1圖之元件2 )之角度調整至90 將如此製造之整合上偏光板(包括上偏光板1與第一 光學各向異性層3)倂入液晶顯示裝置中,使得第一光學各 -48- 200422640 向異性層3較接近上液晶光電管基材5而配置。 <下偏光板之製造> 使用以如用於以上製造上偏光板之相同方式製造之偏 光膜。類似上偏光板之情形,在距液晶光電管較遠側上, 使用皂化商業纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co.,Ltd. 之產品Fujitac TD80UF)作爲透明保護膜(第2圖之元件101 )。另一方面,再度類似上偏光板之情形,在較接近液晶光 電管側上,使用如上所述而製造之透明保護板A作爲透明 保護膜(第2圖之元件1 05 )。然後使用類似上述之黏著劑 將兩型保護膜各層壓於偏光膜表面上。現在假設將顯示裝 置上視圖之橫向方向界定爲參考(0 ° )而代表個別層之堆疊 角度,再度將偏光膜之吸收軸1 04 (第1圖之元件1 5 )之 角度調整至0° ,及將保護膜之慢軸102、106之角度調整 至0。。 發現透明撐體A具有光學負折射各向異性,及在可見 光範圍之光學特性爲Re = 2奈米及Rth=120奈米,而且亦作 爲第二光學各向異性層。使用如此製造之偏光板(包括兩 個保護膜及偏光膜)作爲整合下偏光板,其對應第1圖中 與第二光學各向異性層1 0整合之下偏光板1 4。將如此製造 之下偏光板3倂入液晶顯示裝置,使得第二光學各向異性 層10配置於較接近下液晶光電管基材8。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 測量如此製造之液晶顯示裝置之透光度之視角依附性 。在由80°之前向斜面方向以10°間隔改變評估角度時, -49- 200422640 及以1 0 °間隔改變方位角時進行測量,假設水平右方方向(0 ° )爲參考。發現由於漏光透光度增加,黑色顯示模式之照 明度自前方方向隨評估角度增加而增加,而且在60。左右 之評估角度達到最大値。亦發現黑色顯示透光度之增加使 對比比例(其表示白色顯示透光度與黑色顯示透光度之比 例)下降。因此,本發明人決定評估基於數個黑色顯示透 光度之視角特性及60 °評估角度之最大漏光透光度。 發現此實例中之垂直透光度爲0.02%,及在30°方位 角處在60°評估角度之最大漏光透光度爲〇.05%。其表示 垂直對比比例爲5 0 0 : 1,及6 0 °評估角度之對比比例爲2 0 0 : 1 [實例1-2] 製造具有第1圖所示組態之液晶顯示裝置。應注意, 僅提供一層第二光學各向異性層(即,省略第1圖之第二 光學各向異性層1 2 )。更特別地,將上偏光板1、液晶光電 管(上基材5、液晶層7、下基材8 )、及下偏光板14由觀 看方向(上層)按此次序堆疊,而且進一步提供背光光源 (未示)。在上及下偏光板與液晶光電管間個別地配置第一 光學各向異性層3及第二光學各向異性層1 0,以提高液晶 顯示裝置之光學特性。在此使用之上偏光板1與下偏光板1 4 爲具有第2圖所示組態者,其包括保護膜1 〇 1、偏光膜1 03 與保護膜105 (保護膜105較接近液晶光電管而配置)。將 上偏光板1在製成整合上偏光板後倂入液晶顯示裝置中, 其中亦使用保護膜1 05作爲第一光學各向異性層3之透明 一 50- 200422640 撐體,以與第一光學各向異性層3整合。另一方面,將下 偏光板1 4在製成整合下偏光板後倂入液晶顯示裝置中,其 中使用保護膜105作爲第二光學各向異性層10之透明撐體 以與第二光學各向異性層10整合。 在此使用之液晶光電管及偏光膜與以上用於實例1-1 者相同。 至於上及下偏光膜之保護膜,類似實例1 -1所述,使 用商業纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co.,Ltd.之產 品 Fujitac TD80UF,Re = 3 奈米,Rth = 50 奈米)。 <整合上偏光板之製造> 在類似對實例1-1之透明撐體所述而皂化之Fujitac TD80UF ( Re = 3奈米,Rth = 5 0奈米)上,形成排列層及第 一光學各向異性層3。類似實例1 -1所述,此第一光學各向 異性層3係藉由排列棒狀液晶分子而形成(使得其慢軸正 交撐體慢軸而交叉),除了將第一光學各向異性層在550奈 米之Re値設爲85奈米,及將在可見光區域之Rth値,設爲 91± 9奈米(0.7微米)厚。第一光學各向異性層顯示光學 正折射各向異性。 使用聚乙烯醇爲主黏著劑,將如此製造之Fujitac TD80UF與第一光學各向異性層3之堆疊、及FujitacTD80UF 各層壓於偏光膜之兩個表面上,因而製造整合上偏光板。 將整合上偏光板倂入液晶顯示裝置中,使得第一光學各向 異性層3較接近上液晶光電管基材5而配置。 <整合下偏光板之製造> 一5卜 200422640 (排列層之製造) 使用# 1 6線棒塗覆器,將具有下示組成物之塗料液體 以28毫升/平方米之量塗覆於類似對實例1-1之透明撐體所 述而皂化之Fujitac TD80UF(Re = 3奈米,Rth = 50奈米)之 表面上。 排列層塗料溶液之組成物 (CHrCH)12,〇—- Ο Ic=o ch3 0(CH2)4〇COCH«CH2 下示之經修改聚乙烯醇 2 0質量份 水 3 6 1質量份 甲醇 1 1 9質量份 戊二酮(交聯劑) 〇 . 5質量份 將塗膜在2 5 °C乾燥3 0秒,而且進一步以9 0 °C熱風乾 燥1 5 0秒。發現乾燥排列層之厚度爲1 . 1微米。在原子力 顯微鏡(AFM,Seiko Instruments Inc.之差品 SPI3800N) 下觀察排列層之表面粗度爲1.147奈米。然後以Fujitac TD 8 0UF之慢軸之相同方向磨擦如此形成之膜。 (第二光學各向異性層之形成) 在磨擦之排列層上,塗覆含圓盤型液晶且具有下示組 成物之塗料溶液。 圓盤型液晶塗料液體之組成物 圓盤.型液晶化合物(1 ) * 1
•(CH2-CH)87.8· OH —(CHrCH}〇,2- c=o
32.6質量% - 52- 200422640 纖維素乙酸酯丁酸酯 〇·7質量。/〇 經環氧乙烷修改三羥甲基丙烷三丙 3.2質量% 烯酸酯 (Osaka Organic Chemical Industry,
Ltd.之產品 V#3 60 ) 感化劑 〇 · 4質量% (Nippon Kayaku Co·,Ltd.之產品 Kayacure ) 光聚合引發劑 1·1質量% (Ciba-Geigy Corporation 之產品 Irgacure 9 0 7 ) 甲乙酮 62.0質量% *1:使用1,2,1’,2’,1”,2”-参[4,5-二(乙烯基羰氧基丁 氧基苯甲醯氧基)伸苯基(揭示於日本公開專利公告第.8 -50206號,[0044]段之例示化合物TE-8-(8),m = 4 )作爲圓 盤型液晶化合物(1)。 , 然後使塗膜在1 3 0 °c加熱區加熱下乾燥2分鐘,因而將 圓盤型液晶化合物定向。然後使用120瓦/公分高壓汞燈, 藉由在1 3 0°C以UV照射4秒而將圓盤型液晶化合物聚合。 然後將膜靜置冷卻至室溫,因而形成1·4微米厚,具有光 學負折射各向異性,及在可見光範圍具有Re = 0奈米與 Rth=140奈米之第二光學各向異性層。發現第二光學各向異 性層之圓盤型液晶化合物以± 2°之傾斜角垂直排列。 使用聚乙烯醇爲主黏著劑,將如此製造之Fujitac 200422640 TD80UF與第二光學各向異性層之堆疊、及Fujitac TD80UF 各黏結於偏光膜之兩個表面上,因而製造整合下偏光板。 ” 在如此製造之整合下偏光板中,第二光學各向異性層 10之慢軸11之角度與緊鄰第二光學各向異性層10之透明 保護膜(第2圖之元件105 )之慢軸(第2圖之元件106 ) 相同。將如此製造之整合下偏光板倂入液晶顯示裝置中’ 使得第二光學各向異性層1 0接觸上液晶光電管基材8。 液晶顯示裝置之其他組態與實例1 - 1相同。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> · 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲0.04%。 [實例1-3] 類似實例卜2所述而製造液晶顯示裝置,除了以上示 之例示化化合物1-14代替用於第一光學各向異性層之棒狀 液晶化合物。如此製造之液晶顯示裝置之漏光測量値與實 ® 例.1 - 2相同。 [比較例卜1] 類似實例1 -1所述而製造液晶顯示裝置,除了不形成 第一光學各向異性層3而製造實例1 · 1之整合上偏光板。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此實例中之垂直透 一 5 4 - 200422640 光度爲0.02%,及在45。方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲〇 . 〇 3 5 %。 其顯示相較於本發明之實例1-1、1-2與1-3,比較例 1 -1具有較大之漏光,而且如此證明本發明之優異性。 [比較例1 - 2 ] 類似實例1 -1所述而製造上偏光板,除了在較接近液 晶光電管側上,使用具有36奈米之Re與173奈米之Rth 之膜作爲上偏光板1之透明保護膜,將上偏光板1之外保 護膜之慢軸之角度設爲〇 ° ,將偏光膜之吸收軸2之角度設 爲〇° ,將液晶光電管側上保護膜之慢軸之角度設爲90° , 及不使用第一光學各向異性層3。 亦類似實例1 -1所述而製造下偏光板,除了在較接近 液晶光電管側上,使用具有9奈米之Re與68奈米之Rth 之膜作爲下偏光板1 4之透明保護膜,將下偏光板.1 4之外 保護膜之慢軸之角度設爲90 ° ,將偏光膜之吸收軸1 5之角 度設爲90 ° ,及將液晶光電管側上保護膜之慢軸之角度設 爲〇。。 類似實例1 -1所述而製造液晶顯示裝置,.除了使用這 些上及下偏光板。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在3 0°方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲0.17%。 200422640 其顯示相較於本發明之實例1-1、1-2與1 -3,比較例 1 -2具有較大之漏光,而且如此證明本發明之優異性。 [比較例卜3 ] 製造具有第1圖所示組態之液晶顯示裝置。在此使用 之偏光板1、1 4爲具有第2圖所示組態者,而且使用商業 纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co·,Ltd.之產品Fuj itac TD80UF,Re = 3奈米,Rth = 5 0奈米)作爲保護膜101、105 。將一層阻滯膜c (第1圖之元件3 )配置於上偏光板1與 上液晶光電管基材5之間,及將兩層阻滯膜D (第1圖之 元件1 〇與1 2 )配置於下偏光板1 4與下液晶光電管基材8 之間。類似實例1 -2所述而設定偏光板上保護膜之慢軸、 及偏光板之吸收軸之方向。 阻滯膜_ C包括降冰片烯爲主拉伸膜,而且具有1 .5 1之 膜拉伸方向平均折射率Nx,1.509之正交膜拉伸方向平均 折射率Ny,1.509之膜厚度方向平均折射率Nz,及95奈 米之厚度。將膜之Re値設爲95奈米,及將其慢軸4之角 度設爲〇° 。兩層阻滯膜D ( 10、12)均由降冰片烯爲主拉 伸膜組成,具有1 ·5 1之膜拉伸方向平均折射率Nx,1 ·5 1 之正交膜拉伸方向平均折射率Ny,1.5084之膜厚度方向平 均折射率Nz,70奈米之厚度,5奈米之Re,及110奈米之 Rth。將此兩層膜堆疊使得其慢軸幾乎彼此正交而交叉,及 配置使得將接觸下偏光板之膜之慢軸1 3設爲90 ° ,及將接 觸液晶光電管之膜之慢軸1 〇設爲〇 ° 。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> -56 - 200422640 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現比較例1 -3中之垂 直透光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度之 最大漏光透光度爲0.17%。 其顯示相較於本發明之實例1 -1、1 -2與1 -3,比較例 1 -3具有較大之漏光及需要高達三層阻滯膜,而且如此證明 本發明之優異性。 [比較例1-4]
製造類似比較例1 -3所述而設計之液晶顯示裝置,除 了使用由塗膽固醇液晶化合物組成之光學各向異性層E代 替阻滯膜D ( 1 0、1 2 )。
參考日本公開專利公告第2002-3 1 1 243號所述之方法 ,形成光學各向異性層E,其中藉由加入下示之對掌試劑D 而使棒狀液晶化合物(例示化合物1-2)產生光學性質,因 而使其可作爲膽固醇層。發現具有4微米之厚度之層具有3 奈米之Re,25 0奈米之Rth,及130奈米之膽固醇液晶節 距。配置如此製造之光學各向異性層E以將慢軸角度調整 至相對下偏光板爲〇 ° 。 對掌試劑D (具有異花楸醇核之可聚合對掌試劑)
<所製造液晶顯示裝置之漏光測量> ^ 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此比較例卜4中之 一 5 7 - 200422640 垂直透光度爲〇·〇5%,及在30°方位角處在60°評估角度 之最大漏光透光度爲〇·17%。 其顯示相較於本發明之實例1-1、1-2與1-3,比較例 1-4具有較大之漏光及需要一層額外之阻滯膜,而且如此證 明本發明之優異性。 [實例卜4 ] 類似實例卜2所述,製造如第1圖所示而設計之液晶 顯示裝置,除了如下所述製造整合上偏光板之第一光學各 向異性層之偏光膜及排列層。 (偏光膜之製造) 以15至17 °C離子交換水將具有2400之平均聚合程度 、及1〇〇微米之厚度之PVA膜淸洗60秒,以不銹鋼製刀片 刮其表’面上以除水,在含0.77克/公升之碘與60.0克/公升 之碘化鉀之40°C水溶液中浸5 5秒,同時修正濃度以保持於 固定程度,然後在含42.5克/公升之硼酸與30.0克/公升之 碘化鉀之40 °C水溶液中浸90秒,同時修正濃度以保持於固 定程度,以不銹鋼製刀片刮其表面上以去除過量水,因而 將膜之水含量保持在2%或更少,然後引入日本公開專利公 告第2002- 1 3 1 548號之第2圖所示之張力器拉伸機中。在 6 0°C,95% RH之大氣下,將膜以4米/分鐘之進料速率及1〇〇 米之進料長度拉伸長達5倍,在7 0 °C大氣中乾燥,同時將 寬度保持固定,及自張力器分離。拉伸前之PVA膜之水含 量爲32%,及乾燥後之水含量爲1.5%。在張力器出口未觀 察到膜變形。發現拉伸及乾燥厚之膜厚爲18微米。 -58- 200422640 使用切割器將拉伸膜之寬度方向之兩個邊緣部份切開 寬達3公分,而且使用 PVA ( Kuraray Co.,Ltd.之產品 PVA-117H)之3%水溶液作爲黏著劑,在膜之兩個表面上黏 結皂化商業纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co·,Ltd. 之產品Fujitac TD80UF,Re = 3奈米,Rth = 50奈米),及在 70 °C加熱l〇分鐘,因而得到具有650奈米之有效寬度且在 其兩個表面上具有纖維素三乙酸酯保護膜之偏光板。 發現如此得到之偏光膜具有自縱向方向傾斜90 °之吸 收軸。目視檢查未觀察到褪色條紋。 (第一光學各向異性層之排列層之製造) 在Fujitac TD8 0UF上形成如實例卜2所述之第二光學 各向異性層之相同排列層,然後將此排列層以如Fujitac TD80UF之慢軸之相同方向磨擦。發現類似實例1-2所述在 其上形成之第一光學各向異性層3在平行Fujitac TD80UF 之縱向方向(磨擦方向)之方向具有慢軸4,在550奈米爲 8奈米之Re,及在可見光區域爲,91±9奈米(0.7微米)之 Re。相較於實例1 -2,發現第二光學各向異性層之缺陷數量 較少。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲0.04%。 [實例1-5] -59- 200422640 以如實例1 -1之相同方式製造液晶顯示裝置,除了使 用透明撐體B代替透明撐體A。以如實例1 -1之相同方式 測量所製造液晶顯示裝置之漏光。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲〇 . 〇 6 %。 (透明撐體B之製造) 將下示組成物置入混合槽中,在加熱下攪拌以溶解個 別成分,因而製備纖維素乙酸酯丙酸酯溶液。
纖維素乙酸酯丙酸酯溶液之組成物 纖維素乙酸酯丙酸酯 1 〇〇質量份 (EASTMAN CHEMICL, CO. LTD 製 造之” CAP-482-20”) 磷酸三苯酯 3.9質量份 (塑性劑) 碟酸聯苯基二苯酯 1 · 9質量份 (塑性劑)
二氯甲烷 3 1 7質量份 (第一溶劑) 甲醇(第二溶劑) 2 8質量份 石夕石 〇 · 1質量份 (〇·2微米之粒徑) 在分離混合槽中安置1 6質量份之下示阻滯增強劑、92 質量份之二氯甲烷、與8質量份之甲醇,而且在加熱下攪 拌,因而製備阻滯增強劑溶液0 1。 一 6 0 ~ 200422640 然後將25質量份之阻滯增強劑溶液〇1加入474質量 份之纖維素乙酸酯丙酸酯溶液,而且完全地攪拌而製備摻 雜物。阻滯增強劑之加入量爲相對於每1 00質量份之纖維 素乙酸酯丙酸酯爲3 · 5質量份。用於此實例之纖維素乙酸 酯丙酸酯具有0.18之乙醯化程度”A”及2.47之C3之醯化程 度”B”,因此滿足式(C)。醯化程度係藉上述方法測量。 阻滯增強劑 CHft
以如實例1 -1之相同方式,在帶型拉伸機上將得到之 摻雜物流動鑄製。使用橢圓儀(JASCO Corporation製造之 Μ-1 5 0 )在5 5 0奈米之波長測量得到之纖維素乙酸酯丙酸酯 膜之Re値及Rth値。發現Re爲2奈米(變動=± 1奈米), 及發現Rth爲125奈米(變動=± 3奈米.)。亦發現在400奈 米至700奈米之波長範圍之Re爲2± 1奈米,及在400奈 米至700奈米之波長範圍之Rth爲125±2奈米。 將如此製造之纖維素乙酸酯丙酸酯膜浸入2 · 0 N氫氧 化鉀溶液(2 5 °C )中2分鐘’以硫酸中和’以純水淸洗’ 然後乾.燥。藉接觸法測量纖維素乙酸酯丙酸酯膜之表面能 量,而且發現爲63毫牛頓/米。如此製造之纖維素乙酸酯 丙酸酯膜稱爲「透明撐體B」° 一 6 1 - 200422640 [實例1-6] Λ 以如實例1-1之相同方式製造液晶顯示裝置,除了使 二 用透明撐體C代替透明撐體Α。以如實例1 -1之相同方式 測量所製造液晶顯示裝置之漏光。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在30°方位角處在60。評估角度之最大 漏光透光度爲0.0 5 %。 (透明撐體C之製造) 將下示組成物置入混合槽中,在加熱下攪拌以溶解個 別成分,因而製備纖維素乙酸酯丁酸酯溶液。 · 纖維素乙酸酯丁酸酯溶液之組成物 纖維素乙酸酯丁酸酯 100質量份 (EASTMAN CHEMICL,CO. LTD 製 造之” CAB-381-20,,) 磷酸三苯酯 2.0質量份 (塑性劑) 磷酸聯苯基二苯酯 1 .0質量份 (塑性劑) 二氯甲烷 3 09質量份 (第一溶劑) 甲醇(第二溶劑) 27質量份 矽石 0.1質量份 (0.2微米之粒徑) 然後將25質量份之阻滯增強劑溶液01加入43 9質量 份之纖維素乙酸酯丁酸酯溶液,而且完全地攪拌而製備摻 -6 2 - 200422640 雜物。阻滞增強劑之加入量爲相對於每1 00質量份 素乙酸酯丁酸酯爲3 · 5質量份。用於此實例之纖維 酯丁酸酯具有1.00之乙醯化程度”A”及1.66之〇4之 度”Β”,因此滿足式(C)。醯化程度係藉上述方法測量 以如實例1 -1之相同方式,在帶型拉伸機上將 摻雜物流動鑄製。使用橢圓儀(JASCO Corporation Μ -1 5 0 )在5 5 0奈米之波長測量得到之纖維素乙酸酯 膜之Re値及Rth値。發現Re爲2奈米(變動=± 1穿 及發現Rth爲121奈米(變動=± 3奈米)。亦發現在 米至700奈米之波長範圍之Re爲2土 1奈米,及在 米至700奈米之波長範圍之Rth爲121±2奈米。 [實例2-1] 製造具有第1圖所示組態之液晶顯示裝置。應 僅提供一層第二光學各向異性層(即,省略第1圖 光學各向異性層1 2 )。更特別地,將上偏光板1、液 管(上基材5、液晶層,7、下基材8 )、及下偏光板1 看方向(上層)按此次序堆疊,而且進一步提供背 (未示)。在上及下偏光板與液晶光電管間個別地配 光學各向異性層3及第二光學各向異性層1 0,以提 顯示裝置之光學特性。在此使用之上偏光板1與下偏3 爲具有第2圖所示組態者,其包括保護膜1 0 1、偏光 與保護膜1〇5(保護膜105較接近液晶光電管而配濯 上偏光板1在製成整合上偏光板後倂入液晶顯示裝 其中將保護膜1 〇5黏結第一光學各向異性層3。另一 之纖維 素乙酸 醯化程 〇 得到之 製造之 丙酸酯 ^米), 400奈 400奈 注意, 之第二 晶光電 4由觀 光光源 置第一 高液晶 t板14 膜103 【)。將 置中, 方面, -63- 200422640 將下偏光板1 4在製成整合下偏光板後倂入液晶顯示裝置中 ,其中保護膜1 05亦作爲第二光學各向異性層1 〇之撐體而 與第二光學各向異性層10整合。 製造在此使用之個別構件之方法敘述於下。 <液晶光電管之製造> 液晶光電管係依照以下之步驟製造。將排列層(例如 ,JSR Corporation之產品JALS204R)塗覆於基材表面上, 然後磨擦以將導引器(所謂之傾斜角,其表示液晶分子相 對基材表面之定向方向)調整爲約89° 。將上與下基材間 之間隙調整至3.5微米,將具有負介電各向異性,Δη = 0.08 13 及Δε = -4·6左右之液晶(例如,Merck製造之MLC_6608 ) 逐滴注射至其中且封包。 <整合上偏光板之製造> (上偏光板之製造) 偏光膜係使碘吸附至拉伸聚乙烯醇膜上而製造。 在距液晶光電管較遠側上,使用皂化商業纖維素三乙 酸酯膜(Fuji Photo Film Co·,Ltd.之產品 Fujitac TD80UF )作爲偏光膜之透明保護膜,及使用聚乙烯醇爲主黏著劑 各黏結至偏光膜之兩個表面上,因而製造整合上偏光板。 發現此保護膜具有3奈米之Re及50奈米之Rth。 現在假設將顯示裝置上視圖之橫向方向界定爲參考 (〇 ° )而代表個別層之堆疊角度,將上偏光板保護膜之慢軸 102、106之角度調整至90°,及再度將偏光膜之吸收軸104 (第1圖之元件2)之角度調整至90° 。 一 6 4 - 200422640 (第一光學各向異性層之製造) 依照國際專利公告WO 00/26705號說明書之實例3之 · 敘述製造聚碳酸酯共聚物拉伸膜。發現此拉伸膜在450奈 米、550奈米與650奈米各具有55.3奈米、60.0奈米與60.6 奈米之Re値。即,發現此拉伸膜顯示正折射各向異性,而 且爲可作爲在可見光區域具有5 6± 5奈米之Re之第一光學 各向異性層之膜。此阻滯値係使用Oji Scientific Instruments 之產品KOBRA21DH自動雙折射分析儀測量。其亦適用於 以下之任何敘述。 φ 使用膠黏材料將拉伸膜黏結至較接近所製造上偏光板 之液晶光電管側上之透明保護膜(第2圖之元件1 05 ),因 而製造整合上偏光板。聚碳酸酯共聚物拉伸膜之慢軸4及 下偏光板之偏光膜之吸收軸1 5幾乎平行地排列。 <整合下偏光板> (下偏光板之製造) 至於下偏光板之偏光膜,製造與以上製造之上偏光板 相同之偏光膜。然後在偏光板之一個表面上黏結Fujitac φ TD 8 0UF作爲保護膜.(距液晶光電管較遠側上之保護膜,第 2圖之元件1 0 1 )。 (整合透明撐體之第二光學各向異性層之製造) <<排列層之製備>> 其次,將 Fujitac TD80UF ( Re = 3 奈米,Rth = 50 奈米 )之表面皂化。皂化係藉由將膜浸入2.0 N氫氧化鉀溶液 (25 °C )中2分鐘,以硫酸中和,以純水淸洗,及乾燥而 200422640 進行。藉接觸法測量如此皂化之膜之表面能量,而且發現 爲6 3毫牛頓/米。使用#丨6線棒塗覆器,將具有下示組成物 之塗料液體以28毫升/平方米之量塗覆於皂化膜之表面上 排列層塗料溶液之組成物
0(CH2)4〇COCH-CH2 2 0質量份 下示之經修改聚乙烯醇: 水 3 6 1質量份 甲醇 1 1 9質量份 戊二酮 0.5質量份 (交聯劑) 將塗膜在25 °C乾燥60秒,進一步以60°C熱風乾燥60 秒,而且更進一步以90 °C熱風乾燥150秒。發現乾燥排列 層之厚度爲1.1微米。在原子力顯微鏡(AFM,Seiko Instruments Inc.之產品 SPI3 800N)下觀察排列層之表面粗 度爲1.147奈米。然後以Fujitac TD80UF之慢軸之相同方 向磨擦如此形成之膜。 <<第二光學各向異性層之形成>> 在磨擦之排列層上,塗覆含圓盤型液晶且具有下示組 成物之塗料溶液。 一 6 6 - 200422640 圓盤型液晶塗料液體之組成物 圓盤型液晶化合物(1)*1 32.6皙量% 纖維素乙酸酯丁酸酯 〇·7質量% 經環氧乙院修改三經甲基丙院三丙 3.2質量% 烯酸酯 (Osaka Organic Chemical Industry,
Ltd·之產品 V#3 60 ) 感化劑 〇 . 4質量% (Nippon Kayaku Co·,Ltd.之產品 Kayacure ) 光聚合引發劑 1 · 1質S % (Ciba-Geigy Corporation 之產品 Irgacure 9 0 7 ) 甲乙酮 62.0質量% *1 :使用1,251’,2’51”,2”-参[4,5-二(乙烯基羰氧基丁 氧基苯甲醯氧基)伸苯基(揭示於日本公開專利公告第8. 50206號,[0044]段之例示化合物TE-8-(8),m = 4)作爲圓 盤型液晶化合物(1 )。 然後使塗膜在130°C加熱區加熱下乾燥2分鐘,因而將 圓盤型液晶化合物定向。然後使用120瓦/公分高壓录燈, 藉由在130°C以UV照射4秒而將圓盤型液晶化合物聚合。 然後將膜靜置冷卻至室溫,因而形成2.2微米厚,胃有· % 學負折射各向異性,及在可見光範圍具有Re = 〇奈米_ Rth = 2 16奈米之第二光學各向異性層。發現第二光學各向異 - 67 - 200422640 性層之圓盤型液晶化合物以± 2 °之傾斜角垂直地排列。 以此方式,製造與透明撐體整合之第二光學各向異性 層。 使用聚乙烯醇爲主黏著劑,將如此製造之第二光學各 向異性層黏結至下偏光板,因而製造整合下偏光板,其中 將透明撐體(Fujitac TD80UF)之表面(無第二光學各向異性 層形成於其上)黏結至下偏光板之偏光膜表面(無保護膜 (Fujitac TD 8 0UF)形成於其上)。 現在假設將顯示裝置上視圖之橫向方向界定爲參考 (〇 ° )而代表整合下偏光板中個別層之堆疊角度,將偏光膜 之慢軸1〇4(第1圖之元件15)之角度調整至〇。,及再度 將保護膜之慢軸102、106之角度調整至90° 。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 測量如此製造之液晶顯示裝置之透光度之視角依附性 。在由80 °之前向斜面方向以1 0°間隔改變評估角度時, 及以1 〇 °間隔改變方位角時進行測量,假設水平右方方向 (〇° )爲參考。發現由於漏光透光度增加,黑色顯示模式之 照明度自前方方向隨評估角度增加而增加,而且在60 °左 右之評估角度達到最大値。亦發現黑色顯示透光度之增加 使對比比例(其表示白色顯示透光度與黑色顯示透光度之 比例)下降。因此,本發明人決定評估基於數個黑色顯示 透光度之視角特性及60 °評估角度之最大漏光透光度。 發現此實例中之垂直透光度爲〇.〇2%,及在30°方位 角處在60°評估角度之最大漏光透光度爲0.04%。其表示 200422640 垂直對比比例爲5 0 0 : 1,及6 0。評估角度之對比比例爲2 5 0 : 1 〇 [實例2-2] 如果將實例2 -1中上偏光板與下偏光板相對液晶光電 管之位置關係反轉,即,即使是將第一光學各向異性層與 第二光學各向異性層相對液晶之位置關係反轉’則在所製 造液晶顯示裝置之漏光測量中仍得到類似之結果。 [實例2·3] 在此使用之液晶光電管及偏光膜與用於以上實例2-1 者相同。 <整合上偏光膜之製造> (上偏光膜之製造) 至於距液晶光電管較遠側上之偏光膜之保護膜’類似 實例2-1所述.,使用商業纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co.,Ltd·之產品 Fujitac TD80UF)。 (第一,光學各向異性層之製造) 至於較接近液晶光電管側上之保護膜,使用在實例 2-1製造之第一光學各向異性層。即,第一光學各向異性層 亦作爲上偏光板之液晶光電管側上之保護膜。發現在5 5 0 奈米測量之第一光學各向異性層之Re値爲6 3奈米,及在 可見光區域測量之Re値爲59± 5奈米。 (第二光學各向異性層之製造) 使得到之第一光學各向異性層接受電暈放電處理,及 類似實例1所述而製造各由圓盤型液晶分子之形成之排列 一 69 - 200422640 層與第二光學各向異性層。 將其倂入液晶顯不裝置中作爲整合上偏光板,以使第 二光學各向異性層接觸液晶光電管而配置。此第二光學各 向異性層之慢軸(磨擦方向)係平行第一光學各向異性層 之慢軸而排列,及第一光學各向異性層之慢軸係正交上偏 光板之吸收軸2而排列。 <整合下偏光板之製造> 製造類似實例2- 1之下偏光板而設計之整合下偏光板 ,除了省略排列層及第二光學各向異性層。將其倂入液晶 顯示裝置中作爲整合下偏光板。 然後類似實例2-1所述而製造液晶顯示裝置,除了將 以上製造之整合下偏光板倂入液晶顯示裝置中作爲上與下 偏光板,代替用於實例2-1之上與下偏光板。漏光測量結 果類似實例2-1 〇 [實例2-4] 雖然亦使用第二光學各向異性層之撐體作爲下偏光板 之保護膜,其在此不應用於實例2-4。即,將具有Fujitac TD 8 0UF置於其上作爲較接近液晶光電管側上之保護膜之偏 光板倂入液晶顯示裝置中作爲下偏光板。進一步類似實例 2-1所述而製造與撐體整合之第二光學各向異性層,而且倂 入液晶光電管與下偏光板之間。對於其中較接近液晶光電 管側上之保護膜與第二光學各向異性層之撐體之慢軸以相 同方向排列之情形,發現第二光學各向異性層需要具有1·4 微米之厚度,及在可見光區域各爲〇奈米與140奈米之Re -70- 200422640 與Rth値。如此製造之液晶顯示裝置之漏光測量結果類似 實例2 -1。 [比較例2-1] 如實例2-1所述,使用具有3奈米之Re與120奈米之 Rth之膜作爲透明保護膜(用於上及下偏光板者),但是在 上偏光板之透明保護膜上未製造第一光學各向異性層。其 他組態與實例2-1相同。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例2-1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此比較例1 _4中之 垂直透光度爲0.02%,及在45°方位角處在60°評估角度 之最大漏光透光度爲0.35%。 其顯示相較於本發明之實例2-1至2-4,比較例2-1具 有較大之漏光,而且如此證明本發明之優異性。 [比較例2-2] 在此使用之上偏光板爲各具有36奈米及173奈米之較 接近液晶光電管側上透明保護膜之Re與Rth値;具有〇 ° 之外保護膜(距液晶光電管較遠側上)之慢軸角度;具有 0。之偏光膜之吸收軸2角度;及具有90°之液晶光電管上 保護膜之慢軸角度。 類似地,在此使用之下偏光板1 4亦爲各具有9奈米及 36奈米之較接近液晶光電管側上透明保護膜之Re與Rth 値;具有90°之外保護膜之慢軸角度;具有90°之偏光膜 之吸收軸1 5角度;及具有〇 °之液晶光電管上保護膜之慢 - 71- 200422640 軸角度。 無保護膜以外之光學各向異性層各配置於上及下偏光 板與液晶光電管之間。此液晶顯示裝置之其他組態與實例 2 -1相同。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例2- 1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此比較例卜4中之 垂直透光度爲〇.〇2%,及在30°方位角處在60°評估角度 之最大漏光透光度爲0.17%。 其顯示相較於本發明之實例2-1至2-4,比較例2-2具 有較大之漏光,而且如此證明本發明之優異性。 [比較例2 - 3 ] 將上及下偏光板之所有保護膜均改成商業纖維素三乙 酸酯膜(Fuji Photo Film Co·,Ltd.之產品 Fujitac TD80UF ,Re = 3奈米,Rth = 50奈米)。將一層阻滯膜C (3)配置於上 偏光板與液晶光電管之間,及將兩層阻滯膜:D ( 1 0、1 2 ) 配置於下偏光板與液晶光電管之間。類似實例2-2所述而 設定偏光板上保護膜之慢軸、及偏光板之吸收軸之方向。 阻滯膜C包括降冰片烯爲主拉伸膜,而且具有1 .5 1之 膜拉伸方向平均折射率Nx,1.509之正交膜拉伸方向平均 折射率Ny,1.5 09之膜厚度方向平均折射率Nz,及95奈 米之厚度。將膜之Re値設爲95奈米,及將其慢軸4之角 度設爲〇° 。兩層阻滯膜_ D (10、12)均由降冰片烯爲主拉 伸膜組成,具有1.51之膜拉伸方向平均折射率Νχ,1·51 200422640 之正交膜拉伸方向平均折射率Ny,1.5084之膜厚度方向平 均折射率Nz,70奈米之厚度,5奈米之Re,及110奈米之 Rth。將此兩層膜堆疊使得其慢軸幾乎彼此正交而交叉’及 配置使得將接觸下偏光板之膜之慢軸1 3設爲90 ° ,及將接 觸液晶光電管之膜之慢軸1 〇設爲〇 ° 。 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 類似實例2-1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此實例中之垂直透 光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度之最大 漏光透光度爲0.17%。 其顯示相較於本發明之實例2-1至2-4,比較例2-3具 有較大之漏光及需要高達三層阻滯膜,而且如此證明本發 明之優異性。 [比較例2-4] 如實例3 -3所述而設計之液晶顯示裝置,除了使用由 塗膽固醇液晶組成之光學各向異性層E代替用於比較例2-3 之阻滯膜D ( 1 0、1 2 )。 參考日本公開專利公告第2002-3 1 1 243號所述之方法 ,形成光學各向異性層E,其中藉由加入下示之對掌試劑D 而使棒狀液晶化合物A產生光學性質,因而使其可作爲膽 固醇層。發現具有4微米之厚度之層具有3奈米之Re,25 0 奈米之Rth,及1 3 0奈米之膽固醇液晶節距。配置如此製造 之光學各向異性層E以將慢軸角度調整至相對下偏光板爲 200422640 棒狀液晶化合物A 〇
對掌試劑D (具有異花楸醇核之可聚合對掌試劑)
<所製造液晶顯示裝置之漏光測量〉 類似實例1 -1所述,測量如此製造之液晶顯示裝置在 黑色顯示模式之漏光之視角特性。發現此比較例1 -4中之 垂直透光度爲〇.〇5%,及在30°方位角處在60°評估角度 之最大漏光透光度爲〇 . 1 7 %。 其顯示相較於本發明之實例2-1至2-4,比較例2-4具 有較大之漏光及需要一層額外之阻滯膜,而且如此證明本 發明之優異性。 [實例2-5] 類似實例2- 1所述,製造如第1圖所示而設計之液晶 顯示裝置,除了將偏光膜及整合上偏光板改成下示者。使 用膠黏劑將作爲第一光學各向異性層之拉伸膜黏結至較接 近如此製造之上偏光板側上之透明保護膜表面(第2圖之 元件1 05 ),同時平行排列兩者之縱向方向。聚碳酸酯共聚 物拉伸膜之慢軸4及下偏光板與上偏光板之吸收軸2係幾 乎彼此正交而排列。 如此製造之液晶顯示器之漏光測量結果類似實例2-1 一 74- 200422640 (偏光膜之製造) 以15至17 °C離子交換水將具有2400之平均聚合程度 、及100微米之厚度之PVA膜淸洗60秒,以不銹鋼製刀片 刮其表面上以除水,在含0.77克/公升之碘與60.0克/公升 之碘化鉀之40°C水溶液中浸55秒,同時修正濃度以保持於 固定程度,然後在含42.5克/公升之硼酸與30.0克/公升之 碘化鉀之40 °C水溶液中浸90秒,同時修正濃度以保持於固 定程度,以不銹鋼製刀片刮其表面上以去除過量水,因而 將膜之水含量保持在2%或更少,然後引入日本公開專利公 告第2002-131548號之第2圖所示之張力器拉伸機中。在60 °C,95% RH之大氣下,將膜以4米/分鐘之進料速率及100 米之進料長度拉伸長達5倍,在7 0 °C大氣中乾燥,同時將 寬度保持固定,及自張力器分離。拉伸前之PVA膜之水含 量爲3 2 %,及乾燥後之水含量爲1 . 5 %。在張力器出口未觀 察到膜變形。發現拉伸及乾燥厚之膜厚爲1 8微米。 使用切割器將拉伸膜之寬度方向之兩個邊緣部份切開 寬達 3公分,而且使用 PVA ( Kuraray Co·,Ltd·之產品 PVA-117H)之3%水溶液作爲黏著劑,在膜之兩個表面上黏 結皂化商業纖維素三乙酸酯膜(Fuji Photo Film Co.,Ltd· 之產品Fujitac TD80UF,Re = 3奈米,Rth = 50奈米),及在 7 0 °C加熱10分鐘,因而得到具有65 0奈米之有效寬度且在 其兩個表面上具有纖維素三乙酸酯保護膜之偏光板。 發現如此得到之偏光膜具有自縱向方向傾斜90 °之吸 - 75- 200422640 收軸。目視檢查未觀察到褪色條紋。 [實例2-6] <整合上偏光板之製造> (第一光學各向異性層之製造) <<纖維素乙酸酯丙酸酯膜之製造>> 將下示組成物置入混合槽中,在加熱下攪拌以溶解_ 別成分,因而製備纖維素乙酸酯丙酸酯溶液。 纖維素乙酸酯丙酸酯溶液之組成物 纖維素乙酸酯丙酸酯 (EASTMAN CHEMICL, CO 造之” CAP-482-20 ”) 磷酸三苯酯 (塑性劑) 磷酸聯苯基二苯酯 (塑性劑) 二氯甲烷 (第一溶劑) 甲醇(第二溶劑) 矽石 (〇 · 2微米之粒徑) 在分離混合槽中安置20質量份之下示阻滯增強劑、8 7 質量份之二氯甲烷、與13質量份之甲醇,而且在加熱下攪 拌,因而製備阻滯控制劑溶液0 1。 然後將45質量份之阻滯控制劑溶液〇 1加入45 1質量 1 0 0質量份 • LTD 製 9質量份 1.9質量份 3 1 7質量份 2 8質量份 〇. 1質量份 -76- 200422640 份之纖維素乙酸酯丙酸酯溶液,而且完全地攪拌而製備摻 雜物。阻滯控制劑之加入量爲相對於每1 0 0質量份之纖維 素乙酸酯丙酸酯爲7 · 5質量份。用於此實例之纖維素乙酸 酯丙酸酯具有0.18之乙醯化程度”A”及2 ·47之C3之醯化程 度”B”,因此滿足式(C)。醯化程度係藉上述方法測量。 阻滯控制劑
och3 在帶型拉伸機上將得到之摻雜物流動鑄製。藉張力器 在130°C將具有25質量%之殘餘溶劑含量之膜在寬度方向 拉伸30%拉伸比例而形成纖維素乙酸酯丙酸酯膜。使用得 到之纖維素乙酸酯丙酸酯膜作爲第一光學各向異性層。使 用 Oji Scientific Instruments 之產品 OBRA21DH 測量得到 之纖維素乙酸酯丙酸酯膜在5 5 0奈米波長之Re値與Rth値 。發現Re爲61奈米及發現Rth爲156奈米。 (第二光學各向異性層之製造) 以如實例2-1之相同方式,將得到之纖維素乙酸酯丙 酸酯膜(即,第一光學各向異性層)之表面皂化,而且在 表面上形成排列層。將與用於實例2 -1之第二光學各向異 性層相同之塗料溶液塗佈於排列層而形成具有0 ·7微米之 厚度及在550奈米爲〇奈米之Re與70奈米之Rth之第二 光學各向異性層。圓盤型液晶分子在第二光學各向異性層 以± 2°內垂直地排列。 以如實例2-1之相同方式使用其製造整合上偏光板’ 200422640 及以如實例2-3之相同方式將得到之偏光板配置於液晶顯 示裝置。 <整合下偏光板之製造> 以如實例2-3之相同方式製造整合下偏光板,及以如 實例2-3之相同方式將得到之偏光板配置於液晶顯示裝置 〇 <所製造液晶顯示裝置之漏光測量> 以如實例2-3之相同方式製造液晶顯示裝置,除了使 用此整合上偏光板。測量此裝置之漏光。發現此實例中之 垂直透光度爲0.02%,及在30°方位角處在60°評估角度 之最大漏光透光度爲〇.〇5%。其表示垂直對比比例爲5 00:1 ,及60°評估角度之對比比例爲200:1。 [實例2-7] <整合上偏光板之製造> (第一光學各向異性層之製造) <<纖維素乙酸酯丁酸酯膜之製,造>> 將下示組成物置入混合槽中,在加熱下攪拌以溶解個 別成分,因而製備纖維素乙酸酯丁酸酯溶液。 纖維素乙酸酯丁酸酯溶液之組成物 纖維素乙酸酯丁酸酯 1 〇〇質量份 (EASTMAN CHEMICL, CO. LTD U 造之” CAB-381-20”) 磷酸三苯酯 2.0質量份 (塑性劑) 78- 200422640 1. 〇質量份 3 09質量份 27質量份 0.1質量份 磷酸聯苯基二苯酯 (塑性劑) 二氯甲烷 (第一溶劑) 甲醇(第二溶劑) 矽石 (0 · 2微米之粒徑)
然後將45質量份之阻滯控制劑溶液〇 1加入43 9質量 份之纖維素乙酸酯丁酸酯溶液,而且完全地攪拌而製備摻 雜物。阻滯增強劑之加入量爲相對於每1 〇〇質量份之纖維 素乙酸酯丁酸酯爲7 · 5質量份。用於此實例之纖維素乙酸 酯丁酸酯具有1.00之乙醯化程度”A”及1.66之C4之醯化程 度”B”,因此滿足式(C)。醯化程度係藉上述方法測量。
以如實例2-6之相同方式製造纖維素乙酸酯丁酸酯膜 (厚度:92奈米),即,第一光學各向異性層。使用得到之 纖維素乙酸酯丁酸酯膜作爲第一光學各向異性層。使用〇j i Scientific Instruments之產品0BRA21DH測量得到之纖維 素乙酸酯丁酸酯膜在5 5 0奈米波長之Re値與Rth値。發現 Re爲60奈米及發現Rth爲153奈米。 以如實例2-6之相同方式製造第二光學各向異性層、 整合上偏光板及整合下偏光板,然後以如實例2-6之相同 方式製造液晶顯示裝置。裝置之漏光測量與實例2-6所測 量相同。 工業應用力 一 7 9 一 200422640 本發明可因採用特定之光學各向異性層,無需改變習 知液晶顯示裝置之組態而光學地補償液晶光電管。具有本 發明之光學各向異性層之液晶顯示裝置不僅因其顯示品質 ’亦在視角視爲改良。雖然具有光學補償片倂入其中之習 知液晶顯示裝置需要堆疊多層阻滯膜及偏光板,同時精確 地調整其間之角度之程序,此程序在本發明中不再必要, 而且大爲提高成本優點。總之,本發明成功地提供具有以 正確方式光學地補償之液晶光電管之液晶顯示裝置(特別 是VA模式),其僅需要黏結少數層,結果變薄。 (五)圖式簡單說明 第1圖爲顯示本發明之例示液晶顯示裝置之略示正視 圖,及 第2圖爲顯示可應用於本發明之例示偏光膜之略示正 視圖。 元件 符號 說 明 1 偏 光 板 2 吸 收 軸 3 第 一 光 學 各 向 異 性 層 4 慢 軸 5 上 電 極 基 材 7 液 晶 分 子 8 下 電 極 基 材 10 第 二 光 學 各 向 異 性 層 11 慢 軸 -80- 第二光學各向異性層 慢軸 偏光板 吸收軸 保護膜 慢軸 偏光膜 吸收軸 保護膜 慢軸 - 81 -
Claims (1)
- 200422640 拾、申請專利範圍: 1 . 一種液晶顯示裝置,其包括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基材 及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成 實質上正交於基材; 至少一層第一光學各向異性層,其具有光學正折射各向 異性,由棒狀液晶分子形成,而且在可見光具有40至1 50 奈米範圍內之以下定義之Re;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各向 異性,而且在可見光具有10奈米或更小之以下所定義之 Re,及在60至25 0奈米範圍內之以下所定義之Rth: Re = (nx-ny)xd (1) Rth={(nx + ny)/2-nz}xd (2) (其中,nx表示,層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交 nx方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及 d表示層厚)。 2.如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置,其中第一光學 各向異性層爲由具有可聚合基之棒狀液晶分子形成之層 〇 3 ·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置,其中第一光學 各向異性層爲由以下各式(I)表示之棒狀液晶分子形成之 層: - 82 - 200422640 式⑴ Q^L1 -ALlLmH-LIQ2 其中,各Q1與Q2獨立地表示可聚合基;各Ll、L2、L3、 與L4獨立地表示單鍵或二價鍵聯基;各Αι與a2獨立地 表示C2_2。間隔基;及Μ表示液晶原基。 4 ·如申請專利範圍第1至3項任一項之液晶顯示裝置,其 中第一光學各向異性層爲由在實質上正交較接近第一光 學各向異性層配置之偏光膜吸收軸之方向均勻地定向之 棒狀液晶分子形成之層。 5 ·如申請專利範圍第1至4項任一項之液晶顯示裝置,其 中第二光學各向異性層爲由圓·盤型液晶分子或聚合物形 成之層。 6 ·如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置,其中第二光學 各向異性層爲由具有可聚合基之圓盤型液晶分子形成;^ 層。 7.如申請專利範圍第5或6項之液晶顯示裝置,其中第二 光學各向異性層爲由實質上以垂直(homeotropic)方式定 向之圓盤型液晶分子形成之層。 8 •如申請專利範圍第1至5項任一項之液晶顯示裝置,其 中第二光學各向異性層係由具有乙醯基與(:3.22醯基取代 羥基,及滿足以下式(C)之乙醯化程度”A”與C3.22醯化程 度”B”之纖維素醯化物形成: 式(C) 2.0S A + B$3.0。 9.如申請專利範圍第8項之液晶顯示裝置,其中Cm醯基 - 8 3 - 200422640 爲丁醯基或丙醯基。 1 〇.如申請專利範圍第i至9項任一項之液晶顯示裝置’其 中第二光學各向異性層亦作爲兩層偏光膜至少之一之保 護膜。 1 1 ·如申請專利範圍第1至1 〇項任一項之液晶顯示裝置’其 中配置第一光學各向異性層與第二光學各向異性層,而 將液晶光電管配置於第一與第二層間。 1 2.如申請專利範圍第1至1 1項任一項之液晶顯示裝置,其 中較接近第一光學各向異性層之偏光膜之吸收軸實質上 正交偏光膜之透明保護膜之縱向方向而交叉。 1 3 ·如申請專利範圍第1至1 2項任一項之液晶顯示裝置,其 中兩層偏光膜至少之一具有由纖維素乙酸酯形成之保護 膜(其較接近液晶光電管而配置且具有小於3奈米之Re )° 14.一種液晶顯示裝置,其包括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基材 及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成 實質上正交於基材; 至少一層第一光學各向異性層,其係由具有光學正折射 各向異性之拉伸熱塑性聚合物膜形成,而且在可見光具 有40至150奈米範圍內之以下所定義之Re;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各向 一 84- 200422640 異性,由圓盤型液晶分子形成,而且在可見光具有1 〇奈 米或更小之以下所定義之Re,及在60至25 0奈米範圍內 之以下定義之Rth : Re = (nx-ny)xd (1) Rth={(nx + ny)/2-nz}xd (2) (其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交 nx方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及 d表示層厚)。 15. 如]申請專利範圍第14項之液晶顯示裝置,其中第一光學 各向異性層爲拉伸聚碳酸酯共聚物膜。 16. —種液晶顯示裝置,其包括: 兩層吸收軸彼此正交而交叉之偏光膜; 配置於此兩片偏光膜間之液晶光電管,其包括一對基材 及一層由保持於其間之液晶分子組成之液晶層,其中液 晶分子係在無施加外部電場之非操作條件下,被定向成 實質上正交於基材; 至少一層第一光學各向異性層,其係由具有光學正折射 各向異性之纖維素醯化物形成,而且在可見光具有40至 150奈米範圍內之以下所定義之Re,其中纖維素醯化物 具有乙醯基與C3_22醯基取代羥基,及滿足以下式(C)之乙 醯化程度”A”與C3_22醯化程度”B”;及 至少一層第二光學各向異性層,其具有光學負折射各向 異性,由圓盤型液晶分子形成,而且在可見光具有1 0奈 米或更小之以下所定義之Re,及在60至25〇奈米範圍內 -85- 200422640 之以下所定義之Rth: Re=(nx-ny)xd (1) Rth={(nx + ny)/2-nz}xd (2) (其中,nx表示層面中慢軸方向之折射率;ny表示正交 nx方向之面內折射率;nz表示層厚度方向之折射率;及 d表示層厚); 式(C) 2.0SA + BS3.0。 17·如申請專利範圍第16項之液晶顯示裝置,其中c3.22醯 基爲丁醯基或丙醯基。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4至1 7項任一項之液晶顯示裝置, 其中第二光學各向異性層爲由具有可聚合基之圓盤型液 晶分子形成之層。 1 9 ·如申請專利範圍第1 4至1 8項任一項之液晶顯示裝置, 其中第二光學各向異性層之圓盤型液晶分子係實質上以 垂直(homeotropic)方式定向。 20. 如申請專利範圍第14至19項任一項之液晶顯示裝置, 其中第一光學各向異性層亦作爲兩層偏光膜至少之一之 保護膜。 21. 如申請專利範圍第14至20項任一項之液晶顯示裝置, 其中較接近第一光學各向異性層之偏光膜之吸收軸實質 上正交偏光膜之透明保護膜之縱向方向而交叉。 2 2.如申請專利範圍第14至21項任一項之液晶顯示裝置, 其中兩層偏光膜至少之一具有由纖維素乙酸酯形成之保 護膜(其較接近液晶光電管而配置且具有小於3奈米之 Re ) 〇 -8 6 -
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