專利名稱：透射型液晶顯示設(shè)備的制作方法
透射型液晶顯示設(shè)備[技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于辦公自動化(OA)裝備(例如文字處理器和個人 計算機、諸如個人數(shù)字助理和移動電話的移動信息終端、或者裝配有液 晶監(jiān)視器的便攜式攝像放像一體機)的透射型液晶顯示設(shè)備。[背景技術(shù)液晶顯示設(shè)備通常包括液晶單元、偏光器和光學(xué)補償板(延遲 板)。透射型液晶顯示設(shè)備包括一對偏光器、夾在其間的液晶單元、置 于液晶單元與偏光器的任意一個或全部兩個之間的單個或多個光學(xué)補償 板。液晶單元包括棒狀液晶分子、用于封閉分子的一對襯底以及用于將 電壓施加到分子的電極層。液晶單元的模式的實例包括TN (扭曲向 列)、STN (超扭曲向列)、ECB (電控雙折射)、IPS (平面轉(zhuǎn)換)、VA (垂直排列)、OCB (光學(xué)補償雙折射)、HAN (混合排列向列)、ASM (軸對稱排列微單元)、半色調(diào)灰度級模式、域分割模式以及使用鐵電 液晶和反鐵電液晶的顯示模式。透射型液晶顯示設(shè)備不能避免當傾斜觀看時因液晶分子的折射率各 向異性而出現(xiàn)的關(guān)于視角的問題，例如減小的顯示對比度，顯示顏色的 變化以及顛倒的灰度級，從而要求在這些方面改進。對于使用TN模式的透射型液晶顯示設(shè)備(液晶的扭轉(zhuǎn)角是卯度)，已經(jīng)提出并實際使用解決這些問題的方法，其中光學(xué)補償膜置于 液晶單元與上和下偏光器的每個之間。例如，已經(jīng)存在一些結(jié)構(gòu)，其中由混合排列盤狀液晶或向列混合排 列液晶聚合物構(gòu)成的光學(xué)補償膜置于液晶單元與上和下偏光器的每個之 間(下面專利文獻號l-3)。5但是，TN模式可以改進對比度加寬的范圍，但是灰度級顛倒的范 圍寬，從而在視角特性方面不一定足夠。這是因為灰度級顛倒的范圍由 傾斜高達90度方向的液晶單元中的分子加寬，因為液晶層以90度扭 曲。由于上迷原因，液晶單元的模式優(yōu)選地是使用ECB模式的顯示模 式，其中液晶分子以零度角扭曲并且在使得灰度級顛倒的范圍變窄的意 義上均勻排列。提出一種改進ECB模式的視角的方案，其中布置兩個 向列混合排列光學(xué)補償膜和兩個單軸延遲膜，使得補償膜的每個和延遲 膜的每個分別位于均勻液晶單元的上面和下面(專利文獻號4 )。但是，該方法不能解決當傾斜觀看液晶顯示設(shè)備時出現(xiàn)的關(guān)于視角 的問題，例如減小的顯示對比度，顯示顏色的變化以及顛倒的H級， 并且留下包括因每個膜的參數(shù)的變化而引起的顯示特性的大波動，增加 的總膜厚度，以及因單元上面和下面總共四個膜的使用而引起的較低設(shè) 備可靠性的問題，這些全部要求改進。(1)專利文獻號1:日本專利發(fā)表號2640083(2 )專利文獻號2:日本公開發(fā)表號11-194325(3 )專利文獻號3:日^/>開發(fā)表號11-194371(4 )專利文獻號4:日^>開發(fā)表號2005-202101[發(fā)明內(nèi)容l本發(fā)明目的在于解決上述問題并且提供一種顯示特性變化較小、顯 示圖像明亮、對比度高并且視角相關(guān)性小的透射型液晶顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種透射型液晶顯示設(shè)備，其包括至 少背光；偏光器；550nm波長時延遲為50-l40nm的第一光學(xué)各向異 性層；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；包括彼此面向的上和下襯底 以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均勻定向液晶單元；550nm波長時 延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光開 始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混 合液晶定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種透射型液晶顯示設(shè)備，其包括至少背光；偏光器；550nm波長時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異 性層；包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的 均勻定向液晶單元；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；550mn波長時 延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光開 始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混 合液晶定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種透射型液晶顯示設(shè)備，其包括至 少背光；偏光器；550nm波長時延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向 異性層；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；包括彼此面向的上和下襯 底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均勻定向液晶單元；550nm波長 時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光 開始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列 混合液晶定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種透射型液晶顯示設(shè)備，其包括至 少背光；偏光器；550nm波長時延遲為13(KU0iim的第三光學(xué)各向 異性層；包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下村底之間的液晶層 的均勻定向液晶單元；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；550nm波長 時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光 開始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列 混合液晶定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的透 射型液晶顯示設(shè)備，其中第二光學(xué)各向異性層具有Ornn至30nm范圍 內(nèi)的平面方向延遲(Re)以及-200nm至-30nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲 (Rth)， 二者都在550nm的波長時，當主折射率、(Re)和(Rth)的 關(guān)系分別由公式(1) - (3)表示時 (1) nx^ny>nz (2 ) Re=(nx-ny)xd (3 ) Rth={nz-(nx+ny)/2}xd其中nx和iiy表示光學(xué)各向異性層的平面方向主折射率，nz表示光學(xué) 各向異性層的厚度方向主折射率，并且d表示其厚度(nm )。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供根據(jù)第五方面的透射型液晶顯示設(shè) 備，其中第二光學(xué)各向異性層由選自液晶化合物、三乙?；w維素、聚 酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺、聚酯酰亞胺和環(huán)狀烯 烴聚合物的至少一種類型的材料形成。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的透 射型液晶顯示設(shè)備，其中第三光學(xué)各向異性層是拉伸聚合物膜。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的透 射型液晶顯示設(shè)備，其中第三光學(xué)各向異性層是通過在當物質(zhì)處于液晶早膜曰曰j根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的透 射型液晶顯示設(shè)備，其中形成第一光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方向 的投影到平面的傾斜方向與液晶層的摩擦方向限定的角度在0±30度的 范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的透 射型液晶顯示設(shè)備，其中形成第一光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方向 的投影到平面的傾斜方向與第三光學(xué)各向異性層的慢軸限定的角度在70 度或更大且小于110度的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供根據(jù)第一至第四方面的任何一個的 透射型液晶顯示設(shè)備，其中第一光學(xué)各向異性層是通過在當物質(zhì)處于液 晶態(tài)時形成的向列混合定向中固定表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶物質(zhì)而產(chǎn) 生的液晶膜，并且向列混合定向的平均傾斜角在5-45度的范圍內(nèi)。[具體實施方式
本發(fā)明將在下面更詳細地描述。本發(fā)明的透射型液晶顯示設(shè)備具有選自下面四種型式的構(gòu)造，并且 如果必要的話可以包含組件例如光擴散層、光控制膜、導(dǎo)光板和棱鏡片。但是，對于除了使用由具有固定向列混合定向的液晶膜形成的第一光學(xué)各向異性層之外的構(gòu)造不存在特殊限制?？梢允褂脴?gòu)造式(A)-(D )的任何一個以便獲得具有較小視角相關(guān)性的光學(xué)特性。(A )偏光器/第三光學(xué)各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/ 第一光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(B )偏光器/第三光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單元/ 第 一光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(C )偏光器/第一光學(xué)各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/ 第三光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(D )偏光器/第一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單元/ 第三光學(xué)各向異性層/偏光器/背光將描述在本發(fā)明中使用的構(gòu)成元件。 首先，將給出在本發(fā)明中使用的液晶單元的描述。 在本發(fā)明中使用的液晶單元的模式是均勻排列單元模式。在這里使 用的均勻排列單元是具有基本上零度扭轉(zhuǎn)角的單元。術(shù)語"基本上零度，， 指零度或更大且5度或更小的角度。液晶單元的延遲Und)優(yōu)選地為 200-400nm，更優(yōu)地250-350nm。偏離這些范圍的延遲是不優(yōu)選的，因 為將引起不期望的著色或減小的亮度。對于液晶單元的驅(qū)動模式不存在特殊限制，因此其可以是在STN-LCD中使用的無源矩陣模式，使用有源電極(例如TFT (薄膜晶體 管)電極和TFD (薄膜二極管)電極)的有源矩陣模式，以及等離子選 址模式。液晶單元包括夾在彼此面向布置的兩個透明襯底之間的液晶層(觀 看者一側(cè)的襯底可以稱作"上襯底"而背光一側(cè)的襯底可以稱作"下襯 底,，)。對于形成液晶層的液晶材料不存在特殊限制。材料的實例包括各種 低分子量液晶物質(zhì)，聚合液晶物質(zhì)及其混合物，其可以構(gòu)成各種液晶單 元。液晶材料可以與染料、手性摻雜劑或非液晶物質(zhì)在它們不防止液晶 物質(zhì)表現(xiàn)出液晶性的程度上混合。液晶單元可以提供有上述各種液晶單元模式所必需的各種組件或者下面描述的各種組件。對于形成液晶單元的透明襯底不存在特殊限制，只要它們可以在特 定排列方向上排列形成液晶層的液晶材料。更具體的實例包括自身具有 排列液晶材料的性質(zhì)的那些或者自身不具有排列的能力但是提供有能夠 排列液晶材料的排列層的那些。液晶單元的電極可以是任何常規(guī)電極，例如ITO。電極可以通常排列在透明襯底的表面上，該表面接觸液晶 層。在使用具有排列層的透明襯底的情況下，電極可以提供在排列層與 襯底之間。對于在本發(fā)明中使用的偏光器不存在特殊限制，只要可以實現(xiàn)本發(fā) 明的目的。因此，偏光器可以是通常在液晶顯示設(shè)備中使用的任何常規(guī) 偏光器。具體的實例包括基于PVA的偏光膜(例如聚乙烯醇(PVA) 和部分乙縮醛化的PVA)，例如通過拉伸包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物的 部分皂化產(chǎn)物的親水聚合膜并且吸收碘和/或二向色染料而產(chǎn)生的那些 的偏光膜，以及包括多烯定向膜(例如聚氯乙烯的脫氯產(chǎn)物)的那些。 作為選擇，可以使用反射型偏光器。這些偏光器可以單獨使用或者與為了增強強度、抗潮和抗熱而提供 在偏光器的一個或兩個表面上的透明保護層結(jié)合使用。透明保護層的實 例包括通過直接在偏光器上或通過粘合層在偏光器上層壓透明塑料膜(例如聚酯、三乙酰基纖維素或環(huán)狀烯烴聚合物)而形成的那些；透明 樹脂的覆蓋層；以及基于丙烯酸或環(huán)氧的光固化型樹脂層。當保護層覆 在偏光膜的全部兩個表面上時，它們可以彼此相同或不同。在本發(fā)明中使用的第一光學(xué)各向異性層是至少包括通過在當液晶聚 合化合物或合成物處于液晶態(tài)時形成的平均傾斜角為5-45度的向列混 合定向中，固定表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶聚合物，更具體地，表現(xiàn)出 光學(xué)正單軸性的聚合液晶化合物或者包含選自聚合液晶化合物的至少一 種類型并且表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的聚合液晶合成物而產(chǎn)生的液晶膜的 層。在這里使用的術(shù)語"向列混合定向"指液晶分子排列在向列定向中的 定向結(jié)構(gòu)，其中液晶分子的指向相對于膜上表面和下膜表面的角度彼此不同。因此，因為由指向與膜平面形成的角度在膜的上和下界面附近之 間不同，向列混合定向可以稱作角度在上和下膜表面之間連續(xù)變化的定 向。在具有固定向列混合定向結(jié)構(gòu)的液晶膜中，液晶分子的指向在膜厚 度方向上在所有位置中以不同的角度指向。因此，可以說在整個膜結(jié)構(gòu) 中不再存在光軸。在這里使用的術(shù)語"平均傾斜角"指在液晶膜的厚度方向上，在液晶 分子的指向與膜平面之間限定的角度的平均值。在本發(fā)明中使用的液晶 膜中，由膜表面的一個附近的指向與膜表面形成的角度的絕對值通常是20-90度，優(yōu)選地40-85度，更優(yōu)地70-80度，而由指向與另一個膜表面 形成的角度的絕對值通常是0-20度，優(yōu)選地0-10度。平均傾斜角的絕 對值通常是5-45度，優(yōu)選地20-45度，更優(yōu)地25-43度，最優(yōu)地36-40 度。如果偏離上述范圍，平均傾斜角將使得當從傾斜方向觀看設(shè)備時作 為結(jié)果的液晶顯示設(shè)備的對比度減小。平均傾斜角可以通過應(yīng)用晶體旋 轉(zhuǎn)法確定。形成在本發(fā)明中使用的第一光學(xué)各向異性層的液晶膜包括如上所述 具有固定向列混合定向和特定平均傾斜角的液晶聚合化合物或液晶聚合 合成物，但是可以由任何液晶材料形成，只要材料可以在向列混合定向 中排列并且滿足關(guān)于特定平均傾斜角的需求，如上所述。例如，膜可以 是通過允許低分子量液晶材料處于液晶態(tài)，然后將材料排列在向列混合 定向中并且通過光或熱交聯(lián)固定排列定向而產(chǎn)生的液晶膜。在這里使用 的術(shù)語"液晶膜"指通過將液晶物質(zhì)(例如低分子量或聚合液晶物質(zhì))形 成膜而產(chǎn)生的那些，不管液晶膜自身是否表現(xiàn)出液晶性。使得膜可以表現(xiàn)出更適合于液晶顯示設(shè)備的視角改進效果所必需的 膜的厚度依賴于使用膜的設(shè)備的模式或者各種光學(xué)參數(shù)而變化，從而不 能確切地確定。但是，膜厚度通常是0.2-10nm,優(yōu)選地0.3-5nm，特別 優(yōu)選地0.5-2nm。小于0.2nm的膜厚度將不能獲得足夠的補償效果。大 于10pm的膜厚度將引起液晶顯示設(shè)備中的多余著色圖像。在具有固定向列混合定向結(jié)構(gòu)的液晶膜中，關(guān)于當從其垂直方向觀看時液晶膜平面中的視延遲(apparent retardation)值，與指向平行的 方向上的折射率(ne)不同于與指向垂直的方向上的折射率(n。)，因 此，假設(shè)由從ne中減去n。而獲得的值(ne-no)是視雙折射率 (apparent birefringence),視延遲值由視雙折射和絕對膜厚度的乘積 給出。該延遲值由偏振光學(xué)測量(例如橢圓偏振計測量)而容易地獲 得。用作光學(xué)各向異性層的液晶膜的延遲值是50-140nm，優(yōu)選地70-120nm，相對于550nm的單色光。小于50nm的延遲值將導(dǎo)致無法獲得 足夠的視角加寬效果。大于140nm的延遲值將引起當傾斜觀看時液晶 顯示設(shè)備上的多余著色。將更詳細地描述本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備中光學(xué)各向異性層的安排的 具體情形。為了描述具體的安排情形，由液晶膜形成的光學(xué)各向異性層 的上和下平面以及傾斜方向，以及液晶單元的預(yù)先傾斜方向使用

圖1-3 如下定義。當由液晶膜形成的光學(xué)各向異性層的上和下平面由膜界面附近的液 晶分子的指向與膜平面形成的角度定義時，在與指向成銳角的一側(cè)形成 20-卯度的角度的平面定義為"b平面"，而在與指向成銳角的一側(cè)形成 0-20度的角度的平面定義為"c平面"。當從b平面通過光學(xué)各向異性層觀看c平面時，液晶分子的指向與 其到c平面的投影之間的角度是銳角并且平行于投影的方向定義為"傾 斜方向"(參看圖l和2)。接下來，在液晶單元的單元界面上，用于驅(qū)動液晶單元的低分子量 液晶通常不平行于單元界面并且以某個角度傾斜，該角度通常稱作"預(yù) 先傾斜角"。但是，其中沿著該方向單元界面上液晶分子的指向與其投 影形成銳角并且平行于投影的方向在這里定義為"液晶單元的預(yù)先傾斜 方向，，(參看圖3)。在本發(fā)明中使用的第二光學(xué)各向異性層的折射率各向異性為負，也 就是，滿足由下面公式(1)限定的要求，并且優(yōu)選地，第二光學(xué)各向 異性層的nx和ny基本上彼此相等。第二光學(xué)各向異性層的由下面^^式 (2)限定的Rth (厚度方向上的延遲)也優(yōu)選地為-200至-30nm,更優(yōu)地，-ISO至-S0nm,而第二光學(xué)各向異性層的由下面公式(3)限定的 Re (平面方向上的延遲)優(yōu)選地為0-30nm，更優(yōu)地0-10nm:(1) nx^iiy>nz(2) Rth={nz-(nx+ny)/2}xd (3 ) Re=(nx-ny)xd其中nx和ny表示光學(xué)各向異性層的平面方向主折射率，nz表示光學(xué) 各向異性層的厚度方向主折射率，并且d表示其厚度(nm )， Re和Rth 是波長為550nm時測量的值。在本發(fā)明中，第二光學(xué)各向異性層可以由單層或多層形成，只要它 滿足由公式(1) - (3)限定的要求。第二光學(xué)各向異性層可以是表現(xiàn) 出光學(xué)各向異性的聚合物膜，或者通過排列液晶分子表現(xiàn)出光學(xué)各向異 性的那些的任何一個。當?shù)诙鈱W(xué)各向異性元件是聚合物膜時，其實例 包括三乙?；w維素、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞 胺、聚酯酰亞胺，以及改性的聚碳酸酯。對于這些材料不存在特殊限 制，并且可以使用除了這些材料之外的任何材料，如果它可以呈現(xiàn)聚合 物分子鏈的排列態(tài)，像前述材料的分子鏈的排列態(tài)的情況一樣。在這些 材料中，優(yōu)選的是由三乙?；w維素形成的聚合物膜。聚合物膜可以雙 軸地拉伸以便束現(xiàn)出期望的Rth。作為選擇，Rth可以通過將添加劑添 加到聚合物而調(diào)節(jié)。日本專利公開發(fā)表號2000-111914和2001-166144 公開用于調(diào)節(jié)三乙?；w維素的Rth的技術(shù)。當?shù)诙鈱W(xué)各向異性層由液晶分子形成時，它由優(yōu)選地盤狀液晶分 子或膽甾型液晶分子，更優(yōu)地盤狀液晶分子形成。盤狀液晶分子相對于 襯底基本上水平排列使得能夠形成表現(xiàn)出負光學(xué)各向異性的層。這種排 列技術(shù)在日本專利公開發(fā)表號11-352328中公開，并且也可以在本發(fā)明 中使用。術(shù)語"基本上水平，，意思是由盤狀液晶分子的光軸與襯底的垂直 方向形成的平均角度在0±10度的范圍內(nèi)。盤狀液晶分子可以以非0度 的平均傾斜角(具體地在0±10度的范圍內(nèi))傾斜地排列或者可以在傾 斜角逐漸變化的混合定向中排列。作為選擇，前述排列態(tài)可以通過添加 手性摻雜劑或施加剪應(yīng)力而變形為扭曲。膽甾型液晶分子具有它們的螺旋扭曲定向而表現(xiàn)出負光學(xué)各向異 性。螺旋地排列膽齒型液晶分子并且控制扭轉(zhuǎn)角或延遲值使得能夠獲得 期望的光學(xué)特性?？梢允褂贸Ｒ?guī)方式將膽甾型液晶分子排列在扭曲定向 中。液晶分子優(yōu)選地固定在排列態(tài)中且更優(yōu)地通過聚合固定在那里。將給出形成第二光學(xué)各向異性層的優(yōu)選盤狀液晶分子的描述。盤狀液晶分子優(yōu)選地與聚合物膜平面基本上水平排列(0-10度范圍內(nèi)的平均傾斜角)。盤狀液晶分子可以傾斜地排列或者可以排列使得傾斜角將逐 漸地變化(混合定向)。對于傾斜定向或混合定向的任何一個，平均傾斜角優(yōu)選地為0-40度。盤狀液晶分子在各種文獻(MoI. Cryst. Liq. Cryst.， vol.71 ， 111頁(1981), C. Destrade等人;化學(xué)測量季刊，No. 22，液晶的化學(xué)性質(zhì)，第5章，第10章，第2節(jié)(1994)，日本化學(xué)協(xié) 會編輯；Angew. Chem. Soc. Chem. Comm. ， 1794頁(1985 )， B. Kohne等人；J. Am. Chem. Soc.， vol. 116， 2頁，655 ( 1994 )， J. Zhang等人)中描述。盤狀液晶分子的聚合在日本專利公開發(fā)表號8-27284中描述。為了通過聚合固定盤狀液晶分子，可聚合基團應(yīng)當結(jié)合 到盤狀液晶分子的盤狀核心。但是，如果可聚合基團直接結(jié)合到盤狀核 心，在聚合反應(yīng)時保持排列是困難的。因此，連接基團引入在盤狀核心 與可聚合基團之間。具有可聚合基團的盤狀液晶分子在日本專利公開發(fā) 表號2001-4387中描述。對于在本發(fā)明中使用的第三光學(xué)各向異性層不存在特殊限制，只要 它在透明性和均勻性方面出色。但是，該層優(yōu)選地是聚合拉伸膜或由液 晶材料形成的光學(xué)膜。聚合拉伸膜的實例包括由基于纖維素、聚碳酸 酯、多芳基化合物、聚砜、聚丙烯腈、聚醚砜或環(huán)狀烯烴的聚合物形成 的單軸或雙軸延遲膜。在這里舉例說明的第三光學(xué)各向異性層可以單獨 由聚合拉伸膜或由液晶材料形成的光學(xué)膜或者其組合構(gòu)成。在這些聚合 拉伸膜中，優(yōu)選的是基于環(huán)狀烯烴的聚合物，因為它們成本低并且可以 因它們的膜均勻性和小的雙折射波長分歉而抑制圖像質(zhì)量的顏色調(diào)節(jié)的 變化。由液晶材料形成的光學(xué)膜的實例包括由主鏈和/或側(cè)鏈型的各種 液晶聚合化合物構(gòu)成的那些，例如液晶聚酯、液晶聚碳酸酯、液晶聚丙烯酸酯，或者可以在排列之后通過交聯(lián)等聚合的具有反應(yīng)性的低分子量 液晶化合物。這些膜可以是具有自支撐性的單層膜或者形成在透明支撐 襯底上。波長為550mn時第三光學(xué)各向異性層的延遲值如此調(diào)節(jié)為130-210nm。延遲值優(yōu)選地為140-180nm。上述第一、第二和第三光學(xué)各向異性層可以經(jīng)由粘合劑或粘性粘合 層連接到彼此。對于形成粘合層的粘合劑沒有特殊限制，只要它們具有到光學(xué)各向 異性層的足夠粘著性而不破壞其光學(xué)特性。粘合劑的實例包括基于丙烯 酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、橡膠、 尿烷、聚乙烯醚的粘合劑及其混合物，以及例如熱固和/或光固型以及 電子輻射固化型的各種反應(yīng)性粘合劑。粘合劑可以是具有保護光學(xué)各向 異性層的透明保護層的功能的粘合劑。對于形成粘性粘合層的粘性粘合劑沒有特殊限制?？梢允褂眠m當?shù)?選自包含聚合物(例如丙烯酸聚合物、基于硅酮的聚合物、聚酯、聚氨 酯、聚酰胺、聚醚、基于氟或橡膠的聚合物)作為基礎(chǔ)聚合物的那些的 任何粘性粘合劑。特別地，優(yōu)選地使用在光學(xué)透明性、氣候抵抗性和抗 熱性方面出色并且表現(xiàn)出粘性特性(例如適度潤濕性、粘聚性和粘著 性)的例如丙烯酸粘性粘合劑的粘性粘合劑。粘合層或粘性粘合層可以由任何適當方法形成。方法的實例包括其 中基礎(chǔ)聚合物或其組成溶解或^ft在單獨或組合包含甲苯或乙酸乙酯的 溶劑中，從而制備包含10-40重量百分比的粘性粘合劑或粘合劑的粘性 粘合劑或粘合劑溶液，該溶液然后通過適當展開方法例如鑄造或涂覆而 直接置于上述光學(xué)各向異性層上的方法，或者其中粘性粘合劑或粘合劑 層根據(jù)上述方法在分隔物上形成，然后轉(zhuǎn)印到光學(xué)各向異性層上的方 法。粘性粘合劑或粘合劑層可以在包含賦予粘性的樹脂、玻璃纖維、玻 璃珠、金屬粉末和其他無機粉末、染料和抗氧化劑的特定填料或顏料 中，包含添加劑例如天然或合成樹脂。粘性粘合劑或粘合劑層可以包含 細微顆粒以<￡^現(xiàn)出光擴散性。當光學(xué)各向異性層經(jīng)由粘性粘合劑或粘合劑層連接到彼此時，它們 可以經(jīng)歷表面處理以便提高它們到粘性粘合劑或粘合劑層的粘著性。對 于表面處理的方法不存在特殊限制?？梢赃m當?shù)厥褂每梢跃S持液晶膜表面的透明性的表面處理例如電暈放電、濺射、低壓uv照射或等離子處 理。在這些表面處理中，電暈放電處理是出色的。接下來，將給出根據(jù)本發(fā)明包括上述元件的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造的描述。本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造一定選自如圖4， 7， 10和13中顯示 的下面四種型式(A )偏光器/第三光學(xué)各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/ 第一光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(B )偏光器/第三光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單元/ 第一光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(C )偏光器/第一光學(xué)各向異性層/液晶單元/第二光學(xué)各向異性層/ 第三光學(xué)各向異性層/偏光器/背光(D )偏光器/第一光學(xué)各向異性層/第二光學(xué)各向異性層/液晶單元/ 第三光學(xué)各向異性層/偏光器/背光由液晶單元中的液晶層的預(yù)先傾斜方向與由具有固定向列混合定向 的液晶膜形成的第一光學(xué)各向異性層的傾斜方向形成的角度優(yōu)選地是0-30度，更優(yōu)地0-20度，特別優(yōu)選地0-10度。大于30度的角度將不能 獲得足夠的視角補償效果。由第三光學(xué)各向異性層的慢軸與第一光學(xué)各向異性層的傾斜方向形 成的角度優(yōu)選地是70度或更大且小于110度，更優(yōu)地80度或更大且小 于100度。110度或更大或者小于70度的角度將引起正面對比度的減 小。由第一光學(xué)各向異性層的傾斜方向與偏光器的吸收軸形成的角度優(yōu) 選地是30度或更大且60度或更小，更優(yōu)地40度或更大且50度或更 小。大于60度或小于30度的角度將引起正面對比度的減小。由第三光學(xué)各向異性層的慢軸與偏光器的吸收軸形成的角度優(yōu)選地是30度或更大且小于60度，更優(yōu)地40度或更大且小于50度。60度或 更大或者小于30度的角度將引起正面對比度的減小。對于上述光擴散層、背光、光控制膜、導(dǎo)光板和棱鏡片不存在特殊 限制，其可以是已經(jīng)常規(guī)使用的那些。除了上述組件之外，本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備可以提供有其他另外的 組件。例如，濾色器的^^H吏得能夠產(chǎn)生可以提供具有增加色純度的多 色或全色顯示圖像的彩色液晶顯示設(shè)備。[發(fā)明效果l本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備具有它可以提供明亮圖像并且正面對比度高 且視角相關(guān)性較小的特征。[實例I本發(fā)明將進一步在下面的實例中描述，但是本發(fā)明不應(yīng)當解釋為局 限于此。實例中的延遲(And)是波長為550nm的值，除非另外陳迷。 (第二光學(xué)各向異性層11的制備)重量平均分子量(Mw)為70000且An大約為0.04的聚酰亞胺從 2，2，-二(3，4-二羧基苯)六氟代丙烷二酐(6FDA)和2,2，-二 (三氟代甲 基)_4，4'-二氨基聯(lián)苯(TFMB)中合成。使用環(huán)己酮作為溶劑制備的 25重量百分比的聚酰亞胺的溶液涂覆在80fim厚的三乙酰基纖維素上。 涂覆的三乙?；w維素在150。C的溫度下加熱5分鐘從而產(chǎn)生完全透明 的平滑膜11。膜具有平面內(nèi)延遲Re-lnm，厚度方向上延遲Rth=-<formula>formula see original document page 17</formula>，并且nx ， ny>nz。 (實例1)實例1的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造和軸安排將分別參考圖4和5描述。 由高度透明材料例如ITO形成的透明電極3安排在襯底1上，而 由高度透明材料例如ITO形成的反電極4位于襯底2上。由表現(xiàn)出正 電介質(zhì)各向異性的液晶材料形成的液晶層5夾在透明電極3與反電極4 之間。第三光學(xué)各向異性層9和偏光器7安排在與反電極4形成于其上的一側(cè)相對的襯底2的一側(cè)上，而第二光學(xué)各向異性層ll、第一光學(xué)各 向異性層10和偏光器8安排在與透明電極3形成于其上的一側(cè)相對的 襯底1的一側(cè)上。背光12安排在偏光器8的作為>^0 見看者一側(cè)觀看的 后側(cè)。根據(jù)日本專利公開發(fā)表號6-347742的公開內(nèi)容，制備第一光學(xué)各 向異性層10，該層由具有固定向列混合定向的0.77nm厚的液晶膜形 成，其中膜厚度方向上的平均傾斜角為33度。生產(chǎn)液晶顯示設(shè)備以《更 具有如圖5中所示的軸安排。在該實例中使用的液晶單元6使用由Merck Ltd制造的ZLI-1695 作為液晶材料產(chǎn)生，使得液晶層厚度為4.9jim。兩個單元界面的預(yù)先傾 斜角是2度，而液晶單元的And近似為320nm。偏光器7 (厚度大約lOOftm;由Sumitomo化學(xué)工業(yè)有限公司制 造的SQW-062 )置于液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖4中的上部)。由單 軸拉伸聚碳酸酯膜形成的聚合拉伸膜置于偏光器7與液晶單元6之間作 為第三光學(xué)各向異性層9。聚合拉伸膜9的And近似為170nm。在從觀看者一側(cè)觀看的液晶單元6的后側(cè)，安排有上面產(chǎn)生的具有 Rth=-130nin的負膜作為第二光學(xué)各向異性層11，液晶膜作為第一光學(xué) 各向異性層10，偏光器8安排在其背面。具有固定向列混合定向的液晶 膜10的And是120nm。偏光器7, 8的吸收軸、聚合拉伸膜9的慢軸、兩個界面處液晶單 元6的預(yù)先傾斜方向以及液晶膜10的傾斜方向如圖5中所示定向。圖6顯示當背光點亮?xí)r，由白色圖像0V和黑色圖像5V"(白色圖 像)/ (黑色圖《象)，，的透射率限定的來自所有方向的對比度。以20度 的間隔繪制同心圓。因此，最外面的圓指示從中心開始80度。從圖6中證實，液晶顯示設(shè)備具有出色的視角特性。 (實例2 )實例2的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造和軸安排將分別參考圖7和8描述。 該實例的液晶顯示設(shè)4^吏用與實例l相同的程序生產(chǎn)，除了第二光 學(xué)各向異性層11的位置從液晶單元的背光一側(cè)(圖7中的下部)移動到其觀看者一側(cè)(圖7中的上部)。圖9顯示當背光點亮?xí)r，由白色圖^^0V和黑色圖像5V"(白色圖 像)/ (黑色圖像)"的透射率限定的來自所有方向的對比度。以20度 的間隔繪制同心圓。因此，最外面的圓指示從中心開始80度。從圖9中證實，液晶顯示設(shè)備具有出色的視角特性。 (實例3)實例3的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造和軸安排將分別參考圖10和11描述。使用實例1的液晶單元6。第一光學(xué)各向異性層10和偏光器7安排 在與反電極4形成于其上的一側(cè)相對的襯底2的一側(cè)上。第二光學(xué)各向 異性層11、第三光學(xué)各向異性層9和偏光器8安排在與透明電極3形成 于其上的一側(cè)相對的襯底1的一側(cè)上。背光12安排在偏光器8的后側(cè)。偏光器7， 8、第一光學(xué)各向異性層IO、第二光學(xué)各向異性層ll和 第三光學(xué)各向異性層9與實例1中使用的那些相同。偏光器7置于液晶單元6的觀看者一側(cè)(圖10中的上部)。液晶膜 置于偏光器7與液晶單元6之間作為第一光學(xué)各向異性層10。具有固定 混合向列定向的液晶膜10的And近似為120nm。在從觀看者一側(cè)觀看的液晶單元6的后側(cè)，安排有上面產(chǎn)生的具有 Rth=-140nm的負膜作為第二光學(xué)各向異性層11，以及由拉伸聚碳酸酯 膜形成的聚合拉伸膜作為第三光學(xué)各向異性層9，偏光器8安排在其背 面。聚合拉伸膜9的And是120nm。偏光器7， 8的吸收軸、聚合拉伸膜9的慢軸、兩個界面處液晶單 元6的預(yù)先傾斜方向以及液晶膜10的傾斜方向如圖11中所示定向。圖12顯示當背光點亮?xí)r，由白色圖像0V和黑色圖像5V"(白色圖 像)/ (黑色圖像)，，的透射率限定的來自所有方向的對比度。以20度 的間隔繪制同心圓。因此，最外面的圓指示從中心開始80度。從圖12中證實，液晶顯示設(shè)備具有出色的視角特性。 (實例4)實例4的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造和軸安排將分別參考圖13和14描述。該實例的液晶顯示設(shè)備使用與實例3相同的程序生產(chǎn)，除了第二光 學(xué)各向異性層11的位置從液晶單元的背光一側(cè)(圖13中的下部)移動 到其觀看者一側(cè)(圖13中的上部)。圖15顯示當背光點亮?xí)r，由白色圖像0V和黑色圖像5V"(白色圖 像)/ (黑色圖像)"的透射率限定的來自所有方向的對比度。以20度 的間隔繪制同心圓。因此，最外面的圓指示從中心開始80度。從圖15中證實，液晶顯示設(shè)備具有出色的視角特性。 (比較實例1)比較實例1的液晶顯示設(shè)備的構(gòu)造將參考圖16描述。該實例的液 晶顯示設(shè)備使用與實例l相同的程序生產(chǎn)，除了不包括笫二光學(xué)各向異 性層11。圖17顯示當背光點亮?xí)r，由白色圖《象0V和黑色圖〗象5V"(白色圖 像)/ (黑色圖像)，，的透射率限定的來自所有方向的對比度。以20度 的間隔繪制同心圓。因此，最外面的圓指示從中心開始80度。關(guān)于視角特性，將實例1與比較實例1相比較。比較圖6和17中顯示的對比度等值線，證實使用第二光學(xué)各向異 性層11的視角特性顯著地改進。在這些實例中，沒有使用濾色器進行實驗。當然，液晶單元中濾色 器的提供可以提供出色的多色或全色圖像。[工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，提供有一種可以提供明亮圖像并且正面對比度高且視 角相關(guān)性較小的液晶顯示設(shè)備。附圖i兌明圖l是描述液晶分子的傾斜和扭轉(zhuǎn)角的概念視圖。圖2是描述形成第二光學(xué)各向異性層的液晶膜的排列結(jié)構(gòu)的概念視圖。圖3是描述液晶單元的預(yù)先傾斜方向的概念視圖。圖4是實例1的液晶顯示設(shè)備的示意橫截面視圖。圖5是指示實例1中偏光器的吸收軸、液晶單元的預(yù)先傾斜方向、 聚合拉伸膜的慢軸以及液晶膜的傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。圖6是指示當從所有方向觀看實例1的液晶顯示設(shè)備時的對比度的 視圖。圖7是實例2的液晶顯示設(shè)備的示意橫截面視圖。圖8是指示實例2中偏光器的吸收軸、液晶單元的預(yù)先傾斜方向、聚合拉伸膜的慢軸以及液晶膜的傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。圖9是指示當從所有方向觀看實例2的液晶顯示設(shè)備時的對比度的視圖。圖IO是實例3的液晶顯示設(shè)備的示意橫截面視圖。圖11是指示實例3中偏光器的吸收軸、液晶單元的預(yù)先傾斜方向、聚合拉伸膜的慢軸以及液晶膜的傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。圖12是指示當從所有方向觀看實例3的液晶顯示設(shè)備時的對比度的視圖。圖13是實例4的液晶顯示i殳備的示意橫截面視圖。圖14是指示實例4中偏光器的吸收軸、液晶單元的預(yù)先傾斜方向、聚合拉伸膜的慢軸以及液晶膜的傾斜方向的角度關(guān)系的平面圖。圖15是指示當從所有方向觀看實例4的液晶顯示設(shè)備時的對比度的視圖。圖16是比較實例1的液晶顯示設(shè)備的示意橫截面視圖。 圖17是指示當從所有方向觀看比較實例1的液晶顯示設(shè)備時的對 比度的視圖。(附圖標記描述) 1, 2:襯底 3:透明電極 4:反電極5: 液晶層6:液晶單元7， 8:偏光器9:第三光學(xué)各向異性層10:第一光學(xué)各向異性層11:第二光學(xué)各向異性層12:背光
權(quán)利要求
1.一種透射型液晶顯示設(shè)備，包括至少背光；偏光器；550nm波長時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均勻定向液晶單元；550nm波長時延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光開始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混合液晶定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
2. —種透射型液晶顯示i殳備，包括至少背光； 偏光器；550nm波長時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層； 包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均 勻定向液晶單元；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；550nm波長時延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層；以及 偏光器，它們從背光開始以該次序堆疊排列，該第 一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混合液晶定向結(jié)構(gòu)的 液晶膜。
3. —種透射型液晶顯示設(shè)備，包括至少背光；偏光器；550nm波長時延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均勻定向液晶單元；550nm波長時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層；以及偏光器，它們從背光開始以該次序堆疊排列，該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混合液晶定向結(jié)構(gòu)的 液晶膜。
4. 一種透射型液晶顯示設(shè)備，包括至少背光； 偏光器；550nm波長時延遲為130-210nm的第三光學(xué)各向異性層； 包括彼此面向的上和下襯底以及夾在上和下襯底之間的液晶層的均 勻定向液晶單元；具有負延遲的第二光學(xué)各向異性層；550nm波長時延遲為50-140nm的第一光學(xué)各向異性層；以及 偏光器，它們從背光開始以該次序堆疊排列，該第 一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定向列混合液晶定向結(jié)構(gòu)的 液晶膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中第 二光學(xué)各向異性層具有Onm至30nm范圍內(nèi)的平面方向延遲(Re)以 及-200nm至-30nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲(Rth)， 二者都在550nm的 波長時，當主折射率、(Re)和(Rth)的關(guān)系分別由公式(1) - (3) 表示時(1) nx^ny>nz(2) Re-(nx畫ny)xd(3) Rth={nz-(nx+ny)/2}xd其中nx和ny表示光學(xué)各向異性層的平面方向主折射率，nz表示光學(xué) 各向異性層的厚度方向主折射率，并且d表示其厚度(nm )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的透射型液晶顯示設(shè)備，其中第二光學(xué)各向異 性層由選自液晶化合物、三乙?；w維素、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺、聚酯酰亞胺和環(huán)狀烯烴聚合物的至少一種類型 的材料形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中第 三光學(xué)各向異性層是拉伸聚合物膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中第 三光學(xué)各向異性層是通過在當物質(zhì)處于液晶態(tài)時形成的向列定向中固定 表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶物質(zhì)而產(chǎn)生的液晶膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中形 成第一光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方向的投影到平面的傾斜方向與 液晶層的摩擦方向限定的角度在0±30度的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中形 成第一光學(xué)各向異性層的液晶膜的混合方向的投影到平面的傾斜方向與 第三光學(xué)各向異性層的慢軸限定的角度在70度或更大且小于110度的 范圍內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個的透射型液晶顯示設(shè)備，其中第 一光學(xué)各向異性層是通過在當物質(zhì)處于液晶態(tài)時形成的向列混合定向中 固定表現(xiàn)出光學(xué)正單軸性的液晶物質(zhì)而產(chǎn)生的液晶膜，并且向列混合定 向的平均傾斜角在5-45度的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種實現(xiàn)減小的顯示性能波動、明亮顯示、高對比度和減小的視角相關(guān)性的透射型液晶顯示設(shè)備。提供一種透射型液晶顯示設(shè)備，其包括至少，從背光一側(cè)順序排列，偏光板，550nm波長時50-140nm相差值的第一光學(xué)各向異性層，負光學(xué)各向異性的第二光學(xué)各向異性層，具有置于相對安排的上襯底與下襯底之間的液晶層的均勻排列液晶單元，550nm波長時130-210nm相差值的第三光學(xué)各向異性層，以及偏光板，其中該第一光學(xué)各向異性層至少包括具有固定于其中的向列混合定向結(jié)構(gòu)的液晶膜。
文檔編號G02B5/30GK101336389SQ200680052449
公開日2008年12月31日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者上坂哲也 申請人:新日本石油株式會社