光學各向異性元件的製作方法

2023-05-11 10:32:46 2

專利名稱：光學各向異性元件的製作方法
工業利用領域本發明涉及正面反差、視角特性等顯示特性顯著改善的光學各向異性元件以及配置了此光學各向異性元件的扭轉向列型液晶顯示裝置。
已有技術使用了薄膜電晶體(TFT)元件或MIM元件等的有源驅動的扭轉向列型液晶顯示裝置(以下簡稱為TN-LCD)具有薄型、重量輕、耗電低等LCD本來的特長外，從正面看時它還具有可以與CRT相比美的圖像質量。因此已作為筆記本電腦、可攜式電視、可攜式信息終端等的顯示裝置而廣泛普及。然而，已有的TN-LCD，由於其液晶分子折射率的各向異性，在斜看時顯示的顏色變化或顯示反差下降這樣的視角問題基本上是不可避免的，迫切需要改進，為此已進行了各種各樣的改進試驗。例如已提出、開發和試驗了以一定的比例改變向由一個象素分割成的各個象素上施加的電壓的方法(半色調灰色標度法)、改變由一個象素分割成的各個象素中的液晶分子站立方向的方法(疇分割法)、在液晶上加橫向電場的方法(IPS法)、驅動垂直取向液晶的方法(VA液晶法)或把彎曲取向池與光學補償板組合的方法(OCB法)等。
雖然這些方法有一定的效果，但它必須改變已有的部件例如取向膜、電極、低分子液晶以及控制的低分子液晶的取向等。這就必須要確立製備技術和新建設備，結果招致製備困難而且使成本提高。
另一方面，完全不改變TN-LCD本身的已有結構而通過配置改善已有TN-LCD視角用的部件，例如補償膜、補償板等來擴大視角的方法。此方法不需要改造、增添TN-LCD的製造設備，從成本角度考慮它是佔優的。
一般的正常白模(NW模)TN-LCD產生視角問題的原因在於加上電壓黑顯示時驅動用液晶池中的低分子液晶的取向狀態。在該取向狀態中，低分子液晶差不多是處於垂直取向狀態的。而且，通常使用的是顯示光學正單軸性的液晶。作為加寬這樣的TN-LCD的視角的元件，已提出採用顯示光學負單軸性的膜以補償液晶池黑顯示時的正單軸性。還有，著眼於驅動用液晶池中的在取向膜界面附近的液晶在黑顯示時是與池界面平行或傾斜取向的，已提出了使用與光學軸傾斜一定角度的負單軸性膜來補償的方法。
例如，特開平4-349424、6-250166號公報中已提出了採用與螺旋軸傾斜的膽甾醇膜為光學補償膜以及用它的LCD。
然而，螺旋軸傾斜的膽甾醇膜的製備非常困難，工業製備有問題。
還有，特開平5-249547、6-331979號公報已提出了使用光軸傾斜的負單軸補償器的LCD。
另外，已提出採用有正單軸性的液晶性高分子為取向膜來作為其它形態的補償膜。例如，特開平7-140326號公報中提出採用扭曲傾斜取向的液晶性高分子膜構成的LCD用補償板，已用來擴大LCD的視角。
已提出了作為上述各種改善視角用的部件的種種補償膜的方案，使以廣視角為特徵的TN-LCD的開發取得了顯著的進展。不過，對可以充分滿足正面反差、視角特性等顯示特性的改善視角部件還處於未開發的狀態。
發明目的為解決上述問題，本發明提供了由特定的光學各向異性膜與光擴散層結合而使原來沒有的顯示特性、上下左右所有方向的視角特性都可顯著改善的光學各向異性元件以及配置了此光學各向異性元件的液晶顯示裝置。發明要點即，本發明涉及光學各向異性元件，其特徵在於，該元件的構成是，基本上由顯示光學正單軸性的液晶性高分子所形成的、且此液晶性高分子在液晶狀態形成的向列雜化取向結構固定了的光學各向異性膜(A)，以及至少1層光擴散層(B)；本發明進一步涉及其顯示光學正單軸性的液晶性高分子包括在高分子鏈的一或二個末端有至少一種單官能性結構單元的液晶性高分子或液晶性高分子組合物為特徵的光學各向異性元件；另外還涉及光擴散層(B)的總光透過率在50％以上、優選70％以上為特徵的光學各向異性元件；再是，涉及光擴散層(B)的擴散透過率為5～85％、優選10～70％為特徵的光學各向異性元件；再是，涉及光擴散層(B)以與光學各向異性膜(A)的一面或兩面中至少一層接觸存在的光學各向異性元件；更進一步，還涉及在配備了電極的一對透明基板與向列液晶所構成的驅動用液晶池的上下配置有上側偏光板、下側偏光板的扭轉向列型液晶顯示裝置且在此液晶池與上側或下側偏光板中的任一之間或者此液晶池與上側及下側偏光板各自之間配置了至少一個光學各向異性元件為特徵的液晶顯示裝置。實施發明的方案下面更詳細說明本發明。
本發明的光學各向異性元件是視角特性大幅度改善了的TN-LCD。首先，說明成為補償對象的TN-LCD。
按驅動方式分類，TN-LCD可細分為簡單矩陣方式、用有源元件為電極的TFT[薄膜電晶體(Thin Film Transistor)]電極、MIM[金屬-絕緣體-金屬(Metal Insulator Metal)或TFD；薄膜二極體(ThinTilm Diode)]電極的有源矩陣方式等。本發明的光學各向異性元件對所有驅動方式都有效。
已知技術的半色調灰色標度法(象素分割方式)、疇分割方式是從由驅動用液晶池一側擴大LCD視角出發考慮的。相對於這樣的視角有某種程度改善的LCD而言，本發明的光學各向異性元件的視角擴大效果可能更為有效。
本發明的光學各向異性元件是由向列雜化取向狀態已固定了的光學各向異性膜(A)與至少一層光擴散層(B)所構成。
首先說明本發明所用的光學各向異性膜(A)。
光學各向異性膜(A)所具有的向列雜化取向是指基本上由顯示光學正單軸性的液晶性高分子所形成的膜(A)的向列取向使在膜上面與下面之此液晶性高分子的指向矢方向與膜平面的角度不同的取向結構。由於上界面附近與下界面附近此指向矢方向與膜平面所成角度的不同，因此在此膜的上面與下面之間此角度是連續變化的。
本發明的光學各向異性膜(A)之液晶性高分子的指向矢方向在膜的膜厚方向上的各處都向著不同角度的，因此把所述膜作為膜類結構物來看時，膜(A)不存在光軸。
還有，光學各向異性膜(A)有下述光學參數。
首先說明從膜的法線方向看時的面內表觀保留值。已向列雜化取向的膜中，與指向矢方向平行方向之折光指數(以下簡稱ne)與垂直方向的折光指數(以下簡稱no)是不同的。假定由ne減去no的值為表觀雙折射率，則表觀雙折射率與絕對膜厚的乘積給出了表觀保留值。由橢圓偏光法等偏光光學測定就可很容易的求出此表觀保留值。對550nm單色光而言，本發明所用的光學各向異性膜(A)的表觀保留值通常為5～500nm範圍，10～300nm為優選，15～150nm為特別優選。當表觀保留值不足5nm時，有得不到充分視角擴大效果之慮。而當大於500nm時，斜看時液晶顯示恐怕會帶有不需要的顏色。
接著來說明指向矢方向的角度。
光學各向異性膜(A)的膜厚方向的指向矢方向的角度範圍是指在膜界面附近的液晶性高分子的指向矢方向與此指向矢方向的向膜平面的投影分量之間構成的銳角的角度，在膜的上面或下面的一方，作為絕對值通常為60度以上90度以下，80度以上90度以下為優選，而在此面的對面其絕對值通常為O度以上50度以下，0度以上30度以下為優選。
接著來說明平均傾角。
本發明中，是正單軸性液晶性高分子的指向矢方向與此方向在膜平面的投影分量之間的夾角在膜厚方向上的平均值被定義為平均傾角。平均傾角可以應用晶體旋轉法來求出。光學各向異性膜(A)的平均傾角在10～60度範圍，20～50度範圍為優選。當平均傾角小於10度及大於60度時，就有得不到充分視角擴大效果之虞。
對於光學各向異性膜(A)的膜厚，因它依賴於上述各種光學參數，因此不能一概而言，通常為0.1～20μm範圍，優選0.2～10μm，特別優選0.3～5μm以下。當膜厚不足0.1μm時，恐怕得不到充分補償效果，而當膜厚超過20μm則有液晶顯示帶不需要的顏色之虞。
具有以上說明的向列雜化取向結構和各種光學參數及膜厚的光學各向異性膜(A)基本上是由光學上顯示正單軸性的液晶性高分子形成的。形成膜(A)的液晶性高分子必須具有向列相作為液晶相、在取向基片上超過液晶相變點的溫度下形成向列雜化取向、而且必須在不損失此取向形態和在玻璃態下能固定。作為該液晶高分子，只要是具有上述性質的液晶性高分子均可，對此液晶性高分子沒有特別限制。作為本發明的此液晶性高分子尤其希望是在高分子鏈的一個或兩個末端有單官能性結構單元。所述單官能性結構單元是指由具有一個含有碳原子數為3～20的長鏈烷基或碳原子數2～15的長鏈氟代烷基等的、一元醇、一元羧酸等官能性基團的化合物衍生而來的單元。
在上述液晶性高分子中所用的單官能性結構單元是指使具有一個相當於形成液晶高分子縮聚物時所用的二官能性單體具有的官能基的官能基的單體，在該聚合物製造時(聚合反應中或聚合反應後)也共存於其中並結合於此聚合物分子中的結構單元，通常它結合於此聚合物分子鏈的一個末端或兩個末端。由此，存在於此聚合物分子中的此單官能性結構單元的數目通常為每1分子有1～2個。
此結構單元是以下述通式來表示
在上述通式中，R1和R2相同或不同均可。R1和R2表示碳原子數3～20的長鏈烷基或碳原子數2～15的長鏈氟代烷基。具體說，優選的例子可以是
CH3CH2CH2-，CH3CH(CH3)CH2-，C(CH3)3-，(CH3)2CH-，CH3(CH2)3-，C5H11-，C9H19-，C6H13-，C8H17-，C7H15-，C10H21-，C12H25-，C14H29-，C18H37-，C16H33-，C20H41-，CF3CH2-，CF3CF2-，(CF3)2CF-，(CF3)2CF(CF2)2-，C6F13-，C8F17-，CF3(CF2)3CH2CH2-，(CF3)2CF(CF2)8-，CHF2CF2CH2-，CF3CH2CH2-，(CF3)2CF(CF2)8CH2CH2-，CF3(CF2)7CH2CH2-，H(CF2)4CH2-，CF3(CF2)9CH2CH2-，CF3(CF2)3(CH2)6-，CF3CF2(CH2)6-，CHF2CF2CH2-，CF3(CF2)5CH2CH2-，H(CF2)6CH2-，H(CF2)4CH2-，H(CF2)8CH2-，等。其中，X為氫、氟、氯等滷原子；i為0或1；j為0或1；k為0或1；a為0或1；b為0或1，且a+b≠0。
上述由一元醇、一元羧酸以及它們的功能性衍生物形成的單官能性結構單元以下所述示例的單元等為優選。
由上述示例的單官能性結構單元選出1種或2種來構成高分子鏈的一個或兩個末端。當兩個末端都有此結構單元時，沒有必要兩末端的單元相同。
具體說，優選在上述鏈的一個或兩個末端有1種或2種單官能性結構單元，且顯示光學正單軸性的液晶性高分子可列舉的是具有此結構單元的垂面取向性的主鏈型液晶性高分子化合物或至少含1種此液晶性高分子化合物的液晶性高分子組合物。下面來進一步詳細說明。
首先，所謂垂面取向性是指液晶性高分子的指向矢方向呈大體與基片平面垂直的取向狀態。判斷液晶性高分子是否是垂面取向性是通過在基片上形成液晶性高分子層並判斷其取向狀態來進行的。對可以用來作這樣判斷的基片並沒有特別限制，可以列舉的有，例如，玻璃基片(具體說，鈉玻璃、鉀玻璃、硼矽酸玻璃或無鉛玻璃與火石玻璃之類光學玻璃等)、諸如聚對苯二甲酸乙酯、聚萘二甲酸乙酯、聚苯醚、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酮硫醚、聚醚碸等在液晶性高分子的液晶溫度下有耐熱性的塑料薄膜或片。
上述示例的基片是在用酸、醇類、洗滌劑等作表面清洗之後使用的。再就是，上述取向性的判斷必須是在未經矽處理、摩擦處理、單軸拉伸處理等表面處理的基片上進行的。
本發明所用的顯示垂面取向性的液晶性高分子化合物是指，在沒有進行那些適當表面處理的基片上形成液晶性高分子膜，而該液晶高分子在顯示液晶狀態的溫度範圍內，於上述例示基片中的至少任一種基片上都能顯示出垂面取向性的那些液晶性高分子在本發明中就把它們定義為此類液晶性高分子化合物。然而，有些液晶性高分子化合物在其液晶-各向同性相相變點附近溫度下有特殊的垂面取向性。因此，通常希望在比液晶-各向同性相相變點低15℃以下、最好低20℃以下的溫度下進行。
現具體說明顯示垂面取向性的液晶性高分子化合物。列舉的此液晶性高分子化合物有具有上述單官能性結構單元的比如聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚碳酸酯、聚酯醯亞胺等主鏈型液晶性高分子。其中特別以容易合成、容易成膜和所得膜的物性穩定等之液晶性聚酯為優選。作為形成此液晶性聚酯的主鏈成分除單官能性結構單元以外的結構單元有二元羧酸單元、二醇單元和氧羧酸單元等雙官能性結構單元及此單元以外的多官能性結構單元等，對此並沒有特別限制。不過，本發明希望在主鏈中有鄰位取代芳香族單元作為結構單元的液晶性聚酯。具體可以列舉的有下面所示的鄰苯二酚單元、水楊酸單元、鄰苯二甲酸單元、2，3-萘二醇單元、2，3-萘二羧酸單元以及在它們所含的苯環上有取代基的單元等。
(Y表示氫、Cl、Br等滷原子、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或苯基，k為0～2。)下面示出了顯示垂面取向性的液晶性聚酯的具體結構單元。
m+n＝k/2+lk/l＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式2]
l＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式3]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/o＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式4]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/o＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式5]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/o＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式6]
n+o＝k/2+mk/m＝80/60～2/99，優選40/80～10/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/(n+o)＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式7]
m+n＝k/2+lk/l＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式8]
m＝k/2+nk/n＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式9]
l＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式10]
l+m＝k/2+nk/n＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式11]
n+o＝k/2+mk/m＝80/60～2/99，優選40/80～10/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/(n+o)＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式12]
m+n＝k/2+ok/o＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/(m+n)＝20/10～0/10，優選15/10～5/10i為2～12的整數，k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式13]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/o＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式14]
m+n＝k/2+ok/o＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/(m+n)＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式15]
l+m＝k/2+n+ok/(n+o)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式16]
n+o＝k/2+mk/m＝80/60～2/99，優選40/80～10/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/m＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式17]
l+m＝k/2+ok/o＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式18]
n+o＝k/2+l+mk/(l+m)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式19]
m＝k/2+n+ok/(n+o)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/m＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式20]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/m＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式21]
n+o＝k/2+l+mk/(l+m)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式22]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95l/o＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式23]
l+m＝k/2+n+ok/(n+o)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95n/o＝100/0～0/100，優選95/5～5/95i為2～12的整數，k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式24]
o＝k/2+nk/n＝80/60～2/99，優選40/80～10/95l/m＝100/0～0/100，優選95/5～5/95(l+m)/o＝20/10～1/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式25]
o＝k/2+l/2+m+n(k+l)/(m+n)＝80/60～2/99，優選40/80～10/95k/l＝100/0～0/100，優選90/10～10/90m/n＝100/0～0/100，優選95/5～5/95k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式26]
o+p＝k/2+l/2+n(k+l)/n＝80/60～2/99，優選40/80～10/95k/l＝100/0～0/100，優選90/10～10/90o/p＝100/0～0/100，優選95/5～5/95m/n＝20/10～0/10，優選15/10～5/10k，l，m，n，o，p分別表示摩爾組成比。
上述式中特別以結構式1、結構式3、結構式4、結構式9、結構式11、結構式16、結構式20、結構式22、結構式23及結構式25的液晶性聚酯為優選。
上述顯示垂面取向性的液晶性高分子化合物的分子量是以在各種溶劑，例如苯酚/四氯乙烷(60/40(重量比))混合溶劑中於30℃下測定的對數粘度通常在0.04～1.5範圍為優選，0.06～1.0為更優選。當對數粘度低於0.04時，光學各向異性膜(A)的機械強度變差而不好。還有，在高於1.5時就有失去垂面取向性之虞。而且，在液晶狀態下的粘性有過高的危險，即使有垂面取向性但其取向所需要的時間也可能變長。進一步說，使用比1.5更高的液晶性高分子來製備光學各向異性膜(A)時恐怕得不到向列雜化取向結構，因此是不希望的。
上述液晶性高分子化合物的合成方法並沒有特別限制，可以用此領域公認的聚合方法來合成。例如，以液晶性聚酯合成為例，可以用熔融聚合法或用相應的二元酸的醯氯之醯氯法等來合成。
在合成此液晶性高分子化合物時，用先前說明的一元醇、一元酸化合物以及它們的功能性衍生物，具體就是乙醯化物、滷化物等來作為單官能性結構單元而提供於聚合反應。此單官能性結構單元的液晶性高分子，具體說，在液晶性聚酯中的含有率在除去了羥基羧酸結構單元之後所剩構成組分量的2/201至80/240摩爾百分數範圍內。在10/205至20/220範圍為優選。當單官能性結構單元的含有率超出了此範圍時就有不顯示垂面取向性之慮。還有，在形成向列雜化取向時也有得不到此取向之虞。再，單官能性結構單元的含有率是與所加入的單體成分的量成比例的。
本發明已用單獨1種上面說明的垂面取向性液晶性高分子化合物或含至少1種此液晶性高分子化合物的組合物。在使用組合物時，它可是由顯示垂面取向性以外的取向性的液晶性高分子和不顯示任何液晶性的非液晶性高分子的組合物。只要組合物具有上述性質則可毫無障礙的在本發明中使用。
由於使用的顯示光學正單軸性之液晶性高分子是(1)由多種垂面取向性液晶性高分子化合物所構成的組合物、(2)至少1種垂面取向性的液晶性高分子化合物與此取向性以外的液晶性高分子(化合物或組合物)和/或非液晶性高分子(化合物或組合物)所構成的組合物，因此它具有(1)通過調節組成比可以控制光學各向異性膜(A)的光學參數，具體說是可以控制向列雜化取向的平均傾角、(2)可以使向列雜化取向穩定化，等優點。在作為組合物使用時，含有5重量百分數以上的上述垂面取向性的液晶性高分子是所希望的。當少於5重量百分數時，恐怕就得不到向列雜化取向。
作為加入到垂面取向性的液晶性高分子中的高分子化合物(或組合物)可以用非液晶性高分子，不過從與垂面取向性液晶性高分子的相溶性出發，以用同樣是液晶性高分子為好。所使用的液晶性高分子的種類有，比如聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚酯醯亞胺等主鏈型液晶性高分子；以及比如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚矽氧烷、聚丙二酸酯等側鏈型液晶性高分子。只要它是與垂面取向性液晶性高分子有相溶性的，其它並沒有特別限制。不過，其中以前面已示例之(式4)鄰位取代芳香族單元為主鏈的液晶性聚酯為最優選。進一步說，這些液晶性高分子顯示例如均勻取向、均勻傾斜取向或這些以外的取向等各種取向性都無所謂。其中以有均勻取向性的液晶性高分子特別是顯示此取向性的液晶性聚酯為優選。與垂面取向性的判斷一樣，均勻取向性的判斷是使用未經矽處理、摩擦處理、單軸拉伸處理等表面處理的基片上進行的。在此基片上形成液晶性高分子層，由其取向狀態來判斷它是否顯示均勻取向性。
下面示出顯示均勻取向性的液晶性聚酯的具體結構示例。
k＝l+ml/m＝80/20～20/80，以75/25～25/75為優選k，l，m分別表示摩爾組成比。[結構式28]
o＝m+n(k+l)/o＝20/10～0/10，以15/10～0/10為優選m/n＝100/0～0/100，以98/2～2/98為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式29]
n＝l+mk/m＝20/10～0/10，以15/10～0/10為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式30]
k+l＝m+nk/l＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選m/l＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式31]
k+l＝m+nk/l＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式32]
l＝m+nk/l＝15/10～0/10，以10/10～0/10為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式33]
m+n＝k/2+1k/l＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式34]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選l/o＝20/10～0/10，以15/10～5/10為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式35]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝40/80～0/100， 以20/90～0/100為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選l/o＝20/10～0/10，以15/10～5/10為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式36]
l＝k/2+m+nk/(m+n)＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n分別表示摩爾組成比。[結構式37]
m＝k/2+n+ok/(n+o)＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選n/o＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選l/m＝20/10～0/10，以15/10～5/10為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式38]
o＝k/2+m+nk/(m+n)＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選m/n＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選l/o＝20/10～0/10，以15/10～5/10為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。[結構式39]
n+o＝k/2+l+mk/(l+m)＝40/80～0/100，以20/90～0/100為優選l/m＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選n/o＝100/0～0/100，以95/5～5/95為優選k，l，m，n，o分別表示摩爾組成比。
上述顯示均勻取向性的液晶性高分子化合物的分子量是以在各種溶劑，例如苯酚/四氯乙烷(60/40(重量比))混合溶劑中，於30℃測定的對數粘度來通常在0.05～3.0範圍為優選，0.07～2.0為更優選。當對數粘度低於0.05時，當與垂面取向性的液晶性高分子作成組合物使用時膜(A)的機械強度恐怕要變差。還有，在高於3.0時就會妨礙向列雜化取向，或形成液晶時的粘性過高就有取向所需要的時間也可能變長之慮，因此是不希望的。
上述液晶性高分子化合物的合成方法並沒有特別限制，本發明可以使用的液晶性高分子可以用本領域公知的聚合方法來合成。例如，以聚酯合成為例，可以用熔融聚合法或用相應的二羧酸的醯氯之醯氯法等來合成。
下面說明光學各向異性膜(A)的製備方法。製備方法所希望的是在整個工藝中使用下面說明的取向基片。
首先說明取向基片。
為用顯示光學正單軸性的液晶性高分子得到向列雜化取向，希望此液晶性高分子層為上下不同的界面所夾。當上下夾在相同的界面中的場合，此液晶性高分子層的上下界面的取向變為相同，使得到向列雜化取向變得困難。
具體方案是利用一片取向基片和空氣界面。即，把液晶性高分子層的下界面與取向基片接觸，而此液晶性高分子層的上界面與空氣接觸。雖然上下界面可以用不同的取向基片，但從製備工藝來說，利用一片取向基片和空氣界面是所希望的。
還有，所述取向基片希望是可以規定液晶分子的傾斜方向(指向矢方向在取向基片上的投影)有各向異性的基片。在取向基片不能規定整個液晶的傾斜方向的場合，就不能得到無序方向傾斜的取向形態(指向矢方向在此基片的投影變成無序)。
具體說，本發明可以使用的取向基片希望是有面內各向異性的，列舉的有，例如，聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫、聚醚碸、聚碸、聚苯硫、聚苯氧、聚對苯二甲酸乙酯、聚對苯二甲酸丁酯、聚萘二甲酸乙酯、聚縮醛、聚碳酸酯、多芳基化樹脂(ポリアリレ一ト)、丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纖維素類塑料、環氧樹脂、酚樹脂等塑料膜基片以及單軸拉伸塑料膜基片、表面有細縫狀溝槽的鋁、鐵、銅等金屬基片、蝕刻加工成表面細縫狀的鹼玻璃、硼矽酸玻璃、火石玻璃等玻璃基片等。
本發明中可以使用把上述塑料膜基片已進行摩擦處理的摩擦塑料膜基片、或有已進行過摩擦處理的塑料薄膜，例如摩擦聚醯亞胺膜、摩擦聚乙烯醇膜等的上述各種基片、以及有氧化矽的斜蒸沉積膜等的上述各種基片。
上述各種取向基片中適合用於使本發明的液晶性高分子形成向列雜化取向之基片可以列舉的有有摩擦聚醯亞胺膜的各種基片、摩擦聚醯亞胺基片、摩擦聚醚醚酮基片、摩擦聚醚酮基片、摩擦聚醚碸基片、摩擦聚苯硫基片、摩擦聚對苯二甲酸乙酯基片、摩擦聚萘二甲酸乙酯基片、摩擦多芳基化樹脂(ポリアリレ一ト)基片、纖維素類塑料基片等。
光學各向異性膜(A)，如上所述那樣，在該膜的上面和下面正單軸性液晶性高分子的指向矢方向與膜平面之夾角是不同的。由取向處理的方法與液晶性高分子的種類可以使在取向基片一側的膜面之夾角在0度以上50度以下或60度以上90度以下之任一角度範圍內調節。通常，從製備工藝角度來說，希望把與取向基片接觸的膜界面附近的此液晶性高分子的指向矢方向與膜平面之夾角在0度以上50度以下的角度範圍內調整。
本發明使用的光學各向異性膜(A)，是在上述取向基片均勻塗布上此液晶性高分子，接著經過均勻取向過程、取向形態固定過程而得到的。把此液晶性高分子在基片上塗布，通常是可以在把顯示光學正單軸性的液晶性高分子溶解於各種溶劑中之溶液狀態或把此液晶性高分子熔融的熔融狀態下進行的。從製備工藝來說，希望採用把此液晶性高分子溶解於溶劑中的溶液來塗布的溶液塗布。
上述溶劑因正單軸性液晶性高分子的種類(組成比等)不同而不能一概而論，通常使用的有氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、鄰二氯苯等滷代烴類、苯酚、對氯苯酚等酚類、苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯(1，2-ヅメトキベンセン)等芳香烴類、丙酮、乙酸乙酯、叔丁醇、丙三醇、乙二醇、三乙二醇、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、吡啶、三乙胺、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、乙腈、丁腈、二硫化碳等以及它們的混合溶劑，比如滷代烴類與酚類的混合溶劑等。
溶液的濃度依賴於所用的液晶性高分子的溶解性與作為最終目的之光學各向異性膜(A)的膜厚，不能一概而論，通常使用的是在3～50重量百分數範圍，7～30重量百分數範圍為優選。
用上述溶劑把濃度調整為所期範圍之後，在取向基片上用例如旋塗法、輥塗法、模塗法、印刷法、浸漬/上提法、簾塗法等塗布。
塗布後，除去溶劑，在取向基片上形成了膜厚均勻的液晶性高分子層。除去溶劑的條件並沒有特別限制，可以大體上除去溶劑、正單軸液晶性高分子層不流動也不滴下就好。通常採用室溫乾燥、乾燥爐乾燥、溫風或熱風吹等來除去溶劑。
此塗布·乾燥工藝階段的目的在於先在基片上形成均勻的液晶性高分子層，此液晶性高分子還未形成向列雜化取向。由接著的熱處理工藝來完成單疇向列雜化取向。
由熱處理來形成向列雜化取向，在由界面效應來幫助取向的意義上，正單軸性液晶性高分子的粘性低者為好，故希望熱處理溫度高。還有，液晶性高分子的平均傾角也隨熱處理溫度而不同。在此場合，為得到目的要求之平均傾角就必須設定熱處理溫度。例如，要得到有某傾角的取向而要在較低溫度熱處理的場合，低溫下液晶性高分子的粘性高，取向所要的時間變長。在這樣的場合，採用先一下就高溫熱處理，在得到單疇取向後，慢慢分階段降到所希望溫度的方法是有效的。不管如何，根據所用液晶性高分子的特性，在其玻璃化轉變溫度以上的溫度進行熱處理是優選的。熱處理溫度通常優選在50℃至300℃範圍內，在100℃至260℃範圍內尤為優選。
還有，為在取向基片上使正單軸性液晶性高分子充分取向所需要的熱處理時間隨所用的此液晶性高分子的種類(例如組成比等)、熱處理溫度等而不同，不能一概而論，通常優選為10s至120min範圍，30s至60min範圍尤為優選。短於10s時恐怕取向不充分，而超過120min時恐要降低生產性，因而是不希望的。
這樣做首先就可以得到在整個取向基片上均勻的向列雜化取向的液晶狀態。再，在進行熱處理工藝時，為使此液晶性高分子有向列雜化取向，也不妨利用磁場與電場。不過，在加上磁場或電場的情況下進行熱處理時，為使所加均勻場力作用於液晶性高分子上，使此液晶的指向矢方向容易按一定方向取向。也就是說，得到本發明的向列雜化取向變得困難了。一旦形成了除向列雜化取向以外的例如垂面取向、均勻取向、均勻傾斜取向或這些以外的取向之後，再除去場力的話是可以得到熱穩定向列雜化取向的，不過從工藝來講沒有特別價值。
這樣做在顯示光學上正單軸性之液晶性高分子的液晶狀態下形成的向列雜化取向結構，可以通過冷卻到此液晶性高分子的液晶相變點以下的溫度下在其取向均勻性不受損的情況下固定下來。
當使用一般的在低於向列相的溫度區具有近晶相或結晶相的液晶性高分子時，冷卻有使液晶狀態的向列取向破壞之慮。由於本發明使用的顯示光學正單軸性的液晶性高分子在本質上具有如下性質(1)在顯示向列相溫度範圍以下的溫度下完全沒有近晶相或結晶相；(2)即使有潛在的結晶相或近晶相，但在冷卻時也不現出其近晶相或結晶相；而且(3)在光學各向異性膜的使用溫度範圍內無流動性，加上外場或外力其取向狀態不改變，因此沒有因向近晶相或結晶相的相轉移引起的取向狀態的破壞。還有，可以使單疇向列雜化取向完全固定。
上述冷卻溫度，只要是在液晶相變點以下的溫度即可無特別限制。例如，比液晶相變點低10℃的溫度下冷卻就可以使均勻的向列雜化取向固定。
冷卻的手段沒有特別限制，在從熱處理工藝中的加熱氣氛至液晶相變點以下例如室溫的氣氛中都可固定。還有，為提高生產效率，用空氣冷、水冷等強制冷卻或慢冷也都是好的。不過，此液晶性高分子因冷卻速度而使平均傾角略有不同。在使用這樣的液晶性高分子並要嚴格控制此角度時，對冷卻操作也應適當考慮冷卻條件進行考慮是優選的。
下面來說明向列雜化取向的膜厚方向上的角度控制。光學各向異性膜(A)是，在膜的上下界面附近之液晶性高分子的指向矢方向與膜平面所成角度的絕對值是，在此膜的上面或下面的一方是0度以上50度以下的範圍內，而且此面的對面為60度以上90度以下的範圍內。可以根據所使用的液晶性高分子的種類(組成等)、取向基片、熱處理條件等的適當選擇而分別控制在各面上所期望的角度。而且，在向列雜化取向固定之後，可以用例如均勻削刮膜表面、在溶劑中浸漬使膜表面均勻溶解等方法來控制成所期望的角度。再，根據液晶性高分子的種類(組成等)、取向基片的種類來適當選擇這時所用的溶劑。
由上述製法可以得到具有向列雜化取向結構的光學各向異性膜(A)。
下面說明光擴散層(B)。
本發明的光擴散層(B)是指具有使入射光各向同性或各向異性擴散的性質的物質，並沒有特別的限制。
所述此光擴散層(B)是由顯示光擴散性的塑料薄片、塑料膜、塑料基片、塑料以外的基片等所形成。而且，向列相、手性向列相、膽甾醇型液晶相、近晶相、手性近晶相等液晶相固定而成的光擴散性薄片、膜或基片等都可以在本發明中使用。這些薄片、膜或基片等不論是具有自支撐性還是沒有自支撐性都是好的。對在沒有自支撐性的場合，必須不管用任何手段要把它保持在具有自支撐性的膜或基片上而且總體的光擴散性不能受損。在光學各向異性膜(A)上，用熔融塗布或溶液塗布等手段塗布上可以形成光擴散層的化合物或組合物，必要時還可以進行電場、磁場、偏光照射等任意處理，從而形成光擴散層(B)。不過，在熔融塗布或溶液塗布時，必須要求光學各向異性膜(A)不發生其向列雜化取向變亂、膜的強度下降的問題。
列舉的上述光擴散層(B)的例子有，在樹脂母體中分散有其折射率與母體不同的粒子之塑料薄片、膜、基片等。具體說，可列舉的有，聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫、聚醚碸、聚碸、聚苯硫、聚苯氧、聚對苯二甲酸乙酯、聚對苯二甲酸丁酯、聚萘二甲酸乙酯、聚縮醛、聚碳酸酯、多芳基化樹脂(ポリアリレ一ト)、丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、纖維素類塑料、環氧樹脂、酚樹脂等中分散了無機微粒、有機微粒、包含氣體之中空微粒、包含液體之微膠囊等的塑料膜基片等、光擴散層(B)的膜厚沒有特別限制，通常在10μm以上500μm以下。
光擴散層(B)的總光透過率在50％以上為優選，70％以上特別優選。通常此光擴散層的擴散透過率為5～85％，10～70％為優選。
在前面說明的光學各向異性膜(A)的一面或二面至少配置形成一層上述光擴散層就得到了本發明的光學各向異性元件。
下面說明具體的配置形成方法。
用前面說明的製備方法得到的光學各向異性膜(A)通常是在取向基片上形成的。因此把顯示光擴散性的取向基片作為此基片使用時，由所形成的光學各向異性膜(A)就得到了本發明的光學各向異性元件。由這樣得到的光學各向異性元件也可以在其光學各向異性膜(A)的一側和/或作為取向基片使用的光擴散層(B)的一側進一步層積上光擴散層(B)。
在使用不顯示光擴散性的取向基片來得到此膜(A)時，可以由在與此膜(A)的取向基片不接觸的面上形成光擴散層(B)而得到光學各向異性元件。而且，在此光學各向異性元件的取向基片一側和/或光學各向異性膜上已層積上層(B)的一側再進一步層積光擴散層(B)也是好的。
除去為得到光學各向異性膜(A)所用的取向基片也可以由此膜(A)與光擴散層(B)形成本發明的光學各向異性元件也是好的。例如此取向基片為得到向列雜化取向是必要的，但對透過率與光學元件的性質、組合成液晶顯示裝置都將產生不好的影響等，這種情況下就要除去取向基片使用。除去取向基片的方法列舉的有例如把此基片剝離或溶解掉的方法等、對例如在與光學各向異性膜(A)的取向基片不接觸的面上形成光擴散層(B)的情況，採用下面這樣的方法來除去此取向基片是很簡便的。
所述方法是指，首先把光擴散層(B)與取向基片上的光學各向異性膜(A)用比如粘合劑或粘合材料貼合層積在一起。接著把取向基片從與光學各向異性膜(A)的界面上剝離除去。
對例如在與光學各向異性膜(A)的取向基片接觸的面上積層·形成光擴散層(B)的情況下，採用下面這樣的方法是很簡便的。
所述方法是指，首先用比如粘合劑或粘合材料把有再剝離性的基片與光學各向異性膜(A)的不接觸取向基片的面貼合在一起。然後在與光學各向異性膜(A)的界面上剝離去取向基片。接著在光學各向異性膜(A)與此取向基片接觸的面上用比如粘合劑或粘合材料把光擴散層(B)貼合上去以形成層積。然後，把有再剝離性的基片從與光學各向異性膜(A)的界面上剝離除去。
無論如何，在由上述方法等得到的光學各向異性元件，是對光學各向異性膜(A)與光擴散層(B)不接觸的面上再進一步層積·形成光擴散層(B)是可能的。
上述層積與貼合用的粘合劑或粘合材料只要是光學級的，並無特別限制，可以使用丙烯酸類、環氧類、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物類、橡膠類、氨酯類以及它們的混合類等。作為粘合劑可以使用光學各向同性的所有熱固性、光固性、電子線固化性之粘合劑。
上述工藝中所使用的剝離方法可以列舉的有，用輥等的機械剝離方法、用對所有結構材料的不良溶劑浸漬後機械剝離的方法、在不良溶劑中超聲剝離的方法、利用取向基片與此膜的熱膨脹係數不同而由改變溫度來剝離的方法、溶解除去取向基片或取向基片上的取向膜的方法等。剝離性隨所用的正單軸性液晶性高分子的種類(組成等)及與取向基片粘合緊密程度而不同，應採用與體系相適應的方法。
本發明的光學各向異性元件可以根據保護表面、增加強度、提高環境可靠性等的目的而在其光學各向異性膜(A)一側和/或光擴散層(B)一側設置透明塑料膜等的過塗層(overcoating 1ayer)。此過塗層希望是光學上幾乎各向同性或負各向異性的。
當光擴散層(B)具有面內各向異性時，希望光擴散層(B)與光學各向異性膜(A)的指向矢方向在面內的投影矢量相一致。
接著來說明配置了上述光學各向異性元件之本發明的液晶顯示裝置。此液晶顯示裝置是至少由光學各向異性元件、驅動用液晶池和上側及下側偏光板所構成。
本發明的光學各向異性元件的配置位置，是在上側和/或下側偏光板與驅動用液晶池之間至少配置1個。本發明在實用時以使用1個或2個光學各向異性元件為優選。在用3個以上光學各向異性元件時其視角補償是可能的，但聯繫到成本提高，對實用就不好了。
現在來進一步詳細說明具體的配置條件。不過，這些配置條件只是典型例子，本發明並不光限於此。
首先來定義光學各向異性膜(A)的傾斜方向以及驅動用液晶池的預傾方向。
構成本發明的光學各向異性元件的光學各向異性膜(A)的傾斜方向定義為在此膜的上下兩面內此液晶性高分子的指向矢方向與膜平面所成角度在較小的面內之液晶性高分子指向矢方向的投影方向。具體說，例如

圖1中，假定光學各向異性膜(A)的上下兩面分別為b面、c面。此膜(A)在b面側與c面側之液晶性高分子的指向矢方向與膜平面所成的角度有關係b面側角度＞c面側角度。接著，從此膜(A)的b面看膜厚方向上的c面時，b面側的指向矢方向與c面側的指向矢方向所成的角度為銳角，而且b面側的指向矢方向與c面側的指向矢方向在膜平面上的投影分量變成平行的，則此方向被定義為本發明的光學各向異性膜(A)的傾斜方向。通常此膜的傾斜方向是與由在取向基片上進行摩擦處理得到的此膜之摩擦方向一致的。
下面來定義驅動用液晶池的預傾方向。通常驅動用液晶池中的小分子液晶(在小分子液晶的扭轉角為0度時)是，如圖2所示，與池基片界面不平行的，而是已傾斜成某角度的。在此狀態下，此小分子液晶的指向矢方向與液晶池基片平面所成的角度為銳角的方向，且與此指向矢方向的投影分量平行的方向，則此方向定義為本發明的預傾方向。因此，如圖2所示，驅動用液晶池中的上下液晶池基片各自定義了一個方向為預傾方向。還有，此方向通常是與摩擦液晶池基片的摩擦方向一致的。
本發明在驅動用液晶池與上側和/或下側偏光板之間至少配置1個根據上述定義的光學各向異性元件。這裡，希望用此補償膜1或2片。當用3片以上時，雖可以得到本發明的液晶顯示裝置，不過從成本講是不實用的。
首先說明配置1個光學各向異性元件的情況。光學各向異性元件配置在偏光板與驅動用液晶池之間，至於在驅動用液晶池的上側還是下側都是可以的。在此配置時，構成光學各向異性元件之光學各向異性膜(A)的傾斜方向和與此膜最接近的驅動用液晶池的基片之對側池基片預傾方向所成角度通常配置為0～15度範圍，0～10度為優選，0～5度(接近平行)更優選；或通常為165～195度，170～190度為優選，175～185度(接近反平行)更優選；或通常為75～105度，80～100度為優選，85～95度(接近垂直)更優選。也就是說，把光學各向異性膜(A)配置在驅動用液晶池上面的場合，要配置成與下側的此液晶池基片預傾方向所成的角度滿足上述角度範圍，或把光學各向異性膜(A)配置在驅動用液晶池下面的場合，要配置成與上側的此液晶池基片預傾方向所成的角度滿足上述角度範圍。在不滿足上述角度範圍時得不到充分的視角補償效果。
下面說明配置2個本光學各向異性元件的條件。在配置2個光學各向異性元件的情況下，不論是以2個在同側，例如驅動用液晶池與上側偏光板之間或此液晶池與下側偏光板之間還是在上側與下側偏光板與驅動用液晶池之間各配置1個都是可以的。還有，無論2個光學各向異性元件有相同或不同的光學參數也都是可以的。再有，配置成無論光學各向異性元件的膜(A)和層(B)是接近上側或下側偏光板或驅動用液晶池都無所謂。
首先說明在上側及下側偏光板與驅動用液晶池之間分別配置1個的情況。在此配置中，優選的是各自的光學各向異性元件按上面配置1個的場合一樣來配置。即，在驅動用液晶池的上下分別配置構成光學各向異性元件之光學各向異性膜(A)的傾斜方向和與此膜(A)最不接近的驅動用液晶池的基片之預傾方向所成角度通常配置為0～15度範圍，0～10度為優選，0～5度(接近平行)更優選；或通常為165～195度，170～190度為優選，175～185度(接近反平行)更優選；或通常為75～105度，80～100度為優選，85～95度(接近垂直)更優選。
接著說明把2個光學各向異性元件配置在驅動用液晶池與上側或下側偏光板之間的情況。假定把於最接近驅動用液晶池的位置所配置的光學各向異性元件稱為各向異性元件1、構成此各向異性元件1的光學各向異性膜為膜1、在各向異性元件1與上側或下側偏光板之間配置的光學各向異性元件為各向異性元件2、構成各向異性元件2的光學各向異性膜為膜2來說明。對此配置中的最接近驅動用液晶池的各向異性元件1是用與上述配置1個光學各向異性元件的同樣條件來配置的。即，構成各向異性元件1的膜1的傾斜方向與與此膜1最不接近的驅動用液晶池基片的預傾方向所成的角度通常配置為0～15度範圍，0～10度為優選，0～5度(接近平行)更優選；或通常為165～195度，170～190度為優選，175～185度(接近反平行)更優選；或通常為75～105度，80～100度為優選，85～95度(接近垂直)更優選。接著說明在各向異性元件1與上側或下側偏光板之間配置各向異性元件2的配置條件。構成此各向異性元件2的膜2的傾斜方向與與各向異性元件最接近的驅動用液晶池基片的預傾方向，即與作為各向異性元件1配置條件基準的液晶池基片之反向液晶池基片中的預傾角方向，所成的角度通常配置為0～15度範圍，0～10度為優選，0～5度(接近平行)更優選；或通常為165～180度，170～180度為優選，175～189度(接近反平行)更優選；或通常為75～105度，80～100度為優選，85～95度(接近垂直)更優選。
這裡，由於本發明的光學各向異性元件是由具有向列雜化取向的光學各向異性膜(A)所構成，所以光學各向異性元件的上下是不等價的。所以，已發現把此光學各向異性元件按上述條件配置於驅動用液晶池上時，光學各向異性膜(A)的哪一面配置於與此液晶池接近所得視角改善效果是不同的。把本發明的光學各向異性元件配置在液晶顯示裝置中時，以光學各向異性膜(A)的液晶性高分子的指向矢方向與膜平面所成的角度大(60度以上90度以下)的一面接近偏光板而遠離驅動用液晶池為優選。在這樣的配置條件下，光學各向異性膜(A)與驅動用液晶池的預傾方向以滿足上述的接近反平行條件之配置為優選。
最後說明偏光板的配置條件。通常，TN-LCD中配置成其上下偏光板的透過軸互相正交或平行。在上下偏光板的透過軸互相正交配置的場合，偏光板的透過軸與與偏光板最接近的驅動用液晶池的基片的摩擦方向配置成正交、平行或成45度角。本發明的液晶顯示裝置中，在光學各向異性元件上配置偏光板的場合，對此偏光板的配置沒有特別限制，上述的任一種配置都可以得到具有優異顯示特性的裝置。其中，上下偏光板的透過軸互相正交且偏光板的透過軸與與此偏光板最接近的驅動用液晶池基片的摩擦方向平行的配置可以得到視角特性、顯示反差等顯示特性非常優異的液晶顯示裝置。
實施例本發明並不限於下面所述實施例。
實施例中採用了下述各種分析方法。
(1)液晶性高分子組成的確定把聚合物溶解於氘代氯仿或氘代三氟乙酸中，用400MHz的1H NMR(日本電子制JNM-GX400)測定來確定的。
(2)對數粘度的測定用烏氏粘度計在苯酚/四氯乙烷(60/40重量比)混合溶劑中於30℃測定的。
(3)液晶相系列的確定用DSC(Perkin Elmer制的DSC-7)測定以及在熱載物臺(Mettler公司制的FP-82HT)上用光學顯微鏡(オリンパス光學(株)制的BH2偏光顯微鏡)觀察來確定。
(4)折射率的測定用阿貝折光儀(アタゴ(株)制的4型)來測定折射率。
(5)偏光解析用(株)溝九光學工業制エリプソメ一タ一DVA-36VWLD橢圓光度計來進行的。
(6)膜厚測定用SLOAN制的表面織構分析系統(SURFACE TEXTURE ANALYSISSY-STEM)Dektak 3030ST來測定光學各向異性膜(A)的膜厚。還有，結合使用由幹涉波測定(日本分光(株)制的V-570紫外-可見-近紅外分光光度計)和折射率數據來求得膜厚。
參考例1
液晶性高分子的合成與無取向處理基片上的垂面取向的確認
在氮氣氛下用4-正庚基安息香酸10mmol、對苯二甲酸95mmol、二乙酸甲基氫醌酯50mmol、二乙酸3-甲基鄰苯二酚酯50mmol和乙酸鈉100mg於270℃聚合12h。接著把得到的反應產物溶解於四氯乙烷中，用甲醇再沉澱來精製，得到了式(1)所示的液晶性聚酯22.0g。此液晶性聚酯的對數粘度為0.15，液晶相為向列相，各向同性-液晶相轉變溫度為240℃，玻璃化轉變溫度為75℃。
(式1)
(式中的數字表示各結構單元的摩爾組成比)用此液晶性聚酯調製成10重量百分數的苯酚/四氯乙烷混合溶劑(6/4重量比)溶液。把此溶液用棒塗法(bar coating)塗布在鈉玻璃板上並除去溶劑。接著，在190℃熱處理30min後在室溫下冷卻、固定。結果得到了膜厚為15μm的均勻取向之液晶性膜。由錐光鏡觀察可知高分子液晶具有正單軸性結構，故此聚合物具有垂面取向性。
實施例1(光學各向異性膜(A)及光學各向異性元件的製備)在日本ゼオン制的ゼオネックス280(膜)上用棒塗法塗布上長鏈烷基改性的聚乙烯醇(クラレ制的MP203)，接著經溫風乾燥後進行摩擦處理形成取向膜，得到了取向基片。調製含8重量百分數的由參考例1所得到的液晶性聚酯的四氯乙烷溶液。接著用旋塗法把它塗布於上述取向基片上。在除去溶劑後，於190℃熱處理20min。熱處理後，空氣冷卻、固定。結果在取向基片上得到了以取向膜為中介的由聚酯構成的膜。所得的膜的膜厚為1.55μm。
接著用圖3、圖4所示光學測定系統測定已向基片摩擦方向傾斜的此膜的保留值。在此測定中，由於也包括了取向基片的保留值，故把開始用同樣方法測定的取向基片單體的測定值減去就求出此膜單體的保留值。結果是如圖5所示為左右非對稱且沒有一個角度可以使保留值為零。由此結果，液晶性聚酯所構成的膜的取向結構為其液晶指向矢方向向基片傾斜但不是均勻傾斜取向(所述均勻傾斜取向是指在膜厚方向上指向矢方向與基片表面的夾角是一定的取向狀態)。
用下述各種光學測定此膜得到的結果判定它可以作為光學各向異性膜(A)使用。
接著，用巴川造紙製備的ノンキヤ一粘合材料把大日本印刷(株)製造的光擴散片IDS-10(總光透過率93.0％、擴散透過率26.4％、霧度28.4)貼合在此膜的液晶性聚酯面一側上。
由上述工藝就製成了在光擴散片上由粘合材料與取向基片為中介的光學各向異性膜形成的光學各向異性元件。
(向列雜化取向層的傾角之控制)切取由液晶性聚酯構成的膜5片，分別在含3重量百分數氯仿的甲醇溶液中浸漬一定時間以使液晶層上面部分溶出。當浸漬時間為15s、30s、1min、2min、5min時，溶出後殘存的液晶層膜厚分別為1.35μm、1.10μm、0.88μm、0.56μm、0.37μm。用圖3、圖4的光學系統測定在θ＝0°時的保留值(前向保留值)，得到圖6所示的膜厚與保留值的關係。由圖6可知，膜厚與保留值沒有線性關係，由此可知不是均勻傾斜取向。圖中的點線表示均勻傾斜取向膜所觀察的直線。
(向列雜化取向層的液晶性高分子的折射率與取向指向矢方向的測定)把式(1)的液晶性聚酯用上述同樣的方法在有摩擦過的聚醯亞胺膜的高折射率(折射率1.84)玻璃基片上製作取向、固定了的膜1』。測定此膜1』的折射率。配置成把折射儀的稜鏡面與玻璃基片接觸而使膜1』的基片界面一側在空氣界面側下面。在此場合，膜面內的折射率有各向異性，在與摩擦方向垂直的面內的折射率為1.55，而平行的面內折射率為1.70，膜厚方向的折射率則不隨樣品的方向都恆定為1.55。由此可以理解為，在玻璃基片一側的由液晶性聚酯構成的棒狀液晶分子已取相對於基片平行的平面取向。接著，配置成折射率儀的稜鏡面與膜1』的空氣界面一側相接觸。此場合下，面內的折射率沒有各向異性，折射率都是恆定的1.55，膜厚方向的折射率不隨樣品的方向而是恆定的1.70。由此可以理解為，在空氣界面一側的由液晶性聚酯構成的棒狀液晶分子已取相對於基片平面垂直的取向。
由上可以判定，由液晶性聚酯(1)所形成的膜已形成了向列雜化取向結構。而且可以判定，在摩擦的基片界面的限制力和空氣界面的限制力下已有如圖7所示的向列雜化取向。
接著，為正確求出基片界面的指向矢方向的方位角度，進行下面的操作。
在上述有摩擦過的聚醯亞胺膜的高折射率玻璃基片上形成的膜1』上再緊密壓上一片有摩擦過的聚醯亞胺膜的玻璃基片。即，把膜1』夾在2片摩擦過的聚醯亞胺膜中間。此時，要配置成上下摩擦膜的摩擦方向互成180度。在此狀態下於190℃熱處理30min。測定由此得到的樣品膜的折射率並進行偏光分析。折射率測定結果是，此樣品膜上下得到相同的值，在與摩擦方向垂直的面內的此樣品膜面內折射率為1.55，平行的面內為1.70，樣品膜的膜厚方向上為1.55。
由此結果可以理解，在基片界面附近樣品膜的上下之指向矢方向都是與基片平面大體平行的。由偏光解析結果進一步表明，折射率結構幾乎是正單軸性的，根據晶體旋轉法進行更詳細的解析。結果是，在基片界面附近，指向矢方向僅微傾斜，基片平面與指向矢方向的夾角為約3度。而且，指向矢方向的取向是與摩擦方向一致的。
由上面所述，可以認為在基片界面中的指向矢方向的方位差不多是由液晶性聚酯與取向基片界面的相互作用所決定的。可以推斷，上述一個取向基片上形成的由液晶性聚酯所構成的膜中的向列雜化取向是與在基片界面的指向矢方向的方位成3度角。
實施例2用與實施例1一樣的方法合成式(2)的液晶性聚酯。此液晶性聚酯的對數粘度為0.16、向列相為液晶相，各向同性-液晶相轉變溫度為220℃，玻璃化轉變溫度為100℃。由與實施例1一樣的取向性實驗結果判定，此液晶性聚酯是顯示垂面取向性的正單軸性的。(式2)
(式中的數字表示各結構單元的摩爾組成比)調製此聚酯的7重量百分數的氯仿溶液。用旋塗法把此溶液塗布在摩擦處理過的聚對苯二甲酸乙酯膜上，乾燥後在250℃熱處理30min，然後冷卻、固定。所得膜用與實施例1一樣方法進行光學測定，由所得結果判定，它有均勻的向列雜化取向結構，有光學各向異性膜的特性。
接著，在所得膜的表面用棒塗法塗布上2μm的市售環氧類紫外固化型樹脂。在塗布面上用桌式層積器(desk laminator)貼合上聚碳酸酯膜，然後用定量紫外線輻照使固化、貼合。接著，在聚對苯二甲酸乙酯膜與液晶性聚酯構成的膜的界面用輥剝離除去聚對苯二甲酸乙酯膜，使此聚酯膜轉移到聚碳酸酯膜上。再在轉移的聚酯膜與空氣接觸的一面以粘合材料為中介貼合上光擴散層。此光擴散層是由把分散了10重量百分數的矽微粒丙烯酸類單體(含光聚合引發劑)用棒塗法塗布在三乙醯纖維素膜上，經紫外線輻照固化而得到的。此光擴散層的物性為，總光透過率為93.0％，擴散透過率為26.4％，霧度為28.4。
由以上操作就製成了通過粘合材料為中介的在光擴散層上形成了光學各向異性膜的光學各向異性元件。
所製成的光學各向異性元件其光學各向異性膜(A)的膜厚為0.40μm，膜厚方向的平均傾角為45度。
用此光學各向異性元件製成如圖8所示配置的液晶顯示裝置。其中，在構成該光學各向異性元件的光學各向並性膜的光擴散層一側以與驅動用液晶池最接近地在此液晶池的上下各配置1個光學各向異性元件。所使用的TN型驅動用液晶池的液晶材料是ZLI-4792、池參數為池隙4.8μm，扭轉角(左扭)90度，預傾角4度。在液晶池上加上300Hz的矩形波電壓。把白顯示0V、黑顯示6V下的透過率比(白顯示)/(黑顯示)作為反差比，用浜松ホトニクス(株)制的FFP光學系統DVS-3000來測定所有方位的反差比，描出等反差曲線，結果示於圖9。
實施例3用與實施例1一樣的方法合成式(3)、式(4)的液晶性聚酯。式(3)的液晶性聚酯的對數粘度為0.10，作為液晶相具有向列相，各向同性-液晶相轉變溫度為180℃。由與實施例1一樣的取向性試驗的結果表明，式(3)的液晶性聚酯顯示垂面取向，是光學正單軸性的。
(式3)
(式中的數字表示各結構單元的摩爾組成比)(式4)
(式中的數字表示各結構單元的摩爾組成比)式(4)的液晶性聚酯的對數粘度為0.18，作為液晶相具有向列相，各向同性-液晶相轉變溫度為300℃以上。調製此液晶性聚酯10重量百分數的苯酚/四氯乙烷混合溶劑(6/4重量比)溶液，在各種取向性試驗用基片上用屏印法塗布後乾燥，在230℃熱處理10min。使用的基片為鈉玻璃、硼矽酸玻璃、聚對苯二甲酸乙酯膜、聚醯亞胺膜、聚醚醯亞胺膜、聚醚醚酮膜、聚醚碸膜，用偏光顯微鏡觀察在所有基片上的液晶相的條紋組織，可知此聚合物是均勻取向性的。
調製含式(3)、式(4)的液晶性聚酯50∶50重量比的8重量百分數的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液。在40cm寬的已摩擦處理過的聚苯硫膜上用模塗法作長10m的塗布，在120℃熱風乾燥後於220℃熱處理10min，冷卻、固定，把所得的膜進行與實施例1一樣的光學測定，結果表明它有均勻向列雜化取向結構以及具有作為光學各向異性膜(A)的特性。
接著，在此膜的表面用棒塗法塗布上2μm的市售環氧類紫外固化型樹脂。在此塗布面上用臺式層積器與作為可再剝離基片之易粘合處理型聚對苯二甲酸乙酯膜的易粘合處理表面一側貼合，再用所定量的紫外線輻照固化、貼合。然後把它在水中浸漬1h，於水中把在聚苯硫膜與液晶性聚酯構成的膜(光學各向異性膜(A))之界面剝離、除去聚苯硫膜。
充分乾燥後，在已轉移的光學各向異性膜(A)的空氣界面一側(接觸聚苯硫醚膜的表面)以粘合材料為中介貼合上三乙醯纖維素膜。
貼合上三乙醯纖維素膜後於固化環氧樹脂層界面剝離、除去聚對苯二甲酸乙酯膜。在液晶性聚酯膜構成的膜(光學各向異性膜(A))中仍殘留的固化環氧樹脂層上則直接用作為保護層。
然後用粘合材料為中介在此膜的液晶性聚酯面一側貼合上大日本印刷(株)制的光擴散片IDS-10(總光透過率93.0％、擴散透過率26.4％、霧度28.4)作為光擴散層(B)。
由上述工藝就製成了在光擴散片(B)上以粘合材料為中介形成的光學各向異性膜的光學各向異性元件。
此光學各向異性元件的由液晶性聚酯構成的膜的膜厚為0.62μm，膜厚方向的平均傾角為37度。
把索尼制液晶彩色電視XTL-610的偏光板剝去，把以其三乙醯纖維素膜面與驅動用液晶池最接近方式在此液晶池上下各貼合1個此光學各向異性元件。接著，在上下各1個此光學各向異性元件的保護層一側貼合上偏光板。圖8示出了各光學元件的軸配置。由與實施例3一樣的方法測定所有方位的反差比，結果示於圖10。
圖1構成本發明的光學各向異性元件的光學各向異性膜(A)的傾斜方向之概念圖。
圖2驅動用液晶池的預傾方向之概念圖。
圖3用於測定構成本發明的光學各向異性元件的光學各向異性膜(A)的傾角的光學測定系統配置圖。
圖4用於測定構成本發明的光學各向異性元件的光學各向異性膜(A)的傾角的光學測定系統中的樣品與偏光板的軸方位的關係圖。
圖5實施例1中沿基片摩擦方向傾斜測定所得表觀保留值與樣品傾角的關係圖。
圖6實施例1中把光學各向異性膜(A)浸漬後的膜厚與樣品正面的表觀保留值的測定結果。
圖7構成本發明的光學各向異性元件的光學各向異性膜(A)的取向結構概念圖。
圖8實施例2、3中各光學元件的軸配置。
圖9實施例2的等反差曲線。
圖10實施例3的等反差曲線。
權利要求
1.一種光學各向異性元件，其特徵在於，它包括基本上由顯示光學正單軸性的液晶性高分子形成的且此液晶性高分子在液晶狀態所形成的向列雜化取向結構被固定了的光學各向異性膜(A)，和至少1層光擴散層(B)。
2.權項要求1記載的光學各向異性元件，其特徵在於，所述顯示光學正單軸性的液晶性高分子包括其高分子鏈的一個或2個末端有至少1種單官能性結構單元的液晶性高分子化合物或液晶性高分子組合物。
3.權項要求1或2記載的光學各向異性元件，其特徵在於，所述光擴散層(B)的總光線透過率在50％以上。
4.權項要求1～3中任意一項記載的光學各向異性元件，其特徵在於，所述光擴散層(B)的總光線透過率在70％以上。
5.權項要求1～4中任意一項記載的光學各向異性元件，其特徵在於，所述光擴散層(B)的擴散透過率為5～85％。
6.權項要求1～5中任意一項記載的光學各向異性元件，其特徵在於，所述光擴散層(B)的擴散透過率為10～70％。
7.權項要求1～6中任意一項記載的光學各向異性元件，其特徵在於，在所述光學各向異性膜(A)的一面或兩面上至少接觸存在一層的光擴散層(B)。
8.液晶顯示裝置，其特徵在於，它是一種由配備有電極的一對透明基片與向列液晶所構成的驅動用液晶池和，備有在該液晶池的上下配置的上側偏光板、下側偏光板的扭轉向列型的液晶顯示裝置，而且此液晶池與上側或下側偏光板的任一方之間或液晶池與上側和下側偏光板各個之間配置至少1個權項要求1～7中任意一項記載的光學各向異性元件。
全文摘要
提供了上下左右所有方向的視角特性可顯著改善的光學異性元件以及配置了此光學異性元件的液晶顯示裝置。由顯示光學正單軸性的液晶性高分子所形成的且此液晶性高分子在液晶狀態下形成的向列雜化取向結構固定了的光學各向異性膜(A)和至少1層光擴散層(B)所構成的光學各向異性元件。
文檔編號G02B5/02GK1246926SQ98802374
公開日2000年3月8日 申請日期1998年10月9日 優先權日1997年10月9日
發明者沼尾洋介, 依田英二, 上坂哲也, 豐岡武裕 申請人:日石三菱株式會社