椭圆偏振器和使用其的垂直取向型液晶显示装置的制作方法

专利名称：椭圆偏振器和使用其的垂直取向型液晶显示装置的制作方法
椭圆偏振器和使用其的垂直取向型液晶显示装置发明领域
本发明涉及具有优异视角特性的椭圆偏振器和液晶显示装置，特别是其中在未施加电压时液晶分子相对于基板垂直取向的垂直取向型液晶显示装置。
背景技术：
作为液晶显示装置的显示模式的一个例子，存在其中在初始条件下液晶单元中的液晶分子相对于基板垂直取向的垂直取向模式。当未施加电压时，液晶分子相对于基板垂直取向。因此，如果线性偏振器在液晶单元上以彼此正交的关系排布时得到黑色图象。
液晶单元中的光学特性在平面方向上是各向同性的，因此可以容易地实现理想的视角补偿。为了补偿在液晶单元厚度方向上的正单轴各向异性，将在液晶单元的厚度方向上具有负的单轴各向同性的光学元件插入液晶单元的一个或两个表面与线性偏振器之间，从而产生非常优异的黑色显示视角特性。
在施加电压时，液晶分子的取向从垂直于基板表面的方向至与其平行的方向发生改变。于是，难以使得液晶分子一致取向。采用常规取向处理即摩擦处理导致显示品质的显著降低。
为了在施加电压时使液晶分子一致地取向，存在如下的建议对基板上的电极形状进行调节以在液晶层中产生倾斜电场。根据该建议，虽然实现了一致的液晶分子取向，但如果显微观察则形成不一致的取向区域，且在施加电压时变为暗区域。因此，降低了液晶显示装置的透射性。
根据下面的专利文件1，存在这样的建议，其中圆偏振器替代在具有无规取向液晶层的液晶元件的两个侧面上排布的线性偏振器。使用各自包含兼有1/4波长板的线性偏振器的圆偏振器替代线性偏振器可以消除在施加电压时产生的暗区域，并实现产生具有较高透射性的液晶显示装置。然而，具有圆偏振器的垂直取向型液晶显示装置存在视角特性比具有线性偏振器的垂直取向型液晶显示装置更窄的问题。根据下面的专利文献2，其提出使用具有负的单轴各向异性或双轴光学各向异性材料的光学各向异性元件，以便补偿具有圆偏振器的垂直取向型液晶显示装置的视角。然而，具有负的单轴各向异性的光学各向异性元件可以在液晶单元厚度方向上补偿正的单轴光学各向异性，但不能补偿1/4波长板的视角特性，从而导致不能获得足够的视角特性。另外，在生产双轴光学各向异性材料时，定义成Nz-(nx-nz) 〃nx-ny)的Nz为-l. 0 < Nz < 0. 1 ，其中nx和ny指代所得光学各向异性板的平面内的主折射率，Nz指代厚度方向的折射率，且nx〉ny。因此，厚度方向上的拉伸存在限制，且因此不能在宽的范围内控制厚度方向上的延迟。此外，因为在前述生产方法中，通过利用热收缩膜的热收缩而沿厚度方向拉伸狭长膜，所得延迟板变得比狭长膜更厚。该方法产生的延迟膜的厚度为50-100 jam且对于液晶显示装置等中要求的薄型化是不足的。
为了补偿具有圓偏振器的垂直取向型液晶显示装置的视角，下面的专利文献3和4提出了其中将例如以下三种类型元件组合的结构用以补偿液晶单元的具有负的单轴光学各向异性的光学各向异性元件，用以补偿1/4波长板的视角的、在厚度方向具有大折射率的补偿层，和偏振器补偿膜。然而，将这三种类型膜中的每一种布置在显示装置的两侧时，在两侧上使用了总共6片膜并且使用了另外的入/4板，结果使用了8片这些膜。因此，它们可显著改善视角，但鉴于生产费用和厚度是不实用的。
(1) 专利文献1:日本专利申请特开No. 2002-40428
(2) 专利文献2:日本专利申请特开No. 2003-207782
(3) 专利文献3:日本专利申请特开No. 2002-55342
(4) 专利文献4:日本专利申请特开No. 2006-85203
1
发明内容
本发明的目的是提供用于垂直取向型液晶显示装置的椭圆偏振器和这样的显示装置，所述椭圆偏振器是廉价的且具有优异的视角特性。
作为深入探索和研究的结果，基于如下发现完成了本发明用下述椭圆偏振器和配备有该椭圆偏振器的垂直取向型液晶显示装置实现
了本发明。
即，本发明提供了下面的(1)-(30)。
(l)包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层和第三光学各向异性层(以该顺序进行叠合)的椭圆偏振器，其中
第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 50<Rel<500
其中Rel是指在第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) x dl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;
第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3] (KRe2"0和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} "2 [nm]定义,其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;和
第三光学各向异性层满足下面要求[4〗[4] 10(KRe3<180
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3-(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3〉Nz3;
(2) 根据(2)的椭圆偏振器，其中所述第三光学各向异性层还满足下面要求[5]和[6] 5(KRth3"00定义;
(3) 包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和第四光学各向异性层(以该顺序进行叠合)的椭圆偏振器，其中
第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 50<Rel<500
其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) x dl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;
笫二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3] -50(KRth2<-30
其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2[nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm]定义，其中d2是指笫二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;
第三光学各向异性层满足下面要求[4] 10(KRe3<180
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3-(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550該波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3-Nz3;和
第四光学各向异性元件满足下面要求[12]和[13] (KRe4"0 100<Rth4<400
其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) xd4[nm]和Rth4={(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]定义，其中d4是指第四光学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚度方向关于55 0認波长光的主折射率，且Nx4^Ny4〉Nz4;
(4) 根据(1)的椭圆偏振器，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[l] 50<Rel< 300;
(5) 根据(1)至(4)中任一项的椭圆偏振器，其中笫二光学各向异性层包含垂直(水少才口匕°少夕)取向的液晶膜，该膜通过将表现出正的单轴性的液晶组合物以垂直取向(同时该组合物处于液晶态)来进行取向和固定而制得；
19(6) 根据(5)的椭圆偏振器，其中表现出正的单轴性的液晶组合物包含具有氧杂环丁基(才*七夕-^)的侧链液晶聚合物；
(7) 根据(1)至(6)中任一项的椭圆偏振器，其中第一和第三光学各向异性层各自包含热塑性塑料，该热塑性塑料含有聚碳酸酯树脂或环烯烃聚合物树脂；
(8) 根据(1)至(7)中任一项的椭圆偏振器，其中所述第四光学各向异性层是由选自如下聚合物中的至少一种类型的材料形成的层，所述聚合物例如液晶化合物、三乙酰基纤维素、环烯烃聚合物、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺；
(9) 根据(1)至(8)中任一项的椭圆偏振器，其中所述第三光学各向异性层还满足下面要求[10] 0. 7<Re3 (450)/Re3 (590) <1. 05
其中Re3 (450)和Re3 (590)分别是指第三光学各向异性层的平面内关于450 nm和590 nm波长光的延迟值；
(10) 根据(1)至(9)中任一项的椭圆偏振器，其中对第一偏振器和第一光学各向异性层进行排布，使得前者的吸收轴垂直或平行于后者的'漫轴；
(11) 根据(l)至(lO)中任一项的椭圆偏振器，其中在第一偏振器的吸收轴和第三光学各向异性层的慢轴之间形成的角定义为"p"时，p满足40o<p<50。；
(12) 根据(1)至(11)中任一项的椭圆偏振器，其中所述第一偏振器具有承栽层，该层在厚度方向的延迟Rth大于0;
(13)垂直取向型液晶显示装置，其至少包含第一偏振器、第一光 学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、垂直取 向型液晶单元、第五光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布， 所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，在未施加 电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中
所述第一光学各向异性层满足下面要求[l]
<formula>formula see original document page 21</formula>
其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Rel=(Nxl-Nyl) x dl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚 度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550mn波长光 的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550認 波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;
所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3]
<formula>formula see original document page 21</formula>
其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2 [rnn]和Rth2-{(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm]定义，其中d2是指第二光 学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内 关于550nra波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚 度方向关于550訓波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2》Ny2;
所述第三光学各向异性层满足下面要求[4]
<formula>formula see original document page 21</formula>
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re3-(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚 度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nra波长光 的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3>Ny3>Nz3;和
所述第五光学各向异性层满足下面要求[7] [7] 100<Re5<180
其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re5-(Nx5-Ny5) x d5 [nm]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚 度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5;
(14) 根据(13)的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第三光学 各向异性层还满足下面要求[5]和[6]且所述第五光学各向异性层还满 足下面要求[8]和[9]: 5(KRth3"00 G. 5<Rth3/Re3< 3. 5 5(KRth5"00 0. 5<Rth5/Re5《3. 5
其中Rth3是指沿第三光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且由 Rth3-{(Nx3+Ny3)./2-Nz3} x d3 [nm]定义,而Rth5是指沿第五光学各 向异性层厚度方向的延迟值，并且由Rth5=((Nx5+Ny5)/2-Nz5} x d5 [nm]定义；
(15) 垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第二光 学各向异性层、第三光学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光 学各向异性层、第一光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布， 所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，在未施加 电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中
所述第一光学各向异性层满足下面要求[1〗 [1] 5(KRel"00
其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) x dl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚 度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550mn 波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;
所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3] -50(KRth2<-30
其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2 [nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} "2 [nm]定义，其中d2是指第二光 学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内 关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚 度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2>Nx2 > Ny2;
所述第三光学各向异性层满足下面要求[4]至[6〗 10(KRe3"80 5(KRth3"00 0. 5"th3/Re3<3. 5
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re3=(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚 度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于5S0nm 波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3〉Nz3;和
所述第五光学各向异性层满足下面要求[7]至[9] 5(KRth5"00定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚 度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5;
(16)垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第一光 学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、第四光 学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光学各向异性层和第二偏 振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极 和液晶分子，在未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中
所述笫一光学各向异性层满足下面要求[l]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚 度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl》Nyl;
所述笫二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3] (KRe2"0和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2) "2 [nm]定义，其中d2是指笫二光 学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内 关于550mn波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚 度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2>Nx2 > Ny2;
所述第三光学各向异性层满足下面要求[4〗 10(KRe3"80
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re3=(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚 度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光
24的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550認 波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3-Nz3;
所述第四光学各向异性层满足下面要求[12]和[13] (KRe4"0 100<Rth4<400
其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) x d4 [nm]和Rth4={(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]定义，其中d4是指第四光 学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内 关于550nm波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚 度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx4 > Ny4〉Nz4;和
所述第五光学各向异性层满足下面要求[7〗 10(KRe5"80
其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re5=(Nx5-Ny5) x d5 [nm]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚 度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5;
(17) 根据(16)的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第一光学 各向异性层满足下面要求[l] 5(KRel< 300;
(18) 垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第二光 学各向异性层、第三光学各向异性层、第四光学各向异性层、垂直取 向型液晶单元、第五光学各向异性层、第一光学各向异性层和第二偏 振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极 和液晶分子，未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中
所述第一光学各向异性层满足下面要求[1][1] 5(KRel《300
其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Rel-(Nxl-Nyl) x dl [認]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚 度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于5S0nm波长光 的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl》Nyl;
所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3] (KRe2"0 -50(KRth2"0
其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2 [nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm]定义,其中d2是指第二光 学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内 关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚 度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;
所述第三光学各向异性层满足下面要求[4] 10(KRe3"80
其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re3=(Nx3-Ny3) x d3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚 度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光 的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3-Nz3;
所述第四光学各向异性层满足下面要求[12]和[13] (KRe4"0
〖13] 10(KRth"400
其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) xd4 [nm]和Rth4={(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]定义，其中d4是指第四光 学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内关于550認波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚 度方向关于550nra波长光的主折射率，且Nx4 > Ny4〉Nz4;和
所述第五光学各向异性层满足下面要求[7〗 100<Re5<180
其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由 Re5-(Nx5-Ny5) x d5 [nm]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚 度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550mn波长光 的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550nm 波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5;
(19) 根据(17)或(18)的垂直取向型液晶显示装置，其还包含在垂 直取向型液晶单元和第五光学各向异性层之间的满足下面要求[14]和 [15]的第六光学各向异性层 (KRe6"0 [15] 10(KRth6"00
其中Re6和Rth6分别是指第六光学各向异性层的平面内和沿第六 光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re6-(Nx6-Ny6) xd6 [nm]和Rth6={(Nx6+Ny6)/2-Nz6} x d6 [nm]定义，其中d6是指第六光 学各向异性层的厚度，Nx6和Ny6是指第六光学各向异性层的平面内 关于550mn波长光的主折射率，Nz6是指沿第六光学各向异性层的厚 度方向关于550認波长光的主折射率，且Nx6^Ny6〉Nz6;
(20) 根据前述(13)至(19)中任一项的垂直取向型液晶显示装置， 其中所述第二光学各向异性层包含垂直取向的液晶膜，该膜通过将表 现出正的单轴性的液晶组合物以垂直取向(且同时该组合物处于液晶 态)来进行取向和固定而制得；
(21) 根据(20)的垂直取向型液晶显示装置，其中所述表现出正的 单轴性的液晶组合物包含具有氧杂环丁基的侧链液晶聚合物；(22) 根据(13)至(21)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述第一、第三和第五光学各向异性层各包含热塑性聚合物，该热塑 性聚合物含有聚碳酸酯树脂或环烯烃聚合物树脂；
(23) 根据(13)至(22)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述第四光学各向异性层由选自如下聚合物中的至少一种类型的材料 形成，所述聚合物例如液晶化合物、三乙酰基纤维素、环烯烃聚合物、 聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺；
(24) 根据(13)至(2 3)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述第三光学各向异性层还满足下面要求[10] 0. 7<Re3 (450)/Re3 (590) < 1. 05
其中Re3 (450)和Re3 (590)分别是指第三光学各向异性层的平面 内关于450 rnn和590 nm波长光的延迟值；
(25) 根据(13)至(24)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述第五光学各向异性层还满足下面要求[ll] 0. 7<Re5 (450)/Re5 (590) < 1. 05
其中Re5 (450)和Re5 (590)分别是指第五光学各向异性层的平面 内关于450 nm和590 nm波长光的延迟值；
(26) 根据(13)至(25)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 对第一偏振器和第一光学各向异性层进行排布，使得前者的吸收轴垂 直或平行于后者的慢轴；
(27) 根据(13)至(26)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 对第三偏振器和笫五光学各向异性层进行排布，使得前者的慢轴垂直于后者的慢轴；
(28) 根据(13)至(27)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 将在第一偏振器的吸收轴和第三光学各向异性层的慢轴之间形成的角 定义为"p"并且将第二偏振器的吸收角和第五光学各向异性层的慢轴 之间形成的角定义为"q"时，p满足40。《p《50。且q满足40。《q《 50。；
(29) 根据(13)至(28)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述第一和第二偏振器各自具有承载层，该层在厚度方向的延迟Rth 大于0;和
(30) 根据(13)至(29)中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中 所述垂直取向型液晶单元的一对基板之一是具有反射和透射功能的基 板。
本发明的垂直取向型液晶显示装置具有亮的图像并且能够在所有 方向显示高对比度的图像。 下面将详细描迷本发明。
如

图1中所示，本发明的椭圆偏振器包含至少第一偏振器、第一 光学各向异性层、第二光学各向异性层和第三光学各向异性层且以该
顺序进行叠合。
作为替代方案，如图2中所示，该椭圆偏振器包含至少第一偏振
器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性 层和另外第四光学各向异性层且以该顺序进行叠合。
本发明的垂直取向型液晶显示装置具有下面的(A)或(B)结构，并
29且如果必要可另外含有例如光扩散层、光控制膜、导光板和棱镜片的 部件。除了使用包含垂直取向液晶膜的第二光学各向异性层外，对显 示装置的结构没有特定限制。对于获得具有较小视角依赖性的光学特
性的目的，可以使用(A)或(B)。
(A) 第一偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/第三 光学各向异性层/ (第四光学各向异性层)/垂直取向型液晶单元/第五 光学各向异性层/第二偏振器/背光源(戸》夕，4卜)；
(B) 笫一偏振器/第二光学各向异性层/第三光学各向异性层/(第
四光学各向异性层)/垂直取向型液晶单元/第五光学各向异性层/第一 光学各向异性层/第二偏振器/背光源
可以使用下面的(C)或(D)结构，其中在上述垂直取向型液晶显示 装置的垂直取向型液晶单元与第五光学各向异性层之间插入第六光学 各向异性元件
(C) 笫一偏振器/第一光学各向异性层/第二光学各向异性层/第三 光学各向异性层/第四光学各向异性层/垂直取向型液晶单元/第六光
学各向异性层/第五光学各向异性层/第二偏振器/背光源；或
(D) 第一偏振器/第二光学各向异性层/笫三光学各向异性层/第四 光学各向异性层/垂直取向型液晶单元/第六光学各向异性层/第五光 学各向异性层/第一光学各向异性层/第二偏振器/背光源。
对于上述结构，将专利文献3和4中提及的8个片的膜降至4-6 片，从而获得宽视角特性并同时降低制备费用。
将依次描述用于本发明的构造部件。 首先，将描述用于本发明的垂直取向型液晶单元。 对液晶单元不存在特别限制，因此其可以为透射型、反射型和透 反型。对液晶单元的驱动模式没有特别限制，因此其可以是STN-LCD 中使用的无源矩阵模式，使用有源电极例如TFT(薄膜晶体管)电极和 TFD(薄膜二极管)电极的有源矩阵模式，以及等离子寻址模式。
对形成液晶单元的透明基板没有特别限制，只要它们能以特定取向方向使形成液晶层的液晶材料取向即可。更具体的例子包括本身具 有使液晶材料取向的性能的那些透明基板，和本身不具有取向能力但 提供有能使液晶材料取向的取向层的那些透明基板。液晶单元的电极
可以是任何常规的电极例如ITO。通常可以将电极排布在透明基板的 表面上，该表面与液晶层接触。在使用具有取向层的透明基板的情形 中，可以在取向层和基板之间提供电极。
对形成液晶层的、表现出液晶性的材料没有特别限制，只要其具 有负的介电各向异性即可。这些材料的例子包括各种低分子量液晶物 质、聚合液晶物质、以及它们的混合物，其可构成各种液晶单元。液 晶材料可以与染料、手性掺杂剂或非液晶物质共混至不妨碍液晶物质 显示液晶性的程度。如果将手性掺杂剂加入到包含具有负的介电各向 异性的液晶材料的垂直取向型液晶层中，则在施加电压时液晶分子的 旋转可得以稳定。此外，当将两个基板附近的取向层沿不同方向进行 摩擦时，取向处理的轨道未处于相同方向且因此可见性较弱。当液晶 层以90度角进行扭转时，获得具有非常少的漏光的黑色显示，这是因 为两个基板附近的液晶分子的倾斜方向产生90度角，且因此沿倾斜方 向产生的延迟互相抵消。
作为可选方案，用具有反射功能性区域和透射功能性区域的基板 替代垂直取向型液晶单元的一个基板可将该单元转变为透反性垂直取 向型液晶单元。
能的区域(其在下文可二称作"反射层，:)不存在特别限制。所述区
域的例子包括由如下形成的区域铝、银、金、铬和铂、包含一种或 多种这些金属的合金、氧化物如氧化镁、多层电介质膜、表现出选择 反射性的液晶膜、和它们的组合物。反射层可以是平坦或弯曲的，并 且可以是通过在其表面上形成崎岖图案而提供有漫反射性的那些反射 层；和在位于与观察者一侧相对的一侧上的透明基板上起到电极作用 的那些反射层；或它们的任意组合。
除上述组件外，本发明中使用的垂直取向型液晶单元可以提供有其它另外组件。例如，滤色器的使用使得能够产生彩色液晶显示装置， 该装置可提供具有提高的色纯度的多色或全色显示图像。
接下来，将给出用于本发明的光学各向异性层的描述。 首先，将描述第一、第三和第五光学各向异性层。
术，如日本专利申请特开平5-157911中所公开，由合适聚合物形成的 膜所获得的双折射膜，所述聚合物例如聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚 乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、其它聚烯烃、聚芳 酯和聚酰胺，其中使用热收缩性膜使狭长膜沿宽度方向热收缩，从而 提高在厚度方向上的延迟；由液晶材料例如液晶聚合物形成的取向膜； 以及负栽在膜上的液晶材料的取向层。
对于上述光学各向异性层，优选聚碳酸酯和降冰片烯树脂。
当分别将x和y方向取平面内方向且厚度方向定义为z方向时， 正的单轴光学各向异性层具有由nx>ny=nz定义的折射率关系。正的 双轴光学各向异性层具有由nx>nz>ny定义的折射率关系。负的单轴 光学各向异性层具有由nx=ny〉nz定义的折射率关系。负的双轴光学 各向异性层具有由nx〉ny〉nz定义的折射率关系。
当第一光学各向异性层的厚度定义为dl时，平面内的主折射率定 义为Nxl和Nyl，厚度方向的主折射率定义为Nzl, Nxl>Nzl>Nyl， 并且关于550nm波长光平面内的延迟值定义为(Rel= (Nxl-Nyl) x dl [nm])，该第一光学各向异性层满足下面式[l]: 5(KRel<500
第一光学各向异性层有助于补偿偏振器的视角，且关于550nm波 长光第一光学各向异性层的平面内的延迟值(Rel)通常为50-500 nm， 优选80-480 nm，更优选100-450 nm。如果Rel值偏离这些范围，当着色。
当本发明的椭圆偏振器具有至少第一偏振器、第一光学各向异性
32层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和第四光学各向异性
层且以该顺序进行叠合时，式[l]优选满足下面要求 [1] 50<Rel<300
即，在这种情形中，Rel通常为50-300 nm，优选80-200 nm，更 优选100-140 nm。如果Rel值偏离这些范围，当斜向地进行观察时不 可获得足够的视角改善效果或者可发生不必要的着色。
优选地，第三和第五光学各向异性层在平面内表现出1/4波长延 迟。当第三和笫五光学各向异性层的厚度分别定义为d3、 d5时，平面 内的主折射率分别定义为Nx3、 Nx5和Ny3、 Ny5，厚度内的主折射率 分别定义为Nz3和Nz5， Nx3〉Ny3-Nz3， Nx5>Ny5-Nz5，且关于550nm 波长光平面内的延迟值分别定义为(Re3-(Nx3-Ny3) x d3 [nm])和 (Re5=(Nx5-Ny5) x d5 [nm])，第三和第五光学各向异性层满足下式[4]
和m: 10(KRe5"80。
因为第三和第五光学各向异性层表现出1/4波长延迟，关于550nm 波长光平面内的延迟值(Re3、 Re5)通常为100-180 rnn,优选120-160 nrn，更优选1 30-150 nm。如果Re3和Re5值偏离这些范围，则与偏振 器组合使用时不可获得足够的圆偏振，并且在从前方观察时显示特性 可受到劣化。
当本发明的椭圆偏振器包含第一偏振器、第一光学各向异性层、 第二光学各向异性层和第三光学各向异性层且以该顺序进行叠合时， 第三光学各向异性层优选满足下面式[5]和[6]并且第五光学各向异性 层优选满足下面式[8]和[9]: 5(KRth3"00 5(KRth5"00 0. 5<Rth5/Re5<3. 5。
第三和第五光学各向异性层沿厚度方向的延迟值(Rth3、 Rth5)必须设置为这样的状态，该状态使得在从前方观察时它们起到1/4波长 板的作用，并且同时表现出由沿垂直取向型液晶单元的厚度方向补偿 延迟而引起的视角补偿效果。因此，第五光学各向异性层的延迟值在 单独使用时为50-600 nm,优选100-400 nm，更优选200-300 nm，尽 管其取决于沿垂直取向型液晶单元的厚度方向的延迟值。如果第五光 学各向异性层的延迟值偏离这些范围，则当斜向地进行观察时不可获 得足够的视角改善效果或者可发生不必要的着色。
沿第三和第五光学各向异性层的厚度方向的延迟值(Rth3、 Rth5) 与平面内的那些延迟值(Re3，Re5)之比通常为0. 5-3. 5，优选1. 0-3. 0， 更优选1.5-2. 5。如果Rth/Re值偏离这些范围，当斜向地进行观察时 不可获得足够的视角改善效果或者可发生不必要的着色。
由第三光学各向异性层的慢轴和第五光学各向异性层的慢轴所限 定的角度通常为80-100度，优选85-95度，更优选约90度(正交)。 如果该角度偏离这些范围，则从前方观察时对比度会降低。
当第三和第五光学各向异性层的平面内关于450 nm波长光和590 nm波长光的延迟值分别定义为Re3 (450)、 Re3 (590)和Re5 (450)、 Re5 (590)时，它们满足下面式[10]和[11]: 0. 7《Re3 (450),/Re3(590) < 1. 05 0. 7<Re5 (450)/Re5 (590) <1.05。
为了提高透反垂直取向型液晶显示装置在反射模式时的对比度性 能，在波长变得较大或近似恒定时1/4波长板的延迟对波长的依赖性 优选较大，并且第三和第五光学各向异性层的关于450 nm波长光和 590 nm波长光的延迟值之比(上述式[10]和[11])通常为0. 7-1. 05， 优选0.75-1.0。如果该比值偏离这些范围，则显示特性可受到劣化， 例如当液晶显示装置处于反射模式时黑色图像变得带有蓝色。
圆偏振器具有用1/4波长板将线性偏振光改变为圆偏振光以及将 圆偏振光改变为线性偏振光的功能。因此，在线性偏振器和垂直取向 型液晶单元之间提供在平面内具有1/4波长延迟的第三和第五光学各 向异性层，通过将上部和下部偏振器以正交关系进行排布，使得透反垂直取向型液晶显示装置能够显示黑色图案，这是因为在未施加电压 时沿观测方向的延迟为零，并且能够显示亮色图案，这是因为在施加 电压时沿观测方向发生延迟。为了形成圆偏振器(其为线性偏振器和
1/4波长板的组合)，第一偏振器的吸收轴和第三光学各向异性层的 慢轴所限定的角度p通常为40-50度，优选42-48度，更优选约45 度。
类似地，第二偏振器的吸收轴和第五光学各向异性层的慢轴所限 定的角度q通常为40-50度，优选42-48度，更优选约45度。偏离这 些范围的角度可导致因正面对比度的降低引起的图像品质劣化。
接下来，将描述第二光学各向异性层。
用于本发明的第二光学各向异性层包含垂直取向的液晶膜，该液 晶膜通过将表现出正的单轴性的液晶材料以垂直取向(同时该组合物 处于液晶态)并对该取向进行固定而制得。在本发明中，液晶材料和 取向基板的选择对于产生其中液晶材料以垂直取向被固定的液晶膜是 极其重要的。
用于本发明的液晶材料是至少主要包含侧链液晶聚合物例如聚 (甲基)丙烯酸酯和聚硅氧烷的那些液晶材料。
用于本发明的侧链液晶聚合物是在其一个末端具有可聚合的氧杂
环丁基的那些侧链液晶聚合物。更具体地，优选的例子包括过通过使
下式(l)表示的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸类化合物的(曱基)
丙烯酸部分均聚或与另一种(甲基)丙烯酸类化合物共聚而制备的侧
链液晶聚合化合物 CH2
在上式(1)中，R!是氢或曱基，R2是氢、曱基或乙基，L和L: 各自是单键、-0-、 -0-C0-或-CO-0-, M由以下式(2)至(4)任一项表示,且m和n各自是0-10的整数
- Pl-Li3-P2-" - ￡*3- (2)
一 Pj -L3- P3- (3》
-P广 《4》
在式(2) - (4)中，P:和P2各是由下式(5)表示的基团，Ps是由 下式(6)表示的基团,Ls和L洛自是单健、-CH-CH-、 -C三C-、 -0-、 -0-C0-或-C0-0-
fH3
对具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸类化合物的合成方法没有特 别限制。因此，可以使用在有机化学领域中采用的任何常规方法。例 如，通过Williamson醚合成法或使用缩合剂进行的酯合成法，将具有 氧杂环丁基的部分偶联到具有(甲基)丙烯酸基团的部分，从而合成 具有两个反应性官能团(即氧杂环丁基和(曱基)丙烯酸基)的(曱 基)丙烯酸类化合物。
通过使由式(l)表示的具有氧杂环丁基的(曱基)丙烯酸类化合物
36的(甲基)丙烯酸基团进行均聚或使其与另一种(甲基)丙烯酸类化
合物进行共聚，制备含有由下式(7)表示的单元的侧链聚合液晶化合 物
,、
一2 r
对聚合条件不存在特别限制，因此可以是用于普通自由基或阴离 子聚合的那些聚合条件。
作为自由基聚合的例子，可以使用这样的方法，其中将(曱基)丙
烯酸类化合物溶解在溶剂例如二甲基甲酰胺(DMF)中，并使用2，2'-偶 氮二异丁睛(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂在60-12(TC的温 度下反应数小时。或者，为了稳定地表现液晶相，存在的有效方法是 使用引发剂例如基于溴化铜(1)/2，2，-联吡啶的引发剂或基于 2， 2， 6， 6-四曱基哌啶基氧自由基(TEMPO)的引发剂进行活性自由基聚 合，以便控制分子量分布。这些自由基聚合优选在脱氧条件下进行。
作为阴离子聚合的例子，可以使用这样的方法，其中将(甲基) 丙烯酸类化合物溶解在溶剂例如四氮呋喃(THF)中，并且使用强碱例如 有机锂化合物、有机钠化合物或格利雅试剂作为引发剂进行反应。作 为可选方案，该聚合可以通过使引发剂或反应温度最优化而转化成活 性阴离子聚合，从而控制分子量分布。这些阴离子聚合必须严格地在 脱水和脱氧条件下进行。
对加入进行共聚的(甲基)丙烯酸类化合物的类型没有特别限制， 只要所得的聚合物质表现出液晶性即可。然而，优选具有介晶元(>:/ y^)基团的(甲基)丙烯酸类化合物，这是因为它们可提高所得聚合 物质的液晶性。更具体地说，特别优选由下式表示的那些<formula>formula see original document page 38</formula>在上式中，R是氢、具有l-12个碳原子的烷基、具有1-12个碳 原子的烷氧基、或氰基。
在本发明中用作液晶材料的侧链液晶聚合化合物含有优选5-100 摩尔％，特别优选10-100摩尔％的式(7)单元。侧链液晶聚合物具有优 选2， 000-100， 000，特别优选5， 000-50， 000的重均分子量。
除上述侧链液晶聚合物以外，用于本发明的液晶材料可以含有各 种与其混合时不会损害液晶性的化合物。这些化合物的例子包括具有 可阳离子聚合的官能团例如氧杂环丁基、环氧基和乙烯基醚基的那些 化合物；各种具有成膜能力的聚合化合物；以及各种低分子量的或聚 合的表现出液晶性的液晶化合物。当侧链液晶聚合化合物以组合物的 形式使用时，该化合物在整个组合物中的百分比优选为优选10质量％ 或更大，优选30质量％或更大，更优选50质量％或更大。当侧链液晶 聚合物的含量小于10质量％时，可聚合基团在组合物中的浓度将会低， 导致聚合后的机械强度不足。
通过使待交联的氧杂环丁基进行阳离子聚合而将上述液晶材料以 液晶态进行取向和固定。因此，液晶材料优选含有光致阳离子产生剂或热致阳离子产生剂，其能在外部刺激例如光或热下产生阳离子。如 果必要，可以组合使用各种敏化剂。
本文中使用的术语"光致阳离子产生剂"是指可通过辐照具有特 定波长的光而产生阳离子的化合物，并且可以是任何有机硫総盐、碘 総盐或磷総盐基化合物。这些化合物的反离子优选是锑酸根、磷酸根
和硼酸根。具体例子包括Ar3S+SbF「、 Ar3P+BF4—和Ar2I+PF6-，其中Ar表 示苯基或取代苯基。还可以使用磺酸酯、三噪、二偶氮曱烷、p-酮基 砜、亚氨基磺酸盐和苯偶姻磺酸盐。
本文中使用的术语"热致阳离子产生剂"表示可通过加热到一定 温度而产生阳离子的化合物，并且可以是千基硫総盐、千基铵盐、节 基吡啶総盐、节基磷総盐、肼総盐、碳酸酯、磺酸酯、胺酰亚胺、五 氯化锑-乙酰氯络合物、二芳基碘総盐-二节基氧基铜以及卣化硼-叔胺 加合物中的任何。
因为加入到可聚合性液晶组合物中的阳离子产生剂的量取决于构 成待用的侧链液晶聚合物的介晶元部分或间隔基部分的结构、氧杂环 丁基的当量以及用于使组合物以液晶态取向的条件而变化，所以不能 精确地确定该量。然而，该量通常为100 ppm质量至20质量^，优选 1， OOQ ppm质量至1G质量。/D，更优选G. 2-7质量％,最优选0. 5-5质量 %。小于100 ppm质量的阳离子产生剂量不是优选的，这是因为可能由 于不能产生足量的阳离子而不能进行聚合。大于20质量％的阳离子产 生剂用量也不是优选的，这是因为阳离子产生剂的大量未分解残余物 保留在所得的液晶膜中，且因此劣化其耐光性。
下面将描述取向基板。
可用于本发明的取向基板优选是具有平坦和光滑表面的基板。这 样的基板的例子包括由有机聚合材料、玻璃片和金属形成的膜或片。 考虑到成本和连续生产性，优选使用例如有机聚合材料的材料。有机 聚合材料的例子包括由如下形成的膜透明聚合物例如聚乙烯醇、聚 酰亚胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酯基聚合物如聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素基聚合物例如二乙酰纤维素 和三乙酰纤维素；聚碳酸酯基聚合物；以及丙烯酰基聚合物例如聚甲 基丙烯酸甲酯。另外的例子包括由如下形成的膜透明聚合物例如苯 乙烯基聚合物如聚苯乙烯和丙烯腈苯乙烯共聚物；烯烃基聚合物例如 聚乙烯、聚丙烯和乙烯丙烯共聚物；具有环状或降水片烯结构的环聚 烯烃；氯乙烯基聚合物；以及酰胺基聚合物例如尼龙和芳族聚酰胺。 另外的例子包括由如下形成的膜透明聚合物例如酰亚胺基聚合物；
基于砜的聚合物；基于聚醚砜的聚合物；基于聚醚醚酮的聚合物；基 于聚苯硫醚的聚合物；基于乙烯醇的聚合物；基于偏二氯乙烯的聚合 物；基于乙烯丁醛的聚合物；基于芳基化物的聚合物；基于聚曱醛的 聚合物；基于环氧的聚合物；和这些聚合物的共混物。在这些聚合物 中，优选使用用作光学膜的塑性膜例如三乙酰纤维素、聚碳酸酯和降 冰片烯聚烯烃。有机聚合物材料膜的特别优选的例子包括由具有降冰 片烯结构的聚合物形成的塑性膜，例如ZE0N0R(产品名，ZE0N CORPORATION制造)、ZE0NEX (产品名，ZE0N CORPORATION制造)和 ART0N(产品名，JSR公司制造)，这是因为它们优异的光学特性。金 属膜的例子包括由铝形成的那些膜。
为了使用上述液晶材料稳定地获得垂直取向，形成取向基板的材 料优选具有长链(通常4或更多个，优选8或更多个碳原子)烷基或 在基板的表面上具有含长链烷基的化合物的层。特别优选形成具有长 链烷基的聚乙烯醇的层，这是因为易于形成该层。有机聚合材料可以 单独用作取向基板或者以在另一基板上形成的膜的形式使用。在液晶
领域中，通常用布摩擦基板以使液晶材料取向，即所谓的摩擦处理。 然而，本发明的垂直取向液晶膜具有如下的取向结构在该结构中的 膜平面内基本上不产生各向异性，因此并不总需要摩擦处理。然而， 为了在取向膜上涂覆液晶材料时抑制其受到排斥，优选进行弱的摩擦 处理。用于调节摩擦条件的重要设定值是圆周速度比。圓周速度比是 指当包在辊周围的摩擦布滚压并在基板上摩擦时，摩擦布的移动速度 与基板的移动速度之比。弱摩擦处理是指通过使摩擦布以通常50或更小，优选25或更小且特别优选10或更小的圆周速度比旋转时进行的 摩擦处理。大于50的圆周速度比将是过强的摩擦作用，其不能使液晶 材料取向在完全垂直的位置，所述材料向平面方向而不是垂直方向倾斜。
接下来，下面将描述生产垂直取向液晶膜的制备方法。 虽然并不限制，但是液晶膜可以通过如下制备将上述液晶材料
铺展在上述取向基板上，以便通过光辐照和/或热处理进行取向且以取
向状态固定。
通过将液晶材料铺展在取向基板上形成液晶材料层的方法的例子 包括其中将熔融态的液晶材料直接涂覆在取向基板上的方法，或其 中将液晶材料的溶液涂覆在取向基板上并且干燥以蒸发溶剂的方法。
对用于制备所述溶液的溶剂没有特别限制，只要其可溶解液晶材 料并且在合适条件下蒸发即可。优选的溶剂的例子包括酮，例如丙 酮、甲乙酮、异佛尔酮和环己酮；醚醇，例如丁氧基乙基醇、己氧基 乙基醇和曱氧基-2-丙醇；二醇醚，例如乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲 醚；S旨，例如乙酸乙酯和乳酸乙酯；酚，例如苯酚和氯苯酚；酰胺， 例如N，N-二曱基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮；含卣 化合物，例如氯仿、四氯乙烷和二氯苯；以及它们的混合物。可以向 该溶液中加入表面活性剂、消泡剂或匀平剂，从而在取向基板上形成 均匀的膜层。
与液晶材料是直接涂覆还是以溶液形式涂覆无关，对涂覆液晶材 料的方法没有特别的限制，只要可保持膜层的均匀性。例如，可以使 用旋涂、模涂、幕涂、浸涂和辊涂方法。
在涂覆液晶材料溶液后，优选进行干燥步骤以在涂覆后除去溶剂。 对千燥步骤没有特别限制，只要可保持涂膜的均匀性即可，其可以是 任何常规方法。例如，可以采用使用加热器(炉子)或热空气鼓送的 方法。
不能精确地测得液晶膜的厚度，这是因为其取决于液晶显示装置的模式或各种光学参数，但通常为0.2 nm-lO 优选0. 3 uiri-5
jjm,更优选O. 5 jum-2 jj m。小于O. 2 y m的膜厚度将不能获得足够 的视角改善效果或亮度增强效果。大于10 pm的膜厚度导致液晶显示 装置上不必要的着色。
在取向基板上形成的液晶材料层通过热处理等而以液晶态取向， 然后通过光辐照和/或热处理而固化，以便以取向形式固定。在第一次 热处理期间，将液晶材料加热至使得该液晶材料表现出液晶相的范围 内的温度，从而使液晶材料通过其特有的本身可取向性而取向。因为 用于热处理的条件取决于待用液晶材料的液晶相行为温度(转变温度) 而在最佳条件和限度内变化，所以其不能精确地测得。然而，通常在 10-250。C，优选30-16(TC的温度范围，更优选比液晶材料的Tg更高 的温度下，更优选在比液晶材料的Tg高出IO'C以上的温度下进行热 处理。过低的温度不是优选的，因为存在液晶材料可能未得到充分取 向的可能性，而过高的温度也不是优选的，这是因为液晶材料或取向 膜基板中的可阳离子聚合反应基团可能受到不利影响。热处理通常进 行3秒至30分钟，优选10秒至10分钟。短于3秒的热处理不是优选 的，因为存在液晶材料可能未得到完全以液晶相取向的可能性。而长 于30分钟的热处理也不是优选的，这是因为产率降低。
在通过热处理使液晶材料以液晶态进行取向之后，通过使其中的 氧杂环丁基聚合将其固化(交联)，同时保持其处于取向状态。为了 通过固化(交联)反应固定全部液晶取向进行该固化步骤，以便将液 晶材料改性成强度更大的膜。
如上所述，因为用于本发明的液晶材料具有可聚合的氧杂环丁基， 所以优选使用阳离子聚合引发剂(阳离子产生剂)用以聚合(交联) 反应性基团。作为这样的阳离子产生剂，光致阳离子产生剂优于热致 阳离子产生剂。
在使用光致阳离子产生剂的情形中，在其添加之后，经受用于使 液晶材料取向的加热处理的操作是在这样的黑暗条件下进行的(其中 光被遮盖到光致阳离子产生剂不会离解的程度)，该条件使得液晶材
42料在经受取向处理之前不会固化且因此能在保持充分流动性的同时得 以取向。之后，辐照来自能发射适当波长光的光源的光，以便允许光 致阳离子产生剂产生阳离子，从而固化液晶材料。
通过来自光源的光进行辐照来实施光辐照，所述光源具有待用的 光致阳离子产生剂的吸收波长区域内的光谱，例如金属卤化物灯、高 压汞灯、低压汞灯、氛灯、电弧放电灯以及激光从而分解光致阳离子
产生剂。在整体辐照剂量中每平方厘米的辐照剂量是通常l-2，000 mJ, 优选10-1， 000 nJ。然而，当光致阳离子产生剂的吸收区域与光源的 光语极为不同，或液晶材料本身可吸收光源波长内的光时，辐照剂量 并不受限于上述范围。在这些情形中，可以使用这样的方法，其中可
致阳离子产生剂。
光辐照时的温度需要处于使得液晶材料以液晶相取向的范围内。 此外，光辐照优选在等于或高于液晶材料的Tg的温度下进行，从而充 分提高固化效率。
通过上述方法制备的液晶层成为具有足够坚实和牢固的膜。更具 体地，因为通过固化反应实现介晶元部分的三维键，所以与固化之前 相比，液晶层不仅在耐热性方面显著得以改善(保持液晶相的温度上 限)，而且在机械强度例如耐划伤性、耐磨损性和耐开裂性方面也得 以显著改善。
在出现待用取向基板不是光学各向同性的问题的情形中，所得的 液晶膜在打算使用的波长区域内是不透明的，或者取向基板太厚以致 于在实际应用中引起问题，液晶层可以被转移到具有延迟作用的拉伸 膜。转移方法可以是任何常规方法。例如如日本专利特开No. 4-57017 和5-333313所公开，可以使用这样的方法其中为了转移，在将与取 向基板不同的基板膜经由黏性粘合剂或粘接剂叠合到取向基板上的液 晶层上之后，以及如果必要的话将黏性粘合剂或粘接剂涂覆到用于转 移的基板膜的其它表面(在该表面上没有叠合液晶膜层)上并然后固 化之后，仅液晶膜通过脱离取向基板而被转移到用于转移的基板膜上。对用于转移液晶膜的黏性粘合剂或粘接剂没有特别限制，只要其 是光学级别即可。因此，可以使用常规的基于丙烯酸类、环氧类或氨 酯的粘合剂。
可以通过在液晶膜从垂直入射方向倾斜的角度测量光学延迟来定 量如上所述生产的垂直取向液晶膜。垂直取向液晶膜的光学延迟值相 对于垂直入射方向形成对比。可以使用各种测量光学延迟的方法。例
如，可以使用自动双折射测量装置(由Oji Scientific Instruments 制造)和偏光显微镜。垂直取向液晶膜在正交尼科尔偏振器之间看起 来是黑色。以该方式，对垂直取向性进行评价。
用于本发明的垂直取向液晶膜的特征在于，当其厚度定义为d2 时，膜的平面内的主折射率定义为Nx2和Ny2，沿厚度方向的主折射 率定义为Nz2, Nx2>Nz2>Ny2，并且平面内的延迟值(Re2-(Nx2-Ny2) xd2 [nm])和沿厚度方向的延迟值(Rth2-(Nx2-Nz2) x d2 [nm])分 别满足下式[2]和[3]: 0nm<Re2<20nm -500nnKRth2"0nm。
不能精确地测得垂直取向液晶层的光学参数的Re2和Rth2值，这 是因为它们取决于液晶显示装置的显示模式和各种光学参数。然而， 关于550nm单色光，将垂直取向液晶膜平面内的延迟值(Re2)调节到通 常0 nm至20 nm，优选Onm至lOnm，更优选0 nm至5 nm，和将沿厚 度方向的延迟值(Rth2)调节到通常-500至-30 nm，优选-400至-50 nm， 更优选-400至-100紙
调节Re2和Rth2值在上述范围内产生用于液晶显示装置的视角改 善膜，该膜可加宽视角并同时补偿图像的色调。当Re2值大于20 nm 时，液晶显示装置的正面特性变差，这是因为大的正面延迟值。当Rth2 大于-30 nm或小于-500 nm时，不可获得足够的视角改进效果或当斜 向观察装置时引起不必要的着色。
接下来，下面将描述第四和第六光学各向异性层。对第四或第六光学各向异性元件不存在特别限制。第四和第六光 学各向异性元件可由非液晶材料或液晶材料形成。非液晶材料的优选
例子包括聚合物，例如纤维素三乙酰酯、聚烯烃如ZE0NEX和ZE0N0R (ZE0N CORPORATION制造)以及ARTON (JSR公司制造)、聚酰胺、 聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳醚酮、聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺， 这是为因为它们优异的耐热性、化学耐受性、透明性和刚性。这些聚 合物可单独或组合使用。作为可选方案，这些聚合物可按两种或多种 具有彼此不同官能团的这些聚合物的混合物的形式使用，例如聚芳醚 酮和聚酰胺。在这些聚合物中，特别优选聚酰亚胺，这是因为它们的 高透明度和可取向性。液晶材料的例子包括由液晶材料如胆甾醇型液 晶聚合物形成的胆甾醇型取向膜和负载在该膜上的液晶材料的胆甾醇 型取向层。
为了补偿垂直取向型液晶单元的垂直取向型液晶层的视角，第四 和第六光学各向异性层满足下式[12]至[15]，当第四和第六光学各向 异性层的厚度分别定义为d4、 d6时，平面内的主折射率分别为Nx4、 Nx6和Ny4、 Ny6，沿厚度方向的主折射率分别定义为Nz4和Nz6, Nx4 >Ny4>Nz4， Nx6>Ny6>Nz6,且将关于550nm波长光的平面内延迟值 分別定义为Ue4=(Nx4-Ny4) x d4 [nm])和(Rth4-{(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]) 以及 (Re6= (Nx6-Ny6) x d6 [nm]) 和 (Rth6={(Nx6+Ny6)/2-Nz6} x d6 [nm]): (KRe4"0 0<Re6<20 100<Rth6< 400。
在第四和第六光学各向异性层平面内的延迟值(R"、 Re6)不可精
确地测得，这是因为它们取决于垂直取向型液晶单元的的光学厚度或 其中使用的液晶材料的双折射An。然而它们通常为Q-20nm，优选0 -lOnm，更优选Q-5nm。如果Re4和Re6值偏离这些范围，在从正 面观察时对比度会降低。在仅使用第四光学各向异性层时沿第四和第
45六光学各向异性层厚度方向的延迟值(Rth4、Rth6)通常为150-400 nm， 优选180-360 nm，更优选200-300 nm，这是因为沿垂直取向型液晶单 元的厚度方向的延迟值通常为200-400 nm。当第四和第六光学各向异 性层组合使用时，沿各个层的厚度方向的延迟值通常为75-200認， 优选90-180 nra，更优选100-150 nra，这是因为Rth4和Rth6值的总 值通常为150-40Q nm，优选180-360 nm,更优选200-300 nm。如果 所述值偏离这些范围，不可获得充分的视角改善效果或者在斜向观察 装置时发生不必要的着色。
用于本发明的线性偏振器通常是在偏振器的一个或两个表面上具 有保护膜的线性偏振器。对偏振器没有特别限制。可以使用各种偏振 器。偏振器的例子包括通过单轴拉伸亲水聚合物膜获得的那些偏振器， 亲水聚合物膜是例如基于聚乙烯醇的膜，基于部分曱醛化的聚乙烯醇 的膜，或基于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的部分皂化膜，其可以吸收二色 性物质例如碘或二色性染料；和基于多烯的取向膜，例如聚乙烯醇的 脱水产物和聚氯乙烯的脱氯化氩产物。在这些偏振器中，使用通过拉 伸和取向基于聚乙烯醇的膜获得的那些偏振器是合适的，该膜允许吸 收二色性物质(碘或染料)。对偏振器的厚度没有特别限制。然而， 通常使用厚度为5-80微米的偏振器。
其中聚乙烯醇被碘染色并且被单轴拉伸的偏振器可以通过将聚乙 烯醇浸入要染色的碘的水溶液中并将其拉伸到原始长度的3-7倍来制 备。如果必要，基于聚乙烯醇的膜可以浸入硼酸或碘化钾的溶液中。 另外如果必要，基于聚乙烯醇的膜可以浸入水中以在染色之前洗涤。 基于聚乙烯醇的膜的洗涤可以除去膜上的污渍和结块抑制剂，并且溶 胀该膜，从而提供防止不均匀染色的效果。拉伸可以在用碘染色之后 或在用碘染色的同时或在用碘染色之前进行。作为可选方案，可以在 硼酸或碘的水溶液中或在水浴中进行拉伸。
要排布在偏振器的一个或两个表面上的保护膜优选具有优异的透 明性、机械强度、热稳定性、水分屏蔽能力和各向同性。保护膜的材 料的例子包括基于聚酯的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；基于纤维素的聚合物，例如二乙酰基纤维素和三乙酰 基纤维素；基于丙烯酰基的聚合物，例如聚曱基丙烯酸甲酯；基于聚苯 乙烯的聚合物，例如聚苯乙烯和丙烯腈苯乙烯共聚物(AS树脂)；和基 于聚碳酸酯的聚合物。其它例子包括基于聚烯烃的聚合物，例如基于 聚乙烯、聚丙烯和环烯烃的聚烯烃，具有降水片烯结构的聚烯烃，和 乙烯丙烯共聚物；基于氯乙烯的聚合物；基于酰胺的聚合物，例如尼龙 和芳族聚酰胺；基于聚酰亚胺的聚合物；基于砜的聚合物；基于聚醚枫 的聚合物；基于聚醚醚酮的聚合物；基于聚苯硫醚的聚合物；基于乙烯 醇的聚合物；基于偏二氯乙烯的聚合物；基于乙烯醇缩丁醛的聚合物； 基于丙烯酸酯的聚合物；基于聚曱醛的聚合物；基于环氧类的聚合物； 以及这些聚合物的共混物。其它例子包括通过将基于丙烯酰基、氨酯、 丙烯酰基氨酯、环氧类和有机硅的热固化或紫外线固化型树脂形成为 膜形状所获得的那些聚合物。保护膜的厚度通常是500 jum或更小， 优选1-300 jnm，特别优选5-200 y m。
保护膜优选是光学各向同性的的基板。这样的基板的例子包括三 乙酰基纤维素(TAC)膜，例如Fujitac(Fuji Photo Film Co. ， Ltd制 造)和Konicatac (Konica Minolta Opto, Inc制造)；基于环埽烃的 聚合物，例如Arton膜(JSR制造)，ZE0N0R膜和Zeonex膜(均由Zeon 7^司制造)；TPX膜(Mitsui Chemical Inc制造)；和Acryplene膜 (Mitsubishi Rayon Co. ， Ltd制造)。考虑到基于三乙酰基纤维素和环 烯烃的聚合物在其用于椭圆偏振器时的平坦性、耐热性或耐湿性，优 选使用这些聚合物。
当保护膜排布在偏振器的两个表面上时，在顶部表面上的保护膜 可以用与底部表面上的保护膜相同或不同的聚合物形成。偏振器通过 水基翻性粘合剂附贴到保护膜。水基黏性粘合剂的例子包括基于聚乙 烯醇的粘合剂、基于明胶的粘合剂、基于乙烯基的胶乳、水基聚氨酯 和水基聚酯。
可以对保护膜进行硬涂层或防反射处理或出于抗粘、扩散或抗眩目的的各种处理。
为了防止在偏振膜表面上的划伤，通过在保护膜表面上用合适的 基于丙烯酰基或有机硅的紫外固化树脂形成具有优异硬度或滑动特性
的可固化膜来进行硬涂层处理。为了防止外部光在偏振膜表面上反射
而进行抗反射处理，并且可以通过依照常规方式形成抗反射膜来完成。
为了防止相邻层之间的粘合而进行抗粘处理。
为了防止由于自然光在偏振膜表面上的反射引起光透射穿过偏振 膜的对可视性的抑制而进行抗眩处理，通过粗糙化例如喷砂或压紋或 通过共混透明细颗粒而在保护膜表面上形成细小的不规则体。待共混 用于在保护膜表面上形成细小不规则体的细颗粒的例子包括透明细颗
粒，例如平均颗粒直径为0. 5-50jum的无机细颗粒，其可以是导电的， 例如氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉和 氧化锑；以及有机细颗粒，例如交联或未交联的聚合物。当在保护膜 表面上形成细的不规则体时，细颗粒的量通常是2-50重量份，优选 5-25重量份，以基于形成细的表面不规则体的IOO重量份的透明树脂 计。抗眩层也可以是扩散层(具有放大视角的作用)，用于放大透射 穿过偏振膜的光，且因此放大视角。
可以在保护膜上整体形成抗反射层、抗粘层、扩散层和抗眩层， 或可以作为附加的光学层与透明保护层独立地形成。
可以通过黏性粘合层互相附贴笫一、第二、第三、第四、第五和 第六光学各向异性层以及偏振器。对形成黏性粘合剂层的黏性粘合剂 没有特别的限制。可以使用合适地选自如下的任何黏性粘合剂含有 例如以下聚合物作为基础聚合物的那些，丙烯酸类聚合物、基于有机 硅的聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、基于氟或橡胶的聚合物。 特别地，优选使用li性粘合剂例如丙烯酸类勦性粘合剂，其具有优异 的光学透明性和耐气候性及耐热性，并且表现出黏性特性，例如中等 的润湿性、附着性和粘合性。
可以通过任何合适的方法进行黏性粘合剂层的形成。作为例子， 存在这样一种方法其中将基础聚合物或其组合物溶解或分散在含有单独甲苯或乙酸乙酯或者其组合的溶剂中，以获得含有lOMG质量％ 粘合剂的黏性粘合剂溶液，然后通过合适的展开方法(例如流延或涂 覆)将该溶液直接覆于上述基板或液晶膜上，或作为可选方案，其中 根据上述方法在分隔体上形成黏性粘合剂层，然后转移到液晶层上。 勦性粘合剂层可以含有添加剂，例如天然或合成树脂，特别是含有填 料或颜料的赋予粘性的树脂，玻璃纤维，玻璃珠，金属粉末，和其它 无机粉末，染料，抗氧化剂。黏性粘合剂层可以含有细颗粒以显示光 扩散性。
当各个光学各向异性层通过黏性粘合剂层附贴到其它光学各向异 性层时，可以对它们进行表面处理，以便提高与黏性粘合剂层的粘合 力。对表面处理的方法没有特别限制。可以合适地使用表面处理，例 如电晕放电、溅射、低压紫外照射或等离子处理，其可以保持液晶膜 表面的透明性。在这些表面处理中，电晕放电处理是优异的。
将在下面实施例中进一步描述本发明，但本发明不应理解为受其 限制。
实施例中使用的分析方法如下。 (lVH-NMR测量
将化合物溶解在氖化氯仿中并且通过'H-NMR在400 MHz下进行测 定(INOVA-400， Variant Co. Ltd制造)。
(2) GPC测量
通过如下方式进行GPC测量以测定液晶聚合物的数均分子量(Mn) 和重均分子量(Mw):将该化合物溶解在四氢呋喃中，并使用T0S0H CORPORATION制造的8020 GPC系统，所述该系统配备有串行连接的 TSK-GEL、 Super HIOOO、 Super H2000、 Super H3000和Super H4000, 并且使用四氢呋喃作为洗脱溶剂。聚苯乙烯用作分子量校准的标准。
(3) 显微镜观测
使用Olympus BH2偏光显微镜观测液晶取向状态。(4)液晶膜的参数测量
使用0ji Scientific Instruments制造的自动双4斤射分冲斤4义 K0BRA21ADH进行测量。
合成下式(8)所表示的液晶聚合物。关于以聚苯乙烯计的分子量， Mn=8000，和Mw-15000。式(8)中的图示是指单体的结构比，但不表示 嵌段共聚物。
(8)
在9ml环己酮中溶解1. 0 g的式(8)聚合物，接着在黑暗场所加入 0.1 g的六氟锑酸三芳基硫総的50%碳酸丙烯酯溶液(Aldrich Co.生 产的试剂)，并且用孔径为0.45 Mm的聚四氟乙烯过滤器过滤不溶物， 从而获得液晶材料的溶液。
按如下制备取向基板。将厚度为38 ym的聚对苯二甲酸乙二醇酯 膜(TEIJIN LIMITED制造)切成15 cm大小的方块，并且用5质量％ 的烷基改性聚乙烯醇(PVA:MP-203， KURARAY CO. LTD.制造)的溶液旋 涂(溶剂是水与异丙醇以1: 1质量比的混合溶剂)。涂覆膜在保持为 50。C的热板上干燥30分钟，并且在烘箱中于12(TC加热10分钟。用 人造丝布摩擦PVA层。所得PVA层的厚度是1.2 jum。摩擦圆周速度
比(摩擦布的移动速度/基板膜的移动速度)设定为4。
在所得的取向基板上旋涂如上获得的液晶材料溶液。涂覆后的取
向基板在保持为6(TC的热板上干燥10分钟，并且在烘箱中于150。C加 热2分钟，从而使液晶材料取向。将样品放置在于60。C下加热的铝板 上，使与其接触，且使用高压汞灯用600 mJ/cii^的紫外光辐照(在365nm下测量)从而固化液晶材料。
因为用作基板的聚对苯二曱酸乙二醇酯膜具有大的双折射且因此 对于光学膜而言不是优选的，所以在取向基板上的所得液晶膜经由紫 外固化型粘合剂被转移到三乙酰纤维素(TAC)膜上。更具体地，将厚度 为5 jnm的粘合剂涂覆到位于聚对苯二曱酸乙二醇酯膜上的固化液晶 材料层上方，并且与TAC膜叠合。在叠层材料经受来自TAC膜侧的紫 外光辐照以固化粘合剂之后，使聚对苯二甲酸乙二醇酯膜脱离。
作为通过偏光显微镜观测所得光学膜(PVA层/液晶层/粘合剂层 /TAC膜)的结果，证实该膜以不具有旋转位移的单畴一致取向状态进 行取向。作为通过锥光偏振仪观测光学膜的结果，证实该取向是具有 正的单轴折射结构的垂直取向。作为使用K0BRA21ADH进行测量的结 果，发现TAC膜和液晶层的组合具有沿平面内方向0. 5 nm的延迟(Re2) 和沿厚度方向-295 nm的延迟(Rth2)。 TAC膜本身具有负的单轴性和 0. 5nm的在平面内延迟及+35nm的沿厚度方向延迟。因此，估算液晶 层本身具有0 nm的延迟Re和-260 nm的延迟Rth。在实施例4和及其 下面的实施例中，当将光学膜附贴至垂直取向型液晶显示装置时，移 除TAC膜并且仅使用垂直取向液晶层。
按照与实施例1中相同的工序制备光学膜，不同之处在于改变垂 直取向液晶膜的厚度。作为使用K0BRA21ADH进行测量的结果，发现 TAC膜和液晶层的组合具有沿平面内方向0.5 nm的延迟(Re2)和沿厚 度方向-235 nm的延迟(Rth2)。 TAC膜本身具有负的单轴性和在平面内 0. 5認的延迟及沿厚度方向+ 35訓的延迟。因此，估算液晶层本身具 有0nm的延迟Re和-200 nm的延迟Rth。在实施例4和及其下面的实 施例中，当将光学膜附贴至垂直取向型液晶显示装置时，移除TAC膜 并且仅使用垂直取向液晶层。按照与实施例1中相同的工序制备光学膜，不同之处在于改变垂
直取向液晶膜的厚度。作为使用K0BRA21ADH进行测量的结果，发现 TAC膜和液晶层的组合具有沿平面内方向Q. 5 nm的延迟(Re2)和沿厚 度方向-165 nm的延迟(Rth2) 。 TAC膜本身具有负的单轴性和在平面内 0. 5 nm的延迟及沿厚度方向+ 35 nm的延迟。因此，估算液晶层本身具 有0nm的延迟Re和-130nm的延迟Rth。在实施例4和及其下面的实 施例中，当将光学膜附贴至垂直取向型液晶显示装置时，移除TAC膜 并且仅使用垂直取向液晶层。
将参照图3和4描述实施例4的垂直取向型液晶显示装置。
在基板8上形成由具有高透射率的ITO层形成的透明电极10,并 且在基板7上形成反电极9。将由表现出负的介电各向异性的液晶材 料所形成的液晶层11夹在在透明电极10和反电极9之间。
在液晶层11与透明电极io及反电极9之间的接触表面上，形成 具有可垂直取向性的取向层(未示出)，至少其之一经受取向处理例 如在涂覆后进行摩擦。
液晶层11中的液晶分子由于取向处理例如在取向层上进行摩擦 而具有1度的倾斜角。
因为对液晶层11使用表现出负的介电各向异性的液晶材料，在透 明电极10和反电极9之间施加电压时液晶分子朝平行方向倾斜。
作为用于液晶层11的液晶材料，使用具有折射率各向异性的液晶 材料，在该液晶材料中Ne (对非寻常光的折射率)-1.561， No(对寻 常光的折射率)=1. 478，和AN(Ne-No)-o. 083，以及单元间隙为4. 7 m m。
将线性偏振器l(厚度约105 jjm， Sumitomo Chemical Co. ， Ltd 制造的SQW-062 )布置成高于垂直取向型液晶单元6的显示侧(图的 上侧)。在上部线性偏振器1和液晶单元6之间，布置第一光学各向 异性层2 (ZE0N CORPORATION制造的ZE0N0R )，由实施例1中制备的垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3、和第三光学各向异性 层4(ZE0N CORPORATION制造的ZE0N0R)。将线性偏振器13 (厚度 约105 jum， Sumitomo Chemical Co. ， Ltd制造的SQW-062 )布置成低 于垂直取向型液晶单元6的后侧(图的下侧)。在下部线性偏振器13 和液晶单元6之间布置第五光学各向异性层12 (由ZEON CORPORATION 制造的ZE0N0R)。用作线性偏振器(Sumitomo Chemical Co. ，Ltd制 造的SQW-062 )的承载基板的三乙酰纤维素的Rth为35 nm。
线性偏振器l、 13的吸收轴方位分别设为在平面内90度和0度， 如图4中的箭头所示。第一光学各向异性层2由具有平面内光学轴和 正的单轴光学各向异性的光学元件形成。如图4中箭头所示，第一光 学各向异性层2的慢轴方位设为0度，并且层2具有80 nm的平面内 延迟Rel。
第三和第五光学各向异性层4、 12分别由具者平面内光学轴和负 的双轴光学各向异性的光学元件形成。如图4中箭头所示，第三和第 五光学各向异性层4、 12的慢轴方位分别设为45度和135度，并且层 4、 12具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5和275 nm的延迟Rth3、 Rth5。
由垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3具有Onm的延迟 Re2和-260nm的延迟Rth2。
图5显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (黑图像)"定义的沿所有方向的对比度。对比度等值线从最里面开 始起表示1000、 500、 200、 100和50。同心圆表示从中心起间隔20 度的角。因此，最外面的圆表示80度(同样适用于随后的图)。
将参照图6和7描述实施例5的垂直取向型液晶显示装置。 按照与实施例4中相同的工序制备垂取向型液晶显示装置，不同 之处在于第一光学各向异性层2的位置从线性偏振器1和第二光学各 向异性层3之间移至第五光学各向异性层12和线性偏振器13之间， 且笫一光学各向异性层2的慢轴方位设为90度。使用实施例2中制备的垂直取向型液晶膜作为第二光学各向异性层3。
如图7中箭头所示，第一光学各向异性层2的慢轴方位设为90 度，并且层2具有410 nm的延迟Rel。如图7中箭头所示，第三和笫 五光学各向异性层4、 12的慢轴方位分别设为45度和135度，并且层 4、 12具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5和275 nm的延迟Rth3、 Rth5。 第二光学各向异性层3具有-200 mn的延迟Rth2。
图8显示了由黑图像OV和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (黑图像)"定义的沿所有方向的对比度。
按照实施例4的工序制备透反垂直取向型液晶显示装置，不同之 处在于产生下面描述的透反垂直取向型液晶显示装置和使用TEIJIN LIMITED制造的PURE-ACE WRF-W代替由ZEON CORPORATION制造的 ZEONOR以形成第三和第五光学各向异性层4、 12。
将参照图9和IO描述该透反垂直取向型液晶显示装置。
在基板8上形成由具有高反射率的Al层形成的反射电极15和由 具有高透射率的ITO层形成的透明电极10，并且在基板7上形成反电 极9。将由表现出负的介电各向异性的液晶材料所形成液晶层11夹在 该反射和透明电极15、 10与反电极9之间。
在液晶层11和该反射及透明电极15、 IO及反电极9之间的接触 表面上，形成具有可垂直取向性的取向层(未示出)，至少其之一经 受取向处理例如在涂覆后进行摩擦。
液晶层11中的液晶分子由于取向处理例如在具有可垂直取向性 的取向层上进行摩擦而具有1度的倾斜角。
因为对液晶层11使用表现出负的介电各向异性的液晶材料，所以 在该反射和透明电极15、 10与反电极9之间施加电压时液晶分子朝平 行方向倾斜。
作为用于液晶层11的液晶材料，使用与实施例4中所用的相同材 料。在该反射电极部分和在高透明电极部分处的单元间隙分别为2.4ja m和4. 7 |i m。
TEIJIN LTD制造的PURE-ACE WRF-Ws的慢轴方位(用于形成第三 和第五光学各向异性层4、 12)分别设为45度和135度。第三和第五 光学各向异性层4、 12分别具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5和275 nm 的延迟Rth3、 Rth5，这与实施例4中的那些相同。
图11显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图^f象)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
按照实施例4的工序制备图12中所示的垂直取向型液晶显示装 置，不同之处在于排除了第一光学各向异性层2。
图13显示了各个组件的角度关系。第三和第五光学各向异性层4、 12分别具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5和275 nm的延迟Rth3、 Rth5。 对第二光学各向异性层3的Rth2值进行最优化以使视角特性变为最宽 并且设为-260 nm，这与实施例4中的那些相同。使用实施例1中制备 的垂直取向型液晶膜作为第二光学各向异性层3。
图14显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图^f象)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
作为图5和8所示沿所有方向的对比度等值线与图14中那些之间 的对比结果，发现通过添加第一光学各向异性层2可极大改善视角特 性。
将参照图15和16描述对比例2的垂直取向型液晶显示装置。 垂直取向型液晶单元6与用于实施例4的那种相同。 将线性偏振器l(厚度约105 Mm, Sumitomo Chemical Co. ， Ltd 制造的SQW-062 )布置成高于垂直取向型液晶单元6的显示侧(图的 上侧)。在上部线性偏振器1和液晶单元6之间，布置第一光学各向 异性层2 (ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R )、由实施例3中制备的垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3、和笫三光学各向异性 层4(ZE0N CORPORATION制造的ZE0N0R)。将线性偏振器13 (厚度: 约105 Sumitomo Chemical Co. ， Ltd制造的SQW-062 )布置成
低于垂直取向型液晶单元6的后侧(图的下侧)。在下部线性偏振器 13和液晶单元6之间，布置第一光学各向异性层15( ZE0N CORPORATION 制造的ZE0N0R)、由实施例3中制备的垂直取向液晶膜形成的第二光 学各向异性层16、和第五光学各向异性层12 (ZE0N CORPORATION制造 的ZEO賺)。
如图16中箭头所示，将线性偏振器1、 13的吸收轴方位分别设为 90度和0度。第一光学各向异性层2由具有平面内光学轴和正的单轴 光学各向异性的光学元件形成。如图16中箭头所示，第一光学各向异 性层的慢轴方位设为0度，并且层2具有80 nm的延迟Rel。如图16 中箭头所示，第一光学各向异性层15的慢轴方位设为90度，并且层 15具有80 nm的延迟Rel。
第三和第五光学各向异性层4、 12分别由具有平面内光学轴和负 的双轴光学各向异性的光学元件形成。如图16中箭头所示，第三和第 五光学各向异性层4、 12的慢轴方位分别设为45度和135度，并且层 4、 12的慢轴方位分別设为45度和135度，并且层4、 12具有137. 5 nm 的延迟Re3、 Re5和275 nm的延迟Rth3、 Rth5。
由垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3具有Onm的延迟 Re2和-130認的延迟Rth2。
图17显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
作为图5和8所示沿所有方向的对比度等值线与图17中那些之间 的对比结果，发现获得基本相等的视角特性，且因此将组件配置改变 为如本发明所限定的能够降低膜的数目，从而导致费用和装置厚度的 降低，同时维持视角特性的那种配置。按照实施例1中的工序制备光学膜，不同之处在于改变垂直取向
液晶膜的厚度。作为使用K0BRA21ADH进行测量的结果，发现TAC膜和 液晶层的组合具有沿平面内方向0.5 nm的延迟(Re2)和沿厚度方向 -230 nm的延迟(Rth2) 。 TAC膜本身具有负的单轴性和在平面内0. 5 nm 的延迟及沿厚度方向+35 nm的延迟。因此，估算液晶层本身具有Onm 的延迟Re和-195 nm的延迟Rth。在实施例9及其下面的实施例中， 当将光学膜附贴至垂直取向型液晶显示装置时，移除TAC膜并且仅使 用垂直取向液晶层。
按照与实施例1中相同的工序制备光学膜，不同之处在于改变垂 直取向液晶膜的厚度。作为使用K0BRA21ADH进行测量的结果，发现 TAC膜和液晶层的组合具有沿平面内方向0.5 nm的延迟(Re2)和沿厚 度方向-225 nm的延迟(Rth2) 。 TAC膜本身具有负的单轴性和在平面内 0. 5 nm的延迟及沿厚度方向+35 nm的延迟。因此，估算液晶层本身具 有0 nm的延迟Re和-90認的延迟Rth。
将参照图18和19描述实施例9的垂直取向型液晶显示装置。
在基板8上形成由具有高透射率的ITO层形成的透明电极10和在 基板7上形成反电极9。将由表现出负的介电各向异性的液晶材料所 形成的液晶层11夹在该透明电极10与反电极9之间。
在液晶层11和该透明电极IO及反电极9之间的接触表面上，形 成具有可垂直取向性的取向层(未示出)，至少其之一经受取向处理 例如在涂覆后进行摩擦。
液晶层11中的液晶分子由于取向处理例如在取向层上进行摩擦 而具有l度的倾斜角。
因为对液晶层11使用表现出负的介电各向异性的液晶材料，所以 在该透明电极10与反电极9之间施加电压时液晶分子朝平行方向倾斜。
作为用于液晶层11的液晶材料，使用具有折射率各向异性液晶材
料，其中Ne (对非寻常光折射率)=1.561， No(对寻常光的折射率) -1.478，和厶N(Ne-No)-O. 083，以及单元间隙为4. 7 p m。
将线性偏振器l(厚度约105 |um， Sumitomo Chemical Co. ， Ltd 制造的SQW-062 )布置成高于垂直取向型液晶单元6的显示侧(图的 上侧)。在上部线性偏振器1和液晶单元6之间，布置第一光学各向 异性层2 (由ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R )、由实施例7中制备 的垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3、第三光学各向异性 层4(由ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R)和第四光学向异性层5( JSR 公司制造的ARTON)。将线性偏振器13(厚度约105 jam, Sumitomo Chemical Co. ， Ltd制造的SQW-062 )布置成低于垂直取向型液晶单元 6的后侧(图的下侧)。在下部线性偏振器13和液晶单元6之间，布 置第五光学各向异性层12 (由ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R )。 用作线性偏振器(由Sumitomo Chemical Co. ，Ltd制造的SQW-062 ) 的承载基板的三乙酰基纤维素的Rth为35 rnn。
第一、第三和第五光学各向异性层2、 4和12分别由具有平面内 光学轴和正的单轴光学各向异性的光学元件形成。如图19中箭头所 示，线性偏振器l、 13的吸收轴方位在平面内分别设为90度和O度。 如图19中箭头所示，第一光学各向异性层2的慢轴方位设为0度，并 且层2具有105 nm的延迟Rel。如图19中箭头所示，第三和第五光 学各向异性层4、 12的慢轴方位分别设为45度和135度，并且层4、 12具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5。
第四光学各向异性层5具有约0 nm的延迟Re4和280 nm的延迟 Rth4。
由垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3具有约0nm的延 迟Re2和-195 nm的延迟Rth2。
图20显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗 图像)"定义的沿所有方向的对比度。[实施例10]
将参照图21和22描述实施例10的垂直取向型液晶显示装置。按 照与实施例9中相同的工序制备垂取向型液晶显示装置，不同之处在 于使用实施例7中制备的垂直取向型液晶膜作为第二光学各向异性层 3，将实施例9的第一光学各向异性层2的位置从线性偏振器1和第二 光学各向异性层3之间移至第五光学各向异性层12和线性偏振器13 之间，且第一光学各向异性层2的慢轴方位设为90度。
图23显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
按照实施例9的工序制备透反垂直取向型液晶显示装置，不同之 处在于产生下面描述的透反垂直取向型液晶显示装置并且使用 TEIJIN LIMITED制造的PURE-ACE WRF-W代替ZEON CORPORATION制造 的ZE0N0R用以形成第三和第五光学各向异性层4、 12。
将参照图24和25描述该透反垂直取向型液晶显示装置。
在基板8上形成由具有高反射率的Al层形成的反射电极15和由 具有高透射率的ITO层形成的透明电极10，并且在基板7上形成反电 极9。将由表现出负的介电各向异性的液晶材料所形成的液晶层11夹 在该反射和透明电极15、 10与反电极9之间。
在液晶层11和该反射及透明电极15、 IO及反电极9之间的接触 表面上，形成具有可垂直取向性的取向层(未示出)，至少其之一经 受取向处理例如在涂覆后进行摩擦。
液晶层11中的液晶分子由于取向处理例如在具有可垂直取向性 的取向层上进行摩擦而具有1度的倾斜角。
因为对液晶层11使用表现出负的介电各向异性的液晶材料，在该 反射和透明电极15、 10与反电极9之间施加电压时液晶分子朝平行方 向倾斜。作为用于液晶层11的液晶材料，使用与实施例9中所用的那种相 同的材料。在该反射电极部分和在透明电极部分处的单元间隙分别为 2.4 |a m和4. 7 ju m。
TEIJINLTD制造的PURE-ACE WRF-W (用于形成第三和第五光学各 向异性层4、 12)的慢轴方位分别设为45度和135度。第三和第五光 学各向异性层4、 12具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5,这与实施例9 中的那些相同。
图26显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
将参照图27和28描述实施例12的垂直取向型液晶显示装置。按 照与实施例9中相同的工序制备该垂直取向型液晶显示装置，不同之 处在于使用实施例7中制备的垂直取向型液晶膜作为第二光学各向异 性层，将用于实施例9的另一个第四光学各向异性层5布置在垂直取 向型液晶单元6和第五学各向异性层12之间。这两个第四光学各向异 性层具有约0 nm的延迟Re4和140 nm的延迟Rth4。
图29显示了由黑图像OV和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
按照实施例9的工序制备图33中所示的垂直取向型液晶显示装 置，不同之处在于排除由垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层 3。
图34显示了各个组件的角度关系。第三和第五光学各向异性层4、 12分别具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5。对第一和第四光学各向异性 层的Rel和Rth4值进行优化以使视角特性变为最宽并且将其分别设为 115 nm和205認。
图35显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
作为图20和23所示沿所有方向的对比度等值线与图35中那些之 间的对比结果，发现通过加入垂直取向型液晶膜可极其改善视角特性。
将参照图36和37描述对比例5的垂直取向型液晶显示装置。 垂直取向型液晶单元6与用于实施例9的那种相同。 将线性偏振器l(厚度约105 Mm， Sumitomo Chemical Co. ， Ltd 制造的SQW-062 )布置成高于垂直取向型液晶单元6的显示侧(图的 上侧)。在上部线性偏振器1和液晶单元6之间布置第一光学各向异 性层2 (ZEON CORPORATION制造的ZEONOR)、由实施例8中制备的垂 直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3、第三光学各向异性层 4(ZE0N CORPORATION制造的ZE0N0R)和第四光学各向异性层5 (JSR公 司制造的ART0N)。将线性偏振器13(厚度约105 p m， Sumitomo Chemical Co. ，Ltd制造的SQW-062 )布置成低于垂直取向型液晶单元6的后侧(图的下侧)。在下部线性偏振器13和液晶单元6之间，布 置第一光学各向异性层2 ( ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R)、由实 施例8中制备的垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3、第五 光学各向异性层12 (ZEON CORPORATION制造的ZE0N0R)、和第四光 学各向异性层5(JSR公司制造的ART0N)。
第一、第三、第五光学各向异性层2、 4、 12分别由具有平面内光 学轴和正的单轴各向异性的光学元件形成。
如图37中箭头所示，将线性偏振器1、 13的吸收轴方位分别设为 90度和0度。如图37中箭头所示，第一光学各向异性层2的慢轴方 位设为0度，并且层2具有105nm的延迟Rel。如图37中箭头所示， 第三和第五光学各向异性层4、 12的慢轴方位设为45度和135度，并 且具有137. 5 nm的延迟Re3、 Re5。
第四光学各向异性层5具有约0 nm的延迟Re4和140 nm的延迟 Rth4。
由垂直取向液晶膜形成的第二光学各向异性层3具有0認的延迟 Re2和-90nm的延迟Rth2。
图38显示了由黑图像0V和白图像5V的透射率比"(白图像)/ (暗图像)"定义的沿所有方向的对比度。
作为图20和23所示沿所有方向的对比度等值线与图38中那些之 间的对比结果，发现获得基本相等的视角特性，且因此将组件配置改 变为以下配置如本发明所限定的那种能够降低膜的数目，从而导致 费用和装置厚度的降低，同时维持视角特性的配置。
图1是根据本发明的椭圆偏振器的横截面示意图。 图2是根据本发明的椭圆偏振器的横截面示意图。 图3是用于实施例3的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。 图4是表示实施例3的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。图5是表示从所有方向观察实施例3的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图6是用于实施例4的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。 图7是表示实施例4的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
图8是表示从所有方向观察实施例4的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图9是用于实施例5的透反垂直取向型液晶显示装置的横截面示 意图。
图10是表示实施例5的透反垂直取向型液晶显示器的各个组件的 角度关系的平面图。
图11是表示从所有方向观察实施例5的透反垂直取向型液晶显示 器时的对比度的图。
图12是用于对比例1的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图13是表示对比例1的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
图14是表示从所有方向观察对比例1的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图15是用于对比例2的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图16是表示对比例2的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
图17是表示从所有方向观察对比例2的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图18是用于实施例9的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图19是表示实施例9的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
63图20是表示从所有方向观察实施例9的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。各个同心圆表示20度的间隔(同样适用于下面的图)。 图21是用于实施例10的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图22是表示实施例10的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角 度关系的平面图。
图23是表示从所有方向观察实施例10的垂直取向型液晶显示器 时的对比度的图。
图24是用于实施例11的透反垂直取向型液晶显示装置的横截面 示意图。
图25是表示实施例11的透反垂直取向型液晶显示器的各个组件 的角度关系的平面图。
图26是表示从所有方向观察实施例11的透反垂直取向型液晶显 示器时的对比度的图。
图27是用于实施例12的透反垂直取向型液晶显示装置的横截面 示意图。
图28是表示实施例12的透反垂直取向型液晶显示器的各个组件 的角度关系的平面图。
图29是表示从所有方向观察实施例12的透反垂直取向型液晶显 示器时的对比度的图。
图30是用于对比例3的垂直取向型液晶显示装置的橫截面示意图。
图31是表示对比例3的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
图32是表示从所有方向观察对比例3的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图33是用于对比例4的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图34是表示对比例4的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度关系的平面图。
图35是表示从所有方向观察对比例4的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
图36是用于对比例5的垂直取向型液晶显示装置的横截面示意图。
图37是表示对比例5的垂直取向型液晶显示器的各个组件的角度 关系的平面图。
图38是表示从所有方向观察对比例5的垂直取向型液晶显示器时 的对比度的图。
1、 13:线性偏振器，2、 15:第一光学各向异性层，3、 16:第二 光学各向异性层，4:第三光学各向异性层，5:第四光学各向异性层， 12:第五光学各向异性层，7、 8:基板，10:透明电极，9:反电极， 15:反射电极，11:液晶层(垂直取向)，6:垂直取向型液晶单元， 14:透反垂直取向型液晶单元。
本发明的垂直取向型液晶显示装置具有亮的图像并且能够在所有 方向显示高对比度的图像，且因此具有大的工业价值。
权利要求
1.椭圆偏振器，其包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层和第三光学各向异性层且以该顺序进行叠合，其中第一光学各向异性层满足下面要求[1][1]50≤Re1≤500其中Re1是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re1＝(Nx1-Ny1)×d1[nm]定义，其中d1是指第一光学各向异性层的厚度，Nx1和Ny1是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz1是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx1＞Nz1≥Ny1；第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3][2]0≤Re2≤20[3]-500≤Rth2≤-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2＝(Nx2-Ny2)×d2[nm]和Rth2＝{(Nx2+Ny2)/2-Nz2}×d2[nm]定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2＞Nx2≥Ny2；和第三光学各向异性层满足下面要求[4][4]100≤Re3≤180其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3＝(Nx3-Ny3)×d3[nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3＞Ny3＞Nz3。
2. 根据权利要求1的椭圆偏振器，其中所述笫三光学各向异性层还满足下面要求[5]和[6][5] 5(KRth3"00[6] 0. 5<Rth3/Re3<3. 5其中Rth3是指沿第三光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且由Rth3={(Nx3+Ny3)/2-Nz3} x d3 [nm]定义。
3. 椭圆偏振器，其包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层和笫四光学各向异性层且以该顺序进行叠合，其中第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 5(KRel"00其中Rel是指笫一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) xdl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3][2] (KRe2"0[3] -50(KRth2<-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) x d2[nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [服]定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;第三光学各向异性层满足下面要求[4][4] 100<Re3<180其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3=(Nx3-Ny3) xd3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3-Nz3;和第四光学各向异性元件满足下面要求[12]和[13][12] (KRe4"0[13] 100<Rth4<400其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) x d4[nm]和Rth4-{(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]定义，其中d4是指第四光学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚度方向关于550認波长光的主折射率，且Nx4^Ny4〉Nz4。
4. 根据权利要求1的椭圆偏振器，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 5(KRel"00。
5. 根据权利要求1至4中任一项的椭圆偏振器，其中所述第二光学各向异性层包含垂直取向的液晶膜，该膜通过将表现出正的单轴性的液晶组合物以垂直取向且同时该组合物处于液晶态来进行取向和固定而制得。
6. 根据权利要求5的椭圆偏振器，其中所述表现出正的单轴性的液晶组合物包含具有氧杂环丁基的侧链液晶聚合物。
7. 根据权利要求1至6中任一项的椭圆偏振器，其中所述第一和第三光学各向异性层各包含热塑性塑料，该热塑性塑料含有聚碳酸酯树脂或环烯烃聚合物树脂。
8. 根据权利要求3至7中任一项的椭圆偏振器，其中所述第四光学各向异性层是由选自如下聚合物中的至少一种类型的材料形成的层，所述聚合物例如液晶化合物、三乙酰基纤维素、环烯烃聚合物、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺。
9. 根据权利要求1至8中任一项的椭圆偏振器，其中所述第三光学各向异性层还满足下面要求[10]〖10] 0. 7<Re3 (450)/Re3 (590) ". 05其中Re3 (450)和Re3 (590)分别是指第三光学各向异性层的平面内关于450 nm和590 nm波长光的延迟值。
10. 根据权利要求1至9中任一项的椭圆偏振器，其中对第一偏振器和第一光学各向异性层进行排布，使得前者的吸收轴垂直或平行于后者的慢轴。
11. 根据权利要求1至10中任一项的椭圆偏振器，其中在第一偏振器的吸收轴和第三光学各向异性层的慢轴之间形成的角定义为"p"时，p满足40。^p^50。。
12. 根据权利要求1至11中任一项的椭圆偏振器，其中所述第一偏振器具有承栽层，该层在厚度方向的延迟Rth大于0。
13. 垂直取向型液晶显示装置，其至少包含第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，在未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[1][1] 5(KRel"00其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) xdl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550訓波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl >Nyl;所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3][2] (KRe2"0[3] -500 <Rth2<-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2[簡]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} xd2 [nm]定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;所述第三光学各向异性层满足下面要求[4][4] 10(KRe3<180其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3=(Nx3-Ny3) xd3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3〉Nz3;和所述第五光学各向异性层满足下面要求[7][7] 10(KRe5<180其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re5-(Nx5-Ny5) xd5 [nm]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nra波长光的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于55Qnm波长光的主折射率，且Nx5>Ny5=Nz5。
14. 根据权利要求13的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第三光学各向异性层还满足下面要求[5]和[6]且所述第五光学各向异性层还满足下面要求[8]和[9]:[5] 5(KRth3<600[6〗0. 5<Rth3/Re3". 5[8] 5(KRth5"00[9〗0. 5<Rth5/Re5<3, 5其中Rth3是指沿第三光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且由Rth3={(Nx3+Ny3)/2-Nz3} x d3 [nm]定义，以及Rth5是指沿第五光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且由Rth5={(Nx5+Ny5)/2-Nz5) x d5 [nm]定义。
15. 垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光学各向异性层、第一光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，在未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 5(KRel<500其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) xdl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl^Nyl;所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3][2] (KRe2"0[3] -500 <Rth2<-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) x d2[nm]和Rth2-{(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm〗定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;所述第三光学各向异性层满足下面要求[4]至[6][4] 100<Re3<180[5] 5(KRth3"00[6] 0. 5<Rth3/Re3<: 3. 5其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3-(Nx3-Ny3) xd3 [訓]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550認波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3〉Ny3〉Nz3;和所述第五光学各向异性层满足下面要求[7]至[9][7] 100<Re5<180[8] 5(KRth5"00[9] 0. 5<Rth5/Re5". 5其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re5=(Nx5-Ny5) xd5 [該]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5。
16.垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、第四光学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，在未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[1〗[1] 50<Rel<500其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) xdl [mn]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nra波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl〉Nzl〉Nyl;所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3]〖2] (KRe2"0[3] -50(KRth2<-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2=(Nx2-Ny2) xd2[nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm]定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nra波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;所述第三光学各向异性层满足下面要求[4][4] 10(KRe3"80其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3=(Nx3-Ny3) xd3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3>Ny3=Nz3;所述第四光学各向异性层满足下面要求[12]和[13][12] (KRe4"0[13〗100<Rth4<400其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) x d4[nm]和Rth4={(Nx4+Ny4)/2-Nz4} xd4 [nm]定义，其中d4是指第四光学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx4 > Ny4〉Nz4;和所述第五光学各向异性层满足下面要求[7][7] 100<Re5《180其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re5-(Nx5-Ny5) xd5 [認]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于550mn波长光的主折射率，且Nx5>Ny5=Nz5。
17. 根据权利要求16的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[l][1] 5(KRel< 300。
18. 垂直取向型液晶显示装置，其包含至少第一偏振器、第二光学各向异性层、第三光学各向异性层、第四光学各向异性层、垂直取向型液晶单元、第五光学各向异性层、第一光学各向异性层和第二偏振器且以该顺序排布，所述液晶单元包含一对基板和置于其间的电极和液晶分子，未施加电压时这些液晶分子垂直于基板取向，其中所述第一光学各向异性层满足下面要求[l][1〗5(KRel<300其中Rel是指第一光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Rel-(Nxl-Nyl) xdl [nm]定义，其中dl是指第一光学各向异性层的厚度，Nxl和Nyl是指第一光学各向异性层的平面内关于550nffl波长光的主折射率，Nzl是指沿第一光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nxl>Nzl >Nyl;所述第二光学各向异性层满足下面要求[2]和[3][2] (KRe2"0[3] -500 <Rth2《-30其中Re2和Rth2分别是指第二光学各向异性层的平面内和沿第二光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re2-(Nx2-Ny2) xd2[nm]和Rth2={(Nx2+Ny2)/2-Nz2} x d2 [nm]定义，其中d2是指第二光学各向异性层的厚度，Nx2和Ny2是指第二光学各向异性层的平面内关于550nra波长光的主折射率，Nz2是指沿第二光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nz2〉Nx2 > Ny2;所述第三光学各向异性层满足下面要求[4][4] 10(KRe3<180其中Re3是指第三光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re3=(Nx3-Ny3) xd3 [nm]定义，其中d3是指第三光学各向异性层的厚度，Nx3和Ny3是指第三光学各向异性层的平面内关于550認波长光的主折射率，Nz3是指沿第三光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx3>Ny3=Nz3;所述笫四光学各向异性层满足下面要求[12]和[13][12] (KRe4"0[13] 100<Rth4<400其中Re4和Rth4分别是指第四光学各向异性层的平面内和沿第四光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re4-(Nx4-Ny4) x d4[nm〗和Rth4-{(Nx4+Ny4)/2-Nz4} x d4 [nm]定义，其中d4是指笫四光学各向异性层的厚度，Nx4和Ny4是指第四光学各向异性层的平面内关于550認波长光的主折射率，Nz4是指沿第四光学各向异性层的厚度方向关于550nm波长光的主折射率，且Nx4 > Ny4〉Nz4;和所述第五光学各向异性层满足下面要求[7][7] 10(KRe5"80其中Re5是指第五光学各向异性层的平面内的延迟值，并且由Re5-(Nx5-Ny5) xd5 [nm]定义，其中d5是指第五光学各向异性层的厚度，Nx5和Ny5是指第五光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz5是指沿第五光学各向异性层的厚度方向关于5S0nin波长光的主折射率，且Nx5〉Ny5-Nz5。
19. 根据权利要求17或18的垂直取向型液晶显示装置，其还包含在垂直取向型液晶单元和第五光学各向异性层之间的满足下面要求[14]和[15]的第六光学各向异性层[14] (KRe6"0[15] 100<Rth6<400其中Re6和Rth6分别是指第六光学各向异性层的平面内和沿第六光学各向异性层厚度方向的延迟值，并且分别由Re6-(Nx6-Ny6) x d6[nm]和Rth6={(Nx6+Ny6)/2-Nz6} x d6 [nm]定义,其中d6是指第六光学各向异性层的厚度，Nx6和Ny6是指第六光学各向异性层的平面内关于550nm波长光的主折射率，Nz6是指沿第六光学各向异性层的厚度方向关于550mn波长光的主折射率，且Nx6 > Ny6〉Nz6。
20. 根据前述权利要求13至19中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第二光学各向异性层包含垂直取向的液晶膜，该膜通过将表现出正的单轴性的液晶组合物以垂直取向且同时该组合物处于液晶态来进行取向和固定而制得。
21. 根据权利要求20的垂直取向型液晶显示装置，其中所述表现出正的单轴性的液晶组合物包含具有氧杂环丁基的侧链液晶聚合物。
22. 根据权利要求13至21中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第一、第三和第五光学各向异性层各包含热塑性聚合物，该热塑性聚合物含有聚碳酸酯树脂或环烯烃聚合物树脂。
23. 根据权利要求13至22中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第四光学各向异性层是由选自如下聚合物中的至少一种类型的材料形成的层，所述聚合物例如液晶化合物、三乙酰基纤维素、环烯烃聚合物、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺。
24. 根据权利要求13至23中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第三光学各向异性层还满足下面要求[IO][10] 0. 7<Re3 (450)/Re3 (590) ". 05其中Re3 (450)和Re3 (590)分别是指第三光学各向异性层的平面内相对于450 nm和590 nm波长光的延迟值。
25. 根据权利要求13至24中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第五光学各向异性层还满足下面要求[ll][11] 0. 7<Re5 (450)/Re5 (590) <1. 05其中Re5 (450)和Re5 (590)分别是指第五光学各向异性层的平面内相对于450 nm和590 nm波长光的延迟值。
26. 根据权利要求13至25中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中对第一偏振器和第一光学各向异性层进行排布，使得前者的吸收轴垂直或平行于后者的慢轴。
27. 根据权利要求13至26中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中对第三光学各向异性层和第五光学各向异性层进行排布，使得前者的慢轴垂直于后者的慢轴。
28. 根据权利要求13至27中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中在第一偏振器的吸收轴和第三光学各向异性层的慢轴之间形成的角定义为"p"并且第二偏振器的吸收角和第五光学各向异性层的慢轴之间形成的角定义为"q"时，p满足40。 < p < 50°且q满足40° < q < 50°。
29. 根椐权利要求13至28中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述第一和第二偏振器各自具有承载层，该层在厚度方向的延迟Rth大于0。
30. 根据权利要求13至29中任一项的垂直取向型液晶显示装置，其中所述垂直取向型液晶单元的一对基板之一是具有反射和透射功能的基板。
全文摘要
提供了具有优异视角特性的椭圆偏振器，其包含至少第一偏振器、第一光学各向异性层、第二光学各向异性层和第三光学各向异性层且以该顺序进行叠合，其中第一光学各向异性层满足[1]50≤Re1≤500，第二光学各向异性层满足[2]0≤Re2≤20和[3]-500≤Rth2≤-30，和第三光学各向异性层满足[4]100≤Re3≤180，其中Re和Rth是指各个光学各向异性层在平面内和沿厚度方向的延迟值。
文档编号G02F1/1335GK101568859SQ200780047988
公开日2009年10月28日 申请日期2007年10月30日 优先权日2006年11月17日
发明者上坂哲也, 池田哲 申请人:新日本石油株式会社