專利名稱：液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于顯示對比度、灰度和顯示色的視角特性得到改善的TN型液晶顯示元件。
液晶顯示器具有低電壓驅(qū)動、重量輕、成本低等特點，因此廣泛地被用來作為筆記本電腦、便攜式電子裝置、便攜式電視的顯示器。其中，使用TN(Twisted Nematic)型液晶的TFT(Thin Film Transistor)-LCD(Liquid Crystal Display)具有高精細、高畫質(zhì)、高速應(yīng)答性等特點，逐漸地用來作為代替陰極射線管的高性能顯示器。但是，與陰極射線管比較，使用TN型液晶的顯示器有一個很大的缺點，即存在顯示的視角依存性。所謂視角依存性是指從斜的角度看顯示器時，顯示性能(對比度、灰度)低下。這是由于使用具有光學(xué)各向異性的液晶和偏振光片等部件而引起的，是LCD中通常存在的問題，對于旨在實現(xiàn)高品質(zhì)的顯示的TN-TFT-LCD來說，這種視角依存性的問題比起其它顯示方式更加突出。例如，TFT-LCD的重要用途之一是液晶電視，而液晶電視從不同的視角觀看時有輕微的顏色變化和明暗變化，給人視覺帶來不舒服的感覺。另外，在需要大面積顯示的場合，對于畫面上不同的位置觀看的角度是不一樣的，因此在畫面的中央和周邊不能獲得同樣的顯示。
正常白色的LCD，在非選擇時光透過，在施加選擇電壓時遮光，以這種方式進行顯示。液晶顯示器的視角依存性主要是由于驅(qū)動用TN液晶盒中的液晶取向而引起的，特別是在很大程度是取決于光被遮住的顯示狀態(tài)的液晶取向形態(tài)。因此，為了補償視角，可以從選擇電壓施加時(黑顯示時)的液晶的取向形態(tài)著手，補償片只要具有消除液晶的取向形態(tài)的折射率各向異性的效果即可。黑顯示時的驅(qū)動用液晶盒的液晶取向的特點可以舉出下面的二點①液晶分子大致垂直于電極基板取向，由于基板的錨固效果，在基板附近液晶分子形成接近于均質(zhì)取向的取向。即，液晶的指向矢不是一樣的，該指向矢相對于盒基板的傾角在膜厚方向上連續(xù)地變化。
②由于基板的錨固作用的影響，殘留有螺旋取向的影響。通過大幅度地增大黑顯示時的外加電壓，可以使液晶分子大致完全垂直于基板取向，使螺旋取向的螺旋消失。但是，在實用的外加電壓范圍內(nèi)，不可能完全消除螺旋取向。
以往，例如在特開平8-50206、特開平8-334621、特開平9-61624和特開平9-26572等中公開了從驅(qū)動用液晶盒的取向形態(tài)入手、用于改善視角的補償膜。這些補償膜的共同點是，液晶盒中的液晶分子是棒狀的，采用了負的單軸性材料。
其中，特開平8-50206和特開平8-34621從上述①的觀點考慮，提出了利用圓盤狀液晶的混合取向、將該取向固定化的補償膜。但是，該補償膜沒有考慮上述②的螺旋的影響，該補償膜的性能有一定限制。
另外，特開平9-61624通過將若干個薄膜疊層，產(chǎn)生偽螺旋的效果。但是，驅(qū)動用液晶盒中的液晶連續(xù)地螺旋，并且指向矢的傾角連續(xù)地變化，對此，采用疊層的方法得到的多層型補償膜，螺旋、指向矢的傾角都不得不變成不連續(xù)的，因此性能上有限制。另外，多層化的工藝十分復(fù)雜，在制造上存在很多問題。
特開平9-26572中公開了具有螺旋取向的圓盤狀液晶的補償膜，該補償膜具有螺旋取向，并且具有圓盤狀液晶的指向矢在膜面上的投影矢量的大小在膜厚方向上變化的取向。這種補償膜基本上滿足了上述①和⑦的要件，根據(jù)該文獻的記載，這種補償膜發(fā)揮了以往所沒有的補償效果。
一般地說，使用上述補償膜進行視角補償時，為了獲得充分的補償效果，必須實現(xiàn)驅(qū)動用液晶盒與該補償膜的最優(yōu)化。在不能形成最優(yōu)化的情況下，即使是上述①和②的要件大體平衡的理想的補償膜，也不能充分發(fā)揮補償效果。即，在驅(qū)動用液晶盒、補償膜中的液晶的取向結(jié)構(gòu)以及液晶盒與補償膜的相對配置沒有達到最優(yōu)化的情況下使用時，反而有可能導(dǎo)致LCD的顯示性能惡化。
綜上所述，目前，以廣視角為特征的TN型LCD的開發(fā)取得了顯著進展，但還未研制出具有令人滿意的性能的液晶顯示元件。
本發(fā)明的目的是，解決上述問題，通過使TN型驅(qū)動用液晶盒和補償用光學(xué)薄膜達到最優(yōu)化，提供以往所沒有的寬視角液晶顯示元件。
即，本發(fā)明的第1發(fā)明是液晶顯示元件，其特征是，在被上、下一對偏振片夾持的TN型驅(qū)動用液晶盒上至少配置一片補償膜，該補償膜配置在該液晶盒與上偏振片或下偏振片之間的任一方或兩方，所述的補償膜作為絕對值具有5-90度的消光軸角度，并且作為絕對值具有0.5-10度施光角，該消光軸角度與該施光角的符號彼此相反，該配置條件是使補償膜的偽進相軸矢量與該液晶盒的距補償膜較近一側(cè)的電極基板的容易軸矢量配置成-30～+30度的范圍或+150～+210度的范圍。
另外，本發(fā)明的第2發(fā)明是上述本發(fā)明第1發(fā)明所述的液晶顯示元件，其特征是，在驅(qū)動用液晶盒與上、下偏振片之間分別各配置一片補償膜，形成上偏光片/上側(cè)補償膜/驅(qū)動用液晶盒/下側(cè)補償膜/下偏光片的結(jié)構(gòu)配置，上側(cè)補償膜的進相軸矢量與該液晶盒的上電極基板的容易軸矢量所形成的角度、和下側(cè)補償片的進相軸矢量與下電極基板的容易軸矢量形成的角度相等配置。
此外，本發(fā)明的第3發(fā)明是上述本發(fā)明的第1和第2發(fā)明所述的液晶顯示元件，其特征是，補償膜形成這樣一種螺旋取向結(jié)構(gòu)，即圓盤狀液晶的指向矢在膜平面上的投影矢量的大小在薄膜厚度方向上是變化的。
發(fā)明的實施方案下面進一步詳細說明本發(fā)明。
首先說明本發(fā)明中使用的補償膜。該補償膜具有下述光學(xué)參數(shù)，即作為絕對值具有5-90度的消光軸角度，并且作為絕對值具有0.5-10度的施光角，該消光軸角度與該施光角的符號彼此相反。本發(fā)明中使用的補償膜只要滿足上述光學(xué)參數(shù)的條件即可，沒有特別的限制。關(guān)于這些光學(xué)參數(shù)將在下文中詳細說明。
作為上面所述的補償膜，在本發(fā)明中，特別優(yōu)先選用圓盤狀液晶的指向矢在膜平面上的投影矢量在厚度方法上變化并且具有螺旋取向結(jié)構(gòu)的補償膜。

圖1中示意地表示出該補償膜的取向結(jié)構(gòu)。
圖1(a)中的箭頭是圓盤狀液晶的指向矢。圓盤狀液晶的指向矢本來是沒有前后區(qū)別的單位矢量，為了說明取向結(jié)構(gòu)，用單向箭頭的矢量表示。箭頭是從圖1(a)的B界面轉(zhuǎn)向A界面。A界面是該指向矢相對于界面形成更大角度的一側(cè)的界面，B界面是另外一個界面。通常，A界面相當于與后面所述的取向基板連接的界面。
圖1(b)表示該指向矢在膜面上的投影矢量。首先，本發(fā)明中使用的補償膜，為了形成如圖1(a)所示的螺旋結(jié)構(gòu)，投影矢量的方向隨著膜厚方向的深度而旋轉(zhuǎn)。另外，在該補償膜中，在膜厚方向上指向矢相對于膜面的傾角是變化的，因此投影矢量的大小在膜厚方向上也是變化的。投影矢量的大小較大的一側(cè)是B界面?zhèn)龋^小的一側(cè)是A界面?zhèn)?。該補償膜中液晶的螺旋方向，是根據(jù)從B界面一側(cè)看沿哪一個方向從B界面?zhèn)认駻界面?zhèn)刃D(zhuǎn)來定義的。在本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向時，定義為右螺旋，反時針方向時，定義為左螺旋。
下面進一步詳細說明具有上述取向結(jié)構(gòu)的補償膜。該補償膜由至少具有手性的圓盤狀向列相的液晶材料形成。
根據(jù)C.Destrade的意見，圓盤狀液晶根據(jù)其分子的取向秩序可以分類成ND相(discotic nematic)、Dho相(hexagonal ordered columnar phase)、Dhd相(hexagonal disordered columnar phase)、Drd相(rectangular disordered columnar phase)、Dob相(oblique columnar phase)(參見C.Destrade et al.Mol.Cryst.Liq.Cryst.106，121(1984))。在本發(fā)明中，在液晶狀態(tài)下首先使圓盤狀液晶按所希望的結(jié)構(gòu)取向。因此，作為液晶材料，至少具有手性圓盤狀向列相的該液晶是必不可少的成分。所述的手性圓盤狀向列相是給圓盤狀向列相賦予螺旋結(jié)構(gòu)的液晶相。作為液晶相完全不具有手性圓盤狀向列相、具有上述柱狀相(Dho相、Dhd相、Dob相或其中加入螺旋結(jié)構(gòu)的相)的圓盤狀液晶由于分子間的有序度高，很難獲得均一的取向。
另外，本發(fā)明中使用的補償膜，優(yōu)先選用通過光交聯(lián)進行固定化工序的補償膜。從光學(xué)性能的角度考慮，采用光交聯(lián)進行固定化工序不是必不可少的，但是，為了使補償膜中的圓盤狀液晶的取向不容易由于熱或外力而變得紊亂，在實用上最好是選用經(jīng)過固定化工序的補償膜。
但是，采用光交聯(lián)的固定化工序本身也有可能伴隨產(chǎn)生取向結(jié)構(gòu)的紊亂。因此，最好是在得到目的螺旋取向結(jié)構(gòu)后進行冷卻操作，然后再采用光交聯(lián)進行固定化。通過冷卻操作，可以獲得圓盤狀液晶的流動性較低的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下進行后續(xù)的光交聯(lián)固定化工序，可以防止由于光交聯(lián)而引起的取向紊亂。
另外，從液晶材料的角度考慮，在比手性圓盤狀向列相更低的溫度區(qū)域具有柱狀相和/或結(jié)晶相的材料更為適宜。使用這樣的圓盤狀液晶材料時，在手性圓盤狀向列相中形成均一的螺旋取向后，迅速進行冷卻操作，手性圓盤狀向列相的取向不會紊亂，可以使液晶的流動性顯著地喪失。通過這種操作可以防止由于光交聯(lián)而引起的取向紊亂。
作為構(gòu)成具有上述性質(zhì)的液晶材料的圓盤狀液晶，至少具有表現(xiàn)液晶相的部分(稱為中源)，具有光聚合性的例如丙烯基或甲基丙烯基、以及誘發(fā)螺旋取向的手性取代基。中源、光聚合性取代基和手性取代基可以存在于一個圓盤狀液晶分子內(nèi)，也可以分別存在于不同的液晶分子中。另外，光聚合性取代基和手性取代基不一定必須存在于圓盤狀液晶分子內(nèi)。后者的典型例子是由不具有聚合性取代基的圓盤狀液晶、光聚合性化合物例如不顯示液晶性的通常的丙烯酸單體、以及具有手性取代基的旋光性化合物構(gòu)成的組合物，作為組合物具有上述的性質(zhì)。
供本發(fā)明用的液晶材料，必須含有下列物質(zhì)作為主要構(gòu)成成分①具有手性取代基和光聚合性取代基的圓盤狀液晶；②至少由具有手性取代基的圓盤狀液晶和具有光聚合性取代基的圓盤狀液晶構(gòu)成的組合物；③至少由不具有手性取代基和聚合性取代基的圓盤狀液晶、光聚合性化合物以及具有手性取代基的旋光性化合物構(gòu)成的組合物；④至少由具有手性取代基的圓盤狀液晶和光聚合性化合物構(gòu)成的組合物；⑤至少由具有聚合性取代基的圓盤狀液晶和具有手性取代基的旋光性化合物構(gòu)成的組合物。
下面舉例說明可供本發(fā)明用的圓盤狀液晶，但本發(fā)明不受這些例子的限制。
化1

在上述通式(I)、(II)和(III)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6是選自下列A組、B組和C組中的取代基。但是，上述①、②、④、⑤中所述的液晶材料中至少含有1種至少具有選自A組和/或C組中的1種或幾種取代基的由上述通式(I)、(II)或(III)表示的圓盤狀液晶。另外，上述③所述的液晶性材料中至少含有1種具有選自B組的1種或幾種取代基的由通式(I)、(II)或(III)表示的圓盤狀液晶。
化2
式中，m是2-14是整數(shù)，優(yōu)選的是2-8的整數(shù)，X是H或CH3。
化3
化4
式中，CnH2n+1是直鏈或支鏈的烷基，n是1以上、18以下的整數(shù)，優(yōu)選的是3以上、14以下的整數(shù)，k是1、2或3。
化5
化6
式中，*表示不對稱碳原子，1是2以上、9以下的整數(shù)。
更具體地說，可以例舉出下面的化合物類。
由下列化合物構(gòu)成的組合物在上述通式(I)中，R1-R6全體由化7
(式中x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù)，1是2以上、9以下的整數(shù))表示的化合物(通過2種以上取代基的導(dǎo)入反應(yīng)得到的生成物通常是各取代基的導(dǎo)入位置和比例不同的各分子的混合物，上述表示是用構(gòu)成1摩爾同一化合物的各單位的平均摩爾數(shù)表示的，以下相同)；上述通式(I)中，R1-R6全體由化8
(式中，x+y+2z＝6.0，x＞1.0，0＜z≤1.0(摩爾組成比)，n是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù))表示的化合物；上述通式(I)中，R1-R6全體由化9
(式中，x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù))表示的化合物；
上述通式(I)中，R1-R6分別是化10
(式中，m是2以上、14以下的整數(shù))的化合物；以及R1-R6分別是化11
(式中，1是2以上、9以下的整數(shù))的化合物。
由下列化合物構(gòu)成的組合物在上述通式(II)中，R1-R6全體由化12
(式中x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù)，1是2以上、9以下的整數(shù))表示的化合物；
上述通式(II)中，R1-R6全體由化13
(式中，x+y+2z＝6.0，x＞1.0，0＜z≤1.0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù)，第3取代基形成連接基)表示的化合物；上述通式(II)中，R1-R6全體由化14
(式中，x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù))表示的化合物；
上述通式(II)中，R1-R6分別是化15
(式中，m是2以上、14以下的整數(shù))的化合物；以及R1-R6分別是化16
(式中，1是2以上、9以下的整數(shù))的化合物。
由下列化合物構(gòu)成的組合物在上述通式(III)中，R1-R6全體由化17
(式中x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù)，1是2以上、9以下的整數(shù))表示的化合物；上述通式(III)中，R1-R6全體由化18
(式中，x+y+2z＝6.0，x＞1.0，0＜z≤1.0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù))表示的化合物；上述通式(III)中，R1-R6全體由化19
(式中，x+y+z＝6.0，x＞1.0，z＞0(摩爾組成比)，m是2以上、14以下的整數(shù)，n是2以上、18以下的整數(shù))表示的化合物；上述通式(III)中，R1-R6分別是化20
(式中，m是2以上、14以下的整數(shù))的化合物；以及R1-R6分別是化21
(式中，1是2以上、9以下的整數(shù))的化合物。
其中，在使用雙官能性取代基的場合，所得到的圓盤狀液晶形成中源間連接的低聚物組合物或聚合物組合物。
另外，上述液晶中的手性取代基成分的對映性沒有特別的限制，可以是S體也可以是R體。S體和R體形成相反方向的螺旋，可以根據(jù)用途任意選擇其中一種。S體和R體也可以摻混，無論哪一方相對于另一方必須是過剩存在。S體與R體兩者等量時，不能得到螺旋取向。另外，手性取代基成分的量與螺旋的大小大致存在比例關(guān)系，通過控制手性取代基的量，可以得到具有所希望的螺旋角度的螺旋取向。
在本發(fā)明中，可以將單獨1種或2種以上的上述圓盤狀液晶作為液晶性材料的構(gòu)成成分。
另外，本發(fā)明中使用的圓盤狀液晶性材料中，除了上述圓盤狀液晶外還含有光引發(fā)劑。光引發(fā)劑沒有特別的限制，通?？梢允褂孟铝谢衔铩?br> 例如芐基、苯甲?；选⒈脚家虍惗∶?、苯偶因丙基醚、二苯甲酮、苯酰苯甲酸、苯酰苯甲酸甲酯、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、芐基甲基縮酮、安息香酸二甲氨基甲酯、2-正丁氧基乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯、對二甲氨基苯甲酸異戊酯、3，3’-二甲基-4-甲氧基三苯甲酮、甲基苯甲?；姿狨ァ?-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2-芐基-2-二甲氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環(huán)已基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-氯噻惡烷酮、2，4-二乙基噻惡烷酮、2，4-二異丙基噻惡烷酮、2，4-二甲基噻惡烷酮、異丙基噻惡烷酮、1-氯-4-丙氧基噻惡烷酮等。這些光引發(fā)劑可以單獨使用，也可以2種以上混合使用。
但是，添加光引發(fā)劑時，必須保證液晶性材料的液晶性不致喪失。相對于圓盤狀液晶來說，光引發(fā)劑的添加量一般是0.2-10％(重量)，優(yōu)選的是0.5-6％(重量)，最好是1-6％(重量)。少于0.2％(重量)時，交聯(lián)反應(yīng)進行不充分，反之，超過10％(重量)時，液晶性有可能喪失。除了光引發(fā)劑外，在不損害本發(fā)明效果的范圍內(nèi)還可以添加敏化劑。
為了使用上述圓盤狀液晶性材料獲得螺旋結(jié)構(gòu)固定化的補償膜，可以進行下面所述的各個工序。
在本發(fā)明中，為了形成液晶材料的膜并使之取向，需要使用基板(以下稱之為取向基板)。在制造補償膜時使用的取向基板，為了規(guī)定基板界面處的液晶的指向矢，最好是選用具有各向異性的基板。在取向基板完全不能規(guī)定液晶傾斜方向的場合，薄膜面內(nèi)難以得到均一的取向。
具體地說，上述取向基板最好是具有下面所述面內(nèi)各向異性的基板，例如聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酰胺、聚醚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚縮醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纖維素系塑料、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等塑料薄膜基板和單向拉伸薄膜基板；表面上帶有窄縫狀溝的鋁、鐵、銅等金屬基板；將表面腐蝕加工成狹長的切口的含堿玻璃、硼硅酸玻璃、燧石玻璃等玻璃基板。
在本發(fā)明中，還可以使用對上述基板進行親水化處理或疏水化處理等表面處理的各種基板。另外，也可以使用對上述塑料薄膜基板進行了磨擦處理的磨擦塑料薄膜基板，或者具有經(jīng)過磨擦處理的塑料膜例如磨擦聚酰亞胺膜、磨擦聚乙烯醇膜等的上述各種基板，以及具有氧化硅傾斜蒸鍍膜的上述各種基板。
在上述各種取向基板中，特別優(yōu)選的基板可以舉出具有磨擦聚酰亞胺膜的基板、磨擦聚酰亞胺基板、磨擦聚醚醚酮基板、磨擦聚醚酮基板、磨擦聚醚砜基板、磨擦聚苯硫醚基板、磨擦聚對苯二甲酸乙二醇酯基板、磨擦聚萘二甲酸乙二醇酯基板、磨擦聚芳酯基板、纖維素系塑料基板。
在本發(fā)明中，將上述液晶材料涂布在上述取向基板上，然后經(jīng)歷均一取向過程、固定化過程。
液晶材料的涂布，可以使用將該材料溶解在各種溶劑中形成的液晶材料溶液，或者使用熔融狀態(tài)的該液晶材料。從生產(chǎn)工藝的角度考慮，最好是采用將液晶材料溶解在溶劑中的溶液進行溶液涂布。
下面說明溶液涂布。
溶液可根據(jù)液晶材料的種類選擇，通?？梢允褂寐确?、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、鄰二氯苯等鹵代烴類；苯酚、對氯苯酚等酚類；苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯等芳香族烴類；丙酮、乙酸乙酯、叔丁醇、丙三醇、乙二醇、三乙二醇、乙二醇一甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、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、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈、丁腈、二硫化碳等以及它們的混合溶劑。
溶液的濃度取決于該液晶材料的溶解性和最終要求達到的補償膜的膜厚，不能一概而論，通常是1-60％(重量)，優(yōu)選的是3-40％(重量)。另外，只要不損害本發(fā)明的效果，為了提高溶液的涂布性，還可以在溶液中添加表面活性劑。
將上述液晶性材料溶液涂布在取向基板上的方法，可以采用旋涂法、輥涂法、印刷法、浸漬提取法、幕式淋涂法等。
涂布后除去溶劑，在基板上形成膜厚均一的液晶材料層。除去溶劑的條件沒有特別的限制，只要能大致除去溶劑且該液晶性材料層不致流動或流失即可，通?？梢圆捎迷谑覝叵嘛L(fēng)干、在熱板上干燥、在干燥爐中干燥、噴吹熱風(fēng)等方法除去溶劑。
該涂布、干燥工序的首要目的是，在基板上均一地形成液晶材料的層，該液晶材料的層還沒有形成均一的螺旋結(jié)構(gòu)。為了使液晶材料取向，隨后進行下面所述的熱處理。
熱處理是在顯示液晶材料的手性圓盤狀向列相的溫度或更高的溫度下進行。也就是說，有2種方法可供選擇，即按該液晶材料的手性圓盤狀向列相取向，或者在高于呈現(xiàn)液晶相的溫度范圍的溫度下形成各向同性液體狀態(tài)，然后降溫至呈現(xiàn)手性圓盤狀液晶相的溫度范圍。
熱處理的溫度取決于液晶材料，不能一概而論。如果是具有丙烯基等聚合性基團的材料，在取向過程中不宜進行熱聚合，因此通常是50-200℃，優(yōu)選的是80-170℃，最好是100-150℃。
使圓盤狀液晶充分地取向所需要的時間，對于不同的液晶材料是不一樣的，不能一概而論，通常是5秒至2小時，優(yōu)選的是10秒-40分鐘，最好是20秒-20分鐘。少于5秒時，該液晶材料層的溫度不足以升高到規(guī)定的溫度，取向可能不充分，反之，超過2小時時，生產(chǎn)率降低，也不可取。
采用上述方法可以得到在取向基板上具有均一的螺旋取向結(jié)構(gòu)的補償膜。隨后將所得到的膜連續(xù)供給采用光交聯(lián)進行固定化的工序。經(jīng)過熱處理得到的膜顯示出良好的光學(xué)性能，但加熱或施加很強的外力時，其取向有可能散亂，不能滿足實用要求。因此，對熱處理后的薄膜進行光交聯(lián)，這樣可以得到光學(xué)性能和強度俱佳的補償膜。另外，如上所述，最好是在光交聯(lián)之前進行冷卻操作。在剛熱處理之后，液晶材料具有流動性，如果直接供給光交聯(lián)反應(yīng)，熱處理所形成的螺旋取向結(jié)構(gòu)有可能變得雜亂。因此，在本發(fā)明中，為了使在具有流動性的液晶狀態(tài)下螺旋取向不會變亂并使之變成沒有流動性的狀態(tài)，最好是進行冷卻操作。通過冷卻操作可以顯著降低液晶的流動性，并且如上所述，最好是使用具有柱狀相和/或結(jié)晶相的液晶材料。但是在這種情況下，采用通常的冷卻操作時，出現(xiàn)了這些相，經(jīng)過熱處理得到的取向有可能被破壞。在這種場合，通過提高從液晶狀態(tài)下冷卻的速度，可以抑制這些相的出現(xiàn)。冷卻操作是，從熱處理氣氛降溫至室溫附近，其冷卻速度通常是100℃/分以上，優(yōu)選的是500℃/分以上，最好是1000℃/分以上。獲得上述冷卻速度的方法沒有特別的限制，可以在熱處理之后噴吹冷風(fēng)，或?qū)⑵渫度胨?，或者從熱處理爐中取出、加快冷卻速度等。通常，只要冷卻到室溫氛圍就足夠了，最好是至少降溫至從手性圓盤狀向列相轉(zhuǎn)變成高級相的轉(zhuǎn)變溫度以下。這里所說的轉(zhuǎn)變溫度，通常是指以十分緩慢的速度冷卻時發(fā)生從手性圓盤狀向列相轉(zhuǎn)變成高級相的相變溫度。另外，在單向轉(zhuǎn)變的液晶性很強，這樣的測定有困難的場合，是指在升溫時發(fā)生從高級相轉(zhuǎn)變成手性圓盤狀向列相的轉(zhuǎn)變溫度。
在光交聯(lián)時照射的光的波長沒有特別的限制，可以根據(jù)需要使用紫外線、可見光、紅外線(熱線)、電子束，通常使用紫外線。其光源可以舉出低壓水銀燈(殺菌燈、熒光化學(xué)燈、黑光燈)、高壓放電燈(高壓水銀燈、金屬鹵化物水銀燈)、短弧放電燈(超高壓水銀燈、氙燈、水銀氙燈)等。其中，由高壓水銀燈產(chǎn)生的紫外線是最常用的，完全可以適用于本發(fā)明。另外，在液晶材料中含有適當?shù)拿艋瘎┑膱龊匣蛘咴摬牧媳旧砭哂忻艋饔玫膱龊?，當然也可以使用可見光范圍的光源?br> 由上述光源照射的光量，取決于構(gòu)成液晶材料的圓盤狀液晶的種類、組成和光引發(fā)劑的添加量等，不能一概而論，通常是20-5000mJ/cm2，優(yōu)選的是50-3000mJ/cm2，最好是100-2000mJ/cm2。
光交聯(lián)反應(yīng)后可以不作任何處理，也可以用公知的方法加熱進行老化，以使少量殘留的未反應(yīng)聚合性基團反應(yīng)。老化處理通常是在60-200℃、優(yōu)選的是在80-160℃范圍內(nèi)進行。光照射后的薄膜流動性極小，因而不用擔心由于熱的影響而打亂螺旋取向結(jié)構(gòu)。
用上述方法制造的補償膜可以直接使用，也可以用透明樹脂等在其表面上涂覆。但是，在用于使圓盤狀液晶取向的取向基板缺乏透明性的場合以及雙折射性較大的場合，也可以從補償膜上剝離除去取向基板。另外，也可以將補償膜轉(zhuǎn)印到其它的光學(xué)性能較好的基板上。上述剝離和轉(zhuǎn)印可以采用公知的方法(例如特開平4-57017中所述的方法)進行。
本發(fā)明的液晶顯示元件主要由液晶盒、偏振光片和上述得到的補償膜構(gòu)成。只要使這些部件的光學(xué)參數(shù)和相互配置達到最優(yōu)化，就可以獲得充分的顯示性能。
下面，與驅(qū)動用盒相關(guān)聯(lián)說明補償膜的光學(xué)性質(zhì)和光學(xué)參數(shù)。
首先說明補償膜的適宜的膜厚。膜厚必須與圓盤狀液晶所具有的固有雙折射值相關(guān)聯(lián)進行控制。所述的固有的雙折射值(以下稱之為Δn)是指本補償膜所使用的圓盤狀液晶在極微小區(qū)域中具有的、垂直于指向矢方向的折射率(以下簡稱no)與平行于指向矢方向的折射率(以下簡稱ne)之差。上述折射率可以使用阿貝折射計測定。即使是補償膜中的圓盤狀液晶的折射率連續(xù)變化的結(jié)構(gòu)，利用阿貝折射計具有提供膜表面的界面附近的與折射率的關(guān)的信息的性質(zhì)，也可以求出該折射率。另外，也可以將液晶材料夾在兩片同樣界面的基板之間，使所有的圓盤狀液晶的指向矢朝著向膜的法線方向取向，通過測定這樣的試樣可以求出折射率。這樣得到的固有的雙折射值與補償膜的膜厚之積的絕對值通常是在40nm以上、600nm以下，優(yōu)選的是80nm以上、400nm以下，最好是100nm以上、300nm以下。低于40nm時，有可能幾乎不能改變液晶顯示器的視角特性，反之，超過600nm時，液晶顯示有可能產(chǎn)生不需要的著色。
本發(fā)明中使用的補償膜，不存在一般的光學(xué)各向異性薄膜中可以看到的嚴格意義上的消光位。這是由于本發(fā)明中使用的補償膜具有螺旋取向結(jié)構(gòu)，因而產(chǎn)生后面所述的施光角和施光分散。但是在本發(fā)明中，驅(qū)動用液晶盒與補償膜的相對位置關(guān)系十分重要。因此，為了規(guī)定該補償膜的面內(nèi)的方位，定義了偽消光軸。它可以按以下所述求出。首先，將補償膜夾在正交尼科耳的偏振光片之間，使補償膜在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)(圖2)。此時，薄膜的表面無論哪一面朝下均可。圖1(a)是A界面一側(cè)朝下配置。在這種配置下使補償膜旋轉(zhuǎn)時，透過光的Y值(分光透過率或?qū)Ψ瓷渎蔬M行視感度補正的值(JIS-Z8701))不是0的極小值大約每旋轉(zhuǎn)90度出現(xiàn)一次。在本發(fā)明中，在得到Y(jié)值的極小值的配置下，將與上或下偏振光片的透過軸或吸收軸一致的方向定義為補償膜的偽消光軸。該消光軸在補償膜面內(nèi)存在2個，一個定義為偽滯相軸，另一個定義為偽進相軸。
區(qū)別偽滯相軸與偽進相軸可以用具有適當?shù)难舆t值的各向異性元件進行。具體地說，可以通過使該各向異性元件的面內(nèi)的滯相軸方向與補償膜的2根偽消光軸中的任一方一致地重疊來加以區(qū)分。各向異性元件的延遲值沒有特別的限制，最好是具有與下面所述的補償膜表觀面內(nèi)延遲值相同的絕對值。具體的區(qū)別方法是，首先按圖3所示使上、下偏振光片形成正交尼科耳，該偏振光片的透過軸或吸收軸與補償膜的偽消光軸形成45度角配置。在該配置下，透過光的Y值比沒有該各向異性元件時小的場合，補償膜的偽滯相軸與該各向異性元件的滯相軸形成90度角。此時，補償膜的偽進相軸與該各向異性元件的滯相軸處于一致的方向。
下面說明補償膜的光學(xué)參數(shù)之一即表觀的面內(nèi)延遲值。該延遲值可以按下述方法求出。首先，在圖3中，使補償膜的偽滯相軸與各向異性元件的滯相軸正交，一系列地改變該各向異性元件的延遲值，測定Y值。測定的結(jié)果，以得到最小值時的該各向異性元件的延遲值的絕對值作為補償膜的表觀面內(nèi)延遲值。在上述測定時，作為該各向異性元件使用延遲值連續(xù)可變的貝萊克補償器和巴比涅索萊尤板。這樣得到的補償膜的表觀的面內(nèi)延遲值一般是5nm-100nm，優(yōu)選的是10nm-80nm，最好是20nm-60nm。
下面，為了使補償膜的消光軸的方向數(shù)值化，按以下所述定義消光軸角度。首先，在用于制造補償膜的取向基板上按下述定義取取向限制力矢量，以它作為基準。將該取向限制力矢量與后面定義的補償膜的偽進相軸矢量形成的角度定義為消光軸角度。
本發(fā)明中所述的取向限制力矢量，是指使該取向基板上不出現(xiàn)螺旋結(jié)構(gòu)的圓盤狀液晶按照指向矢的傾角在膜厚方向上變化那樣的取向(圖4(a))時面內(nèi)產(chǎn)生的進相軸方向。具體地說，對于圖4(a)的取向結(jié)構(gòu)中圓盤狀液晶的指向矢，求出該指向矢在膜平面上的投影矢量時，該投影矢量表示不取決于膜厚方向的某一個方向。該方向是取向限制力矢量(不考慮矢量的大小)。作為不出現(xiàn)螺旋結(jié)構(gòu)的圓盤狀液晶，在具有上述手性圓盤狀向列相的液晶材料中，可以使用置換成對應(yīng)于手性單元的外消旋單元的圓盤狀液晶或置換成其它適當?shù)姆鞘中詥卧膱A盤狀液晶。取向限制力矢量主要取決于取向基板的表面狀態(tài)，液晶種類的影響比較小。因此，對于測定取向限制力矢量使用的液晶沒有特別的限制。另外，在通過磨擦處理賦予取向用的基板以取向限制力的場合，取向限制力矢量與磨擦方向通常大致是一樣的。
其次，本發(fā)明中所述的進相軸矢量，是為了方便起見對上述偽進相軸加上頭和尾的區(qū)別而得到的矢量(不考慮矢量的大小)。如圖1(a)和(b)中所示，圓盤狀液晶的指向矢在膜平面上的投影矢量的方向以取向限制力矢量(通常位于A界面)為起點單調(diào)地變化。即，膜中的任意該指向矢，其投影矢量的方向位于取向限制力矢量與B界面上的投影矢量之間。而且，補償膜的進相軸矢量也同樣位于取向限制力矢量與B界面上的投影矢量的方位角之間。例如，在圖1(b)中，指向矢的投影矢量的所有矢量的前端都處于第三象限(與X軸形成的角度在180度和270度之間)，進相軸矢量也成為從原點指向第三象限的矢量。
進相軸矢量的方向也可以用其它的方法來區(qū)別。用于制造補償膜的液晶材料中含有手性單元，對于要使用的該液晶材料另外制備減少手性單元的材料。通過減少手性單元，減小了螺旋，因此進相軸矢量緩慢地靠近取向限制力矢量。另外，手性單元的量在零的極限，進相軸矢量與取向限制力矢量完全一致。這樣，可以不產(chǎn)生矛盾，通過賦予進相軸矢量以方向可以區(qū)別開。
上面定義的進相軸矢量與取向限制力矢量形成的角度就是本發(fā)明中所說的消光軸角度。從圖1(a)的B界面一側(cè)看膜，在B界面上的投影矢量經(jīng)過進相軸矢量旋轉(zhuǎn)到A界面上的取向限制力矢量時，如果旋轉(zhuǎn)方向是反時針方向，消光軸角度的符號為正，螺旋結(jié)構(gòu)是左螺旋。如果旋轉(zhuǎn)方向是順時針方向，消光軸角度的符號為負，螺旋結(jié)構(gòu)是右螺旋。圖1是左螺旋的例子。
這樣得到的消光軸角度的絕對值通常是5-90度，優(yōu)選的是10-75度，最好是15-45度。小于5度時，有可能與沒有螺旋結(jié)構(gòu)時同樣，只能得到不充分的補償性能。反之，大于90度時，顯示元件的正面的對比度有可能減小。另外，補償膜的消光軸角度的符號，對于右螺旋的驅(qū)動用盒最好是正，對于左螺旋的驅(qū)動用盒最好是負。
下面說明本發(fā)明中使用的補償膜的最大特征即施光角。本發(fā)明中使用的補償膜具有施光性，在表觀上具有施光角。該施光角定義為按下述方法得到的值。首先，將補償膜配置在2片偏振光片之間。這時偏振光片形成正交尼科耳。配置補償膜時使上述偽消光軸與偏振光片的透過軸平行或垂直。在這種配置下，以偏振光片配置為基準，只使上偏振光片旋轉(zhuǎn)，透過光的Y值達到最小值。在本發(fā)明中，將偏移上偏振光片的正交尼科耳條件的旋轉(zhuǎn)角度定義為表觀的施光角。通常，在不形成螺旋取向結(jié)構(gòu)的場合，在正交尼科耳條件下幾乎沒有透過光。因此，這種偏移可以看成是由于圓盤狀液晶形成的螺旋取向結(jié)構(gòu)使偏向面旋轉(zhuǎn)所致。但是，在本補償膜的光學(xué)參數(shù)范圍內(nèi)，與施光性同時還產(chǎn)生施光分散。因此，本發(fā)明中所述的施光性不是對于所有波長的光同樣使振動面旋轉(zhuǎn)。即，在產(chǎn)生最小的Y值的偏振光片配置中，該值不是零。這樣的施光角和施光分散，黑顯示時的驅(qū)動用液晶盒也有，因此產(chǎn)生光漏損。成為導(dǎo)致顯示對比度低下的原因之一。假定對于所有的波長同樣使偏光面旋轉(zhuǎn)，通過改變偏光片等部件的重合角度，有可能解決光漏損，但施光分散只改變單個部件的角度，不可能完全消除其影響。黑顯示時的驅(qū)動用液晶盒具有的施光分散，只能用具有螺旋取向結(jié)構(gòu)的補償膜加以抵消，用該補償膜可以改善驅(qū)動用液晶盒的視角特性。本發(fā)明中使用的補償膜的施光分散，由于施光角與施光分散相互關(guān)聯(lián)，以前面所述的表觀施光角來代表與該補償膜的施光性有關(guān)的特性。
在圖2中，該施光角從光源一側(cè)看(圖2中從下向上看)時，如果使上偏振光片從基準位置反時針旋轉(zhuǎn)，施光角的符號為正，如果順進針旋轉(zhuǎn)，其符號為負。可以在本發(fā)明中使用的補償膜的施光角的符號與上述消光軸角度的符號最好是彼此相反。在上述膜厚與雙折射的積比適宜的范圍大并且消光軸角度的絕對值比適宜的范圍小的膜中，該施光角的符號與消光軸角度的符號有時是相同的(波導(dǎo)效應(yīng))，這樣的膜不宜在本發(fā)明中使用。另外，在圖1中的A界面附近部分，即膜平面與指向矢所形成的角較大的部分中，螺旋結(jié)構(gòu)有助于消光軸角度的增大，而對于施光性不太有利。因此，在這種薄膜中，觀察膜厚方向全體的取向結(jié)構(gòu)時，在A界面附近的結(jié)構(gòu)起支配作用的場合，所觀察到的施光性減小。在使用施光性極小的補償膜的場合，即使該膜的消光軸角度具有有意義的值，另外具有明確的螺旋結(jié)構(gòu)，恐怕也得不到本發(fā)明的顯著的補償效果。
本發(fā)明中使用的補償膜的表觀施光角，其絕對值通常是0.5-10度，優(yōu)選的是1-7度，最好是1.5-5度。小于0.5度時，不能充分獲得螺旋的效果，反之，大于10度時，螺旋的影響過大，對于視角補償效果反而有可能產(chǎn)生不利的影響。另外，補償膜的施光角的符號，與對于黑顯示時的驅(qū)動用液晶盒測定的施光角的符號相反。該液晶盒的施光角的測定與補償膜的測定同樣，首先將該液晶盒夾在正交尼科耳的偏光片之間，此時，使下偏光片的透過軸與盒的下電極基板的容易軸平行，然后使上偏光片旋轉(zhuǎn)，找到透過光的Y值達到最小的配置。在該配置中，以從光源一側(cè)看的上偏光片的旋轉(zhuǎn)角度作為驅(qū)動用液晶盒的施光角。驅(qū)動用液晶盒與補償膜的最適宜的組合匯總于表1中。
表1
下面說明驅(qū)動用液晶盒、補償膜和偏光片的配置。
對于驅(qū)動用液晶盒，使用1片或幾片補償膜，優(yōu)先選擇使用1片或2片補償膜，最好是使用2片補償膜。從成本角度考慮，使用1片為宜，從顯示特性角度考慮，使用2片較為適宜。使用3片以上時，從成本考慮是不利的。另外，補償薄膜夾持在驅(qū)動用液晶盒與偏光片之間設(shè)置。
首先說明使用1片補償膜的情況。補償膜配置在偏光片與驅(qū)動用液晶盒之間、在該液晶盒的上側(cè)或下側(cè)。應(yīng)使補償膜的偽進相軸和驅(qū)動用液晶盒的靠近補償膜的一側(cè)的電極基板的容易軸方位達到最優(yōu)化。在這里，液晶盒基板的容易軸方位定義為矢量。容易軸是將電極基板界面上的液晶分子的指向矢投影到基板上的方向。與圓盤狀液晶同樣，驅(qū)動用液晶盒中的向列液晶的指向矢也沒有前后的區(qū)別。但是，在基板界面上，由于產(chǎn)生預(yù)傾斜，為了方便起見，必須給指向矢的投影矢量加上前后的區(qū)別。為此，如圖5所示，朝著液晶分子立起來的方向畫箭頭，將其定義為容易軸矢量(不考慮矢量的大小)。在對該驅(qū)動用液晶盒基板進行磨擦處理的場合，該矢量的方向通常與磨擦方向相對應(yīng)。該容易軸矢量與補償膜的偽進相軸所形成的角度通常是-30～+30度或+150～+210度。至于角度的符號，如果偽進相軸矢量靠近跟前，容易軸矢量在后面較遠處，在這種情況下觀察(補償膜位于盒上側(cè)的場合，從上偏光片觀察)，使容易軸矢量反時針方向旋轉(zhuǎn)時，將可以與進相軸矢量重合的場合定義為正。
將圖1的A界面?zhèn)仍O(shè)置成與驅(qū)動用液晶盒的電極基板鄰接的場合，該液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量所形成的角度通常是-30～+30度，優(yōu)選的是-25～+25度最好是-20～+20度。兩者所成的角度不在-30～+30度的范圍內(nèi)時，視角補償效果不充分，而且可能導(dǎo)致液晶顯示元件的對比度降低。
另一方面，將圖1的B界面?zhèn)仍O(shè)置成與驅(qū)動盒的電極基板鄰接的場合，驅(qū)動用液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量所形成的角度通常是+150～+210度，優(yōu)選的是+155～+205度，最好是+160～+200度。兩者所成的角度不在+150～+210度的范圍內(nèi)時，視角補償效果不充分，而且可能導(dǎo)致液晶顯示元件的對比度降低。
下面說明使用2片補償膜的場合。2片補償膜在驅(qū)動用液晶盒的上面和下面各設(shè)置1片，或者在該液晶盒的上側(cè)或下側(cè)疊層設(shè)置2片補償膜。
在驅(qū)動用液晶盒的上面和下面分開配置的場合，對于各個補償膜按照與上面所述的使用1片的場合同樣進行操作?？梢詫⑸?、下補償膜都配置成使其A界面?zhèn)扰c盒的電極基板連接，也可以將上、下補償膜都配置成使B界面?zhèn)扰c盒的電極基板連接。優(yōu)先選用后者，即配置成使B界面?zhèn)扰c該液晶盒的電極基板連接。另外，上述使用1片補償膜時對于驅(qū)動用液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量形成的角度的限制，對于上、下各膜同樣適用，最好是該角度上下大致相等。即，最好是上側(cè)的補償膜的偽進相軸矢量與上電極基板的容易軸矢量形成的角度和下側(cè)的補償膜的偽進相軸矢量與下電極基板的容易軸矢量所形成的角度相等。
將2片補償膜疊層使用時，視角擴大效果與上下分開設(shè)置時大致相等。配置時，首先按上述最適宜配置將2片膜分開設(shè)置在驅(qū)動用液晶盒的上面和下面。然后，使位于該液晶盒下側(cè)的補償膜不在膜面內(nèi)旋轉(zhuǎn)、膜的里和面不反轉(zhuǎn)、在上偏光片和上側(cè)的補償膜之間移動。這樣得到的配置，是將2片補償膜疊層情況下的最佳配置。當然，同樣也可以將2片膜在驅(qū)動用液晶盒的下側(cè)疊層。
在上面所述的配置中，最好的配置是，將2片補償膜在驅(qū)動用液晶盒的上、下各使用1片，并且使各膜的B界面?zhèn)?圖1)與該液晶盒的電極基板連接。下面更詳細地說明這種配置。如同上面所述的那樣，驅(qū)動用液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量所形成的角度應(yīng)當在以+180度為中心的±30度的范圍內(nèi)。通過配置成進一步限定的角度范圍內(nèi)，可以進一步發(fā)揮螺旋取向結(jié)構(gòu)的效果。即，在使用右螺旋的驅(qū)動用液晶盒時，該角度在+150～+179.5度，優(yōu)選的是+155～+179度，最好是+160～+178度。另外，在使用左螺旋的液晶盒時，該角度在+180.5～+210度，優(yōu)選的是+181～+205度，最好是+182～+200度。在這里，角度的符號的定義與上面所述相同，設(shè)偽進相軸矢量靠近自己、容易軸矢量遠離自己，在這種情況下觀察，使容易軸矢量反時針旋轉(zhuǎn)時，可以與該進相軸矢量的方向一致的場合為正。此時，對應(yīng)于驅(qū)動用液晶盒的螺旋方向，按前面所述選擇補償膜的螺旋方向(消光軸角度的符號和施光角的符號)。這樣，配置成不使容易軸矢量與偽進相軸矢量完全反向平行(該角度為+180度)，另外，對于右螺旋的驅(qū)動用液晶盒使該角度從+180度向負方向偏移的角度，對于左螺旋的該液晶盒，配置成使該角度從+180度向正方向偏移的角度。下面說明這樣做的理由。具有螺旋取向結(jié)構(gòu)的補償膜的配置，與其按照偽進相軸矢量與容易軸矢量的關(guān)系進行，不如按照B界面(圖1)的指向矢在膜面上的投影矢量與容易軸矢量的關(guān)系進行。這是由于，該容易軸矢量是表示驅(qū)動用液晶盒的基板界面上的液晶分子的取向方向，因此，與其對應(yīng)的補償膜的矢量嚴格地說不是偽進相軸矢量，而是B界面上的指向矢的投影矢量。但是，由于難以精確測定該投影矢量的方向，因此如上所述，在本發(fā)明中基于偽進相軸矢量來確定使用該補償膜的液晶顯示元件的最適宜配置。
在補償膜的B界面與驅(qū)動用液晶盒的電極基板相互聯(lián)接的場合，B界面上的圓盤狀液晶的指向矢在膜平面上的投影矢量與容易軸矢量的關(guān)系彼此大致為反向平行。如圖1中所示，偽進相軸矢量存在于B界面上的投影矢量與A界面上的取向限制力矢量之間的方向。因此，在驅(qū)動用液晶盒的容易軸矢量與B界面上的投影矢量彼此反向平行的場合，該液晶盒的容易軸矢量與補償膜的進相軸矢量不是反向平行關(guān)系。由于上述原因，驅(qū)動用液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量不是完全反向平行的，最好是從該方向向某一規(guī)定的方向(對于右螺旋驅(qū)動用液晶盒是負方向，對于左螺旋的液晶盒是正方向)錯開配置。但是，即使是該液晶盒的容易軸矢量與補償膜的偽進相軸矢量所形成的角度正好是+180度的場合或者從+180度錯開的方向與上述相反的場合，即，使用右螺旋的驅(qū)動用液晶盒時該角度超過+180度的場合或使用左螺旋的液晶盒時該角度小于+180度的場合，只要該角度處于+180度±30度的范圍內(nèi)，其視角補償效果就比沒有螺旋取向結(jié)構(gòu)的薄膜要大。
本發(fā)明中使用的驅(qū)動用扭曲向列型的液晶盒，該盒中的液晶的螺旋角是70-110度，優(yōu)選的是約90度。該盒的液晶的螺旋方向可以是右螺旋，也可以是左螺旋，在本發(fā)明中，如上所述，必須根據(jù)該螺旋方向選擇補償膜的螺旋方向。另外，該液晶盒未施加電壓時的延遲通常是200nm-1200nm，優(yōu)選的是300nm-600nm，最好是400nm-550nm該液晶盒的驅(qū)動方式可以選擇單純矩陣方式和使用TFT(Thin FilmTransistor)電極或MIM(Metal InsulatorMetal)電極的有源矩陣方式。在本發(fā)明中，不管采用何種驅(qū)動方式，通過補償膜的最優(yōu)化、該補償膜與液晶盒的配置的最優(yōu)化，可以得到具有寬視角的液晶顯示元件。但是，根據(jù)驅(qū)動方式或驅(qū)動條件，驅(qū)動用液晶盒中的液晶取向會產(chǎn)生不同，因此必須根據(jù)情況選擇適合于該液晶盒的補償膜。
最后說明偏光片。偏光片可以2片成對使用，上下分別設(shè)置，夾持住上述驅(qū)動用液晶盒和1片或幾片補償膜。本發(fā)明的液晶顯示元件是以正常白方式驅(qū)動的，因此2片偏光片的透過軸彼此大致正交。這里所說的正交，是指2個透過軸所形成的角度與90度的偏差絕對值在10度以內(nèi)，優(yōu)選的是6度以內(nèi)，最好是4度以內(nèi)。
另外，對于偏光片的透過軸與驅(qū)動用液晶盒的容易軸的關(guān)系沒有特別的限制。在彼此靠近的一側(cè)的偏光片的透過軸與驅(qū)動用液晶盒的容易軸(上偏光片的透過軸與上側(cè)的盒基板的容易軸、或者下偏光片的透過軸與下側(cè)的盒基板的容易軸)的關(guān)系大致是平行的場合，與沒有補償膜的場合的異常光方式相對應(yīng)。另外，在兩者正交的場合，與正常光方式相對應(yīng)，在既不是正交也不是平行的場合，與雙折射方式相對應(yīng)。根據(jù)這些方式的不同，對比度曲線的形狀有所不同，因此，偏光片的透過軸方向應(yīng)根據(jù)顯示目的加以選擇，以得到良好的視角特性。
實施例下面通過實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實施例的限制。實施例中使用的各種分析方法敘述如下。
確定化學(xué)結(jié)構(gòu)用400MHz的1H-NMR(日本電子制造JNM-GX400)測定，確定構(gòu)成液晶材料的化合物和組合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
光學(xué)顯微鏡觀察使用奧林帕斯制造的偏光顯微鏡BX-50，一面在梅特勒熱臺(FP-80)上加熱，一面進行組織觀察，確定液晶相。另外，將奧林帕斯制造的貝萊塔補償器(U-CBE)安裝在顯微鏡本體上，進行消光軸的測定和延遲值的測定。
偏振光分析使用(株)溝尻光學(xué)工業(yè)所制造的橢圓計DAV-36VWLD進行。
折射率測定使用アタゴ(株)制造的阿貝折射計Type-4T進行。
膜厚測定主要使用(株)小坂研究所制造的高精度薄膜段差測定器ET-10。
另外，也可以同時并用干涉波測定(日本分光紫外·可見·近紅外分光光度計V-570)和根據(jù)折射率數(shù)據(jù)求出膜厚的方法。
化22式(1)
式中，括號旁邊的數(shù)字是摩爾組成比，另外，苯甲酸孟氧基酯是由(1R、2S、5R)-(-)-孟醇制到。
實施例1制備(1)式所示的液晶材料。(1)式的液晶材料含有旋光性的苯甲酸孟氧基酯單元作為手性單元，它是由(1R、2S、5R)-(-)-孟醇制備的。(1)式的液晶材料在65℃以上的溫度顯示手性圓盤狀向列相，在從室溫到65℃的范圍內(nèi)柱狀相是穩(wěn)定的相。另外，手性圓盤狀向列相至少可以在170℃以下的溫度下存在，在170℃以上的溫度下由于材料發(fā)生熱聚合，因此不能確認各向同性相變溫度。
對于10g該液晶材料，添加0.4g光引發(fā)劑Irgacure907(CIBA-GEIGY公司制造)，添加40g三甘醇二甲醚制成涂布用溶液。用旋涂法將該溶液涂布在具有經(jīng)過磨擦處理的、10cm見方的聚酰亞胺膜的玻璃基板上。然后在80℃的熱板上干燥，在140℃的烘箱中熱處理10分鐘，取出到室溫中冷卻，然后在室溫下用高壓水銀燈進行光照射，得到光交聯(lián)的薄膜1。曝光量為600mJ/cm2。薄膜1的物性值示于表2中。在薄膜1與基板連接的面上指向矢與薄膜平面所成的角度大(圖1的A界面?zhèn)?，在與空氣接觸的面，指向矢與薄膜平面形成的角度小(圖1的B界面?zhèn)?。表2中列舉出薄膜的物性值。對于表中的取向限制力矢量的方向，另外合成與(1)式對應(yīng)的非手性的圓盤狀液晶((1)式的苯甲酸孟氧基酯單元是外消旋體的液晶)，按照與上述同樣的方法得到薄膜1’，根據(jù)薄膜1’的光學(xué)測定求出上述方向。位于薄膜1’的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶颗c基板的磨擦處理時布的運動方向完全一致。另外，進行薄膜1’的折射率測定，以所得值作為(1)式的液晶材料具有的固有的雙折射值。
使用2片薄膜1，按圖6所示的配置將其載置在TN型的驅(qū)動用液晶盒上，測定對比度的視角依存性。薄膜1使用在用來作為取向基板的、具有經(jīng)過磨擦處理的聚酰亞胺膜的玻璃基板上形成的膜作為補償片。按以下所述制作TN型驅(qū)動用液晶盒。首先，制備2片具有ITO膜的、厚度1.1mm、10cm見方的硼硅酸玻璃，在ITO膜上形成聚酰亞胺膜，對聚酰亞胺膜表面進行磨擦處理，制成盒的電極基板。將メルク公司制造的低分子液晶ZLI-4792夾在所得到的2片電極基板之間，得到TN型驅(qū)動用液晶盒。所得到的液晶盒在未施加電壓的狀態(tài)下延遲是490nm(對于550nm的光)，螺旋角是90度，螺旋方向是左螺旋。驅(qū)動電壓，在選擇時(黑顯示時)是6.2V，在非選擇時(白顯示時)是1.0V。在6.2V的該液晶盒的液晶的施光角是-1.0度。
結(jié)果如圖7所示，與沒有補償片(即薄膜1)的場合相比，得到了寬視角的顯示。
實施例2對于實施例1，使上、下的偏光片的透過軸的方位分別旋轉(zhuǎn)90度，形成圖8所示的配置，測定視角特性。即，實施例1的圖6是沒有薄膜1時的正常光方式，而本實施例是異常光方式。TN型驅(qū)動用液晶盒使用實施例1中用的液晶盒，驅(qū)動條件相同。結(jié)果如圖9所示，與沒有補償片(即薄膜1)的場合相比，得到了寬視角的顯示。
實施例3對于實施例1，使上、下偏光片的透過軸的方位分別旋轉(zhuǎn)45度，形成圖10所示的配置，測定視角特性。即，實施例1和實施例2是沒有薄膜1時的施光方式，而本實施例是雙折射方式。TN型驅(qū)動用液晶盒使用實施例1中的液晶盒，驅(qū)動條件相同。結(jié)果如圖11所示，得到了寬視角的顯示。實施例1和2在傾斜方位上視角特別寬，而本實施例在上下和左右方位上得到特別寬的視角。另外，在1.0V和6.2V之間將驅(qū)動電壓等間隔分割、進行8級灰度顯示時，與實施例1和2相比，不產(chǎn)生灰度反轉(zhuǎn)的視角范圍更寬。
實施例4
括號旁的數(shù)字表示摩爾組成比。b.
c.
制備由式(2)a、b、c構(gòu)成的液晶材料。各材料的配比(重量比)a∶b∶c＝70∶20∶10。式(2)-a是具有丙烯基的圓盤狀液晶，式(2)-b是不具有液晶性的聚合性化合物，式(2)-c是由(R)-2-辛醇衍生的、具有旋光性取代基的手性圓盤狀液晶。該液晶材料至少在70-180℃的溫度范圍內(nèi)顯示手性圓盤狀向列相。從手性圓盤狀向列相的溫度緩慢降溫時，在55℃發(fā)現(xiàn)有微晶狀結(jié)構(gòu)析出。從存在微晶的狀態(tài)升溫時，在70℃轉(zhuǎn)變成手性圓盤狀向列相。另外，相對于全部液晶材料，添加2.0％(重量)聯(lián)二咪唑(黑金化成(株)制造)作為光引發(fā)劑，添加0.5％(重量)米希勒酮作為敏化劑。將該液晶材料溶解在丁基溶纖劑中，制成15％(重量)的溶液。
使用該溶液，采用連續(xù)的工藝制成薄膜。用輥涂機在寬40cm的磨擦聚酰亞胺薄膜(厚度100μm、杜邦公司制造的カプトン膜、經(jīng)過磨擦處理)上20m的長度上涂布溶液，用80℃的熱風(fēng)干燥，在120℃下熱處理3分鐘，然后冷卻。接著用高壓水銀燈進行光照射，使圓盤狀液晶的取向完全固定化。曝光量為400mJ/cm2，照射裝置的試樣室的溫度約為40℃。這樣可以得到在磨擦聚酰亞胺上形成的薄膜2。
聚酰亞胺薄膜的透明性不好，對于有些用途來說直接使用薄膜2會出現(xiàn)一些問題，因此通過紫外線固化型粘結(jié)劑將薄膜2轉(zhuǎn)印到光學(xué)級的厚度80μm的三乙?；w維素薄膜(富士寫真フイルム社制造)上。具體操作時，用輥涂法在薄膜2的表面上涂布紫外線固化型粘結(jié)劑，然后將三乙?；w維素薄膜疊層，用高壓水銀燈照射紫外線使粘結(jié)劑固化，然后剝離磨擦聚酰亞胺薄膜。
對剝離轉(zhuǎn)印操作后的三乙?；w維素薄膜上的薄膜2進行光學(xué)測定，得到表2中所示的物性值。
在薄膜2與磨擦聚酰亞胺薄膜連接的界面、即剝離轉(zhuǎn)印后的空氣界面上，指向矢與薄膜平面形成的角度大(圖1的A界面?zhèn)?，在剝離前與空氣的界面、即剝離轉(zhuǎn)印后與粘結(jié)劑層的界面上，指向矢與薄膜平面形成的角度小(圖1的B界面?zhèn)?。另外，在A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶颗c對聚酰亞胺薄膜進行的磨擦方向一致。
使用1片薄膜2，按圖12所示的配置載置到TN型驅(qū)動用液晶盒上，測定對比度值的視角依存性。薄膜2使用在三乙?；w維素薄膜上形成的膜作為補償片，在具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板之間夾持メルク社制造的低分子液晶ZLI-3651，制成液晶盒。驅(qū)動用液晶盒中的液晶是90度左螺旋，不施加電壓時的延遲是440nm。驅(qū)動在選擇時(黑顯示)是5.2V，非選擇時(白顯示)是1.0V。在5.2V的盒的液晶的施光角是-3.0度。結(jié)果如圖13所示，與沒有補償片(即薄膜2)的場合相比，獲得了視角很寬的顯示。
實施例5與實施例4同樣，制作膜厚比薄膜2薄的薄膜3。表2中給出了薄膜3的物性值。使用2片薄膜3，按圖14所示在驅(qū)動用液晶盒的上面和下面各配置1片，測定對比度的視角依存性。另外，薄膜3也同樣使用在三乙?；w維素膜上形成的膜作為補償片。該液晶盒使用實施例4中用的液晶盒。結(jié)果如圖15所示，獲得了視角很寬的顯示。與實施例4的圖13相比，視角更寬，另外，
合成式(3)a和b的化合物。式(3)b中的手性單元是以S-2-甲基丁二醇為原料制備的。使用式(3)a和b按94.2∶5.8(重量比)混合的組合物作為液晶材料。對10g該材料添加0.1光引發(fā)劑Irgacure184(CIBA-GEIGY社制造)，添加40g甲基乙基酮制成涂布用溶液。取向基板使用具有經(jīng)過磨擦處理的聚乙烯醇(クラレ(株)制造的クラレポバ-ルMP-203)膜的三乙?；w維素膜。這樣的基板可以按以下所述制得，即在三乙酰基纖維素薄膜上涂布聚乙烯醇的水溶液。干燥后進行磨擦處理。
用旋涂法在取向基板上涂布上面得到的液晶材料的溶液，然后干燥，在130℃下熱處理使液晶材料取向，接著用高壓水銀燈進行光照射，使圓盤狀液晶的取向完全固定化。光照射在80℃的空氣氣氛中進行，曝光量是600mJ/cm2。所得到的薄膜4的物性值示于表2中。薄膜4的圖1中A界面?zhèn)任挥谂c磨擦聚乙烯醇膜連接一側(cè)的界面上。另外，該界面上的取向限制力矢量的方向與聚乙烯醇膜的磨擦方向完全一致。
使用2片在具有磨擦聚乙烯醇膜的三乙?；w維素膜基板上形成的薄膜4作為補償片，按圖16所示的配置載置在T N型驅(qū)動用液晶盒上，測定對比度值的視角依存性。該液晶盒是在具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板之間夾持メルク社制造的低分子液晶ZLI-4172制成的。盒中的液晶是90度左螺旋，不施加電壓時的延遲是500nm。選擇時(黑顯示)驅(qū)動是5.8V，非選擇時(白顯示)驅(qū)動是1.1V。5.8V下盒的液晶的施光角是-4.0度。結(jié)果如圖17所示，得到視角寬的顯示。
實施例7將式(3)a和b按95.5∶4.8(重量比)混合，用所得到的組合物作為液晶材料。對10g該材料添加0.1g光引發(fā)劑Irgacure184(CIBA-GEIGY社制造)，添加40g甲基乙基酮制成涂布用溶液。即，相對于實施例6的液晶材料溶液，制備式(3)a與b的組成比不同的溶液。
取向基板使用經(jīng)過磨擦處理的聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜。該基板可以通過用布沿一個方向磨擦厚75μm的帝人(株)制造的テオチックス薄膜制成。用旋涂法在取向基板上涂布在磨擦聚萘二甲酸乙二醇酯膜上得到的液晶材料的溶液，然后干燥，在130℃下熱處理使液晶材料取向，接著用高壓水銀燈進行光照射，使圓盤狀液晶的取向完全固定化。光照射在80℃的空氣氣氛中進行，曝光量是600mJ/cm2。所得到的薄膜5的物性值示于表2中。薄膜5的圖1中A界面?zhèn)任挥谂c聚萘二甲酸乙二醇酯膜連接的界面?zhèn)?。另外，該界面上的取向限制力矢量的方向與聚萘二甲酸乙二醇酯膜的磨擦方向大致一致。兩者之間有5度的偏移。
聚萘二甲酸乙二醇酯膜的透明性較差，不能用來作為液晶顯示元件用的部件，因此，按下面所述的工序除去聚萘二甲酸乙二醇酯膜。
首先，通過紫外線固化型粘結(jié)劑將聚萘二甲酸乙二醇酯膜上的薄膜5轉(zhuǎn)印到聚丙烯膜上。具體操作是，用輥涂法在薄膜5的表面上涂布紫外線固化型粘結(jié)劑，然后用聚丙烯薄膜疊層，接著用高壓水銀燈照射紫外線使粘結(jié)劑固化，剝離聚萘二甲酸乙二醇酯膜。
接下來，用粘結(jié)劑將剝離了聚萘二甲酸乙二醇酯膜的一側(cè)的膜5的表面貼合到偏光片上。膜5的進相軸矢量與偏光片的透過軸形成圖18所示的關(guān)系。剝離聚丙烯膜，得到由偏光片/粘結(jié)劑/膜5/紫外線固化型粘結(jié)劑層構(gòu)成的、偏光片與膜5一體化的元件。經(jīng)過上述工序，膜5的圖1中的A界面成為與偏光片的粘結(jié)劑層連接的界面。使用2片由這樣的膜5和偏光片構(gòu)成的元件，按圖18所示的配置載置在TN型驅(qū)動用液晶盒上，測定對比度值的視角依存性。該液晶盒使用實施例6中用的液晶盒，在與實施例6同樣的條件下驅(qū)動。結(jié)果如圖19所示，得到視角很寬的顯示。
表2
發(fā)明的效果本發(fā)明的顯示元件，由于實現(xiàn)了特定補償膜與TN型驅(qū)動用液晶盒配置的最優(yōu)化，得到以前未曾有過的非常寬的視角，可以用于液晶監(jiān)視器和液晶電視等，在工業(yè)上具有非常高的價值。
附圖的簡要說明圖1(a)是本發(fā)明中使用的補償膜中的圓盤狀液晶的取向的示意圖。圖中的箭頭表示圓盤狀液晶的指向矢。按照本文中的定義，指向矢加上了頭和尾的區(qū)別，用單向箭頭表示。在xyz坐標系中，紙面為zx面，與紙面垂直的方向是y軸。
(b)是示意表示圓盤狀液晶的指向矢在xy平面上的投影矢量在膜厚方向上的變化的圖。
圖2表示在本發(fā)明中進行的、補償膜的偽消光軸的測定方法。左圖是說明測定系統(tǒng)和測定試樣的構(gòu)成的圖，右圖是說明各部件的軸方向的圖。將偏光片的配置固定，一面使補償膜圍繞膜的法線旋轉(zhuǎn)，一面測定Y值。
1、2 偏光片的透過軸3、3’補償膜的偽消光軸。一個是偽滯相軸，另一個是偽進相軸。3或3’與1或2一致時，得到Y(jié)值的極小值。
圖3表示本發(fā)明中進行的、補償膜的表觀的延遲的測定方法。左圖是說明測定系統(tǒng)和測定試樣的構(gòu)成的圖，右圖是說明各部件的軸方向的圖。
1、2 偏光片的透過軸3補償膜的偽進相軸。
4各向異性元件的滯相軸。延遲連續(xù)可變。
圖4(a)是用于估算取向限制力方向的非手性圓盤狀液晶的取向的模式圖。圖中的箭頭表示圓盤狀液晶的指向矢。
指向矢與圖1同樣加上頭和尾的區(qū)別，用從B界面?zhèn)认駻界面?zhèn)鹊膯蜗蚴噶勘硎尽Ｔ趚yz坐標系中，紙面為zx面，與紙面垂直的方向是y軸。
(b)是示意表示圓盤狀液晶的指向矢在xy平面上的投影矢量在膜厚方向上的變化的圖。投影矢量的方向是一定的，不取決于在膜厚方向上的位置，該方向稱為取向限制力矢量。
圖5是說明驅(qū)動用液晶盒的電極基板的容易軸的圖。為了記述由預(yù)傾斜引起的方向，定義容易矢量。
圖6實施例1中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4、4’補償片5、5’基板(具有磨擦聚酰亞胺膜的玻璃基板)6、6’膜17、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜1的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’基板的磨擦方向(或膜1的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。在(a)圖中略去記載。
圖7表示實施例1中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
(a)搭載膜1的場合(圖6的配置)(b)未搭載膜1的場合，即圖6中沒有4和4’補償片的場合。其中，上、下偏光片的透過軸7和7’相對于圖6旋轉(zhuǎn)1度，分別與8’和8一致。
圖8實施例2中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片
2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4、4’補償片5、5’基板(具有磨擦聚酰亞胺膜的玻璃基板)6、6’膜17、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜1的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’基板的磨擦方向(或膜1的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。在(a)圖中略去記載。
圖9表示實施例2中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
(a)搭載膜1的場合(圖7的配置)(b)未搭載膜1的場合，即圖7中沒有4和4’補償片的場合。其中，上、下偏光片的透過軸7和7’相對于圖6旋轉(zhuǎn)1度，分別與8和8’一致。
圖10實施例3中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4、4’補償片5、5’基板(具有磨擦聚酰亞胺膜的玻璃基板)6、6’膜17、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜1的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’基板的磨擦方向(或膜1的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。其中在(a)圖中略去記載。
圖11表示實施例3中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
(a)搭載膜1的場合(圖10的配置)(b)未搭載膜1的場合，即圖10中沒有4和4’補償片的場合。上、下偏光片的透過軸7和7’就是圖10的透過軸。
圖12實施例4中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4 補償片5 三乙?；w維素膜(包括粘結(jié)劑層)6 膜27、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9 膜2的偽消光軸(或進相軸矢量)10用來作為取向基板的聚酰亞胺膜的磨擦方向(或膜2的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。其中(a)圖中略去記載。
圖13表示實施例4中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
(a)搭載膜2的場合(圖12的配置)(b)未搭載膜2的場合，即圖12中沒有補償片4的場合。其它部件相同。
圖14實施例5中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片
2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4、4’補償片5、5’三乙?；w維素膜(包括粘結(jié)劑層)6、6’膜37、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜3的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’用來作為取向基板的聚酰亞胺膜的磨擦方向(或膜3的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。其中(a)圖中略去記載。
圖15表示實施例5中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
(a)搭載膜3的場合(圖14的配置)(b)未搭載膜3的場合，即圖14中沒有4和4’補償片的場合。其它部件原封不動。
圖16實施例6中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板4、4’補償片5、5’三乙?；w維素膜(包括磨擦聚乙烯醇)6、6’膜47、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜4的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’聚乙烯醇膜的磨擦方向(或膜5的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。其中(a)圖中略去記載。
圖17實施例6中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
圖18實施例7中使用的液晶顯示器件的斜視圖(a)和各構(gòu)成部件的軸配置(b)和(c)。(d)是說明方位角φ和視角θ的圖。
1、1’偏光片2 TN型驅(qū)動用液晶盒3、3’具有磨擦聚酰亞胺膜的電極基板6、6’膜57、7’偏光片的透過軸8、8’電極基板的磨擦方向(或容易軸矢量)9、9’膜5的偽消光軸(或進相軸矢量)10、10’膜5的A界面?zhèn)鹊娜∠蛳拗屏κ噶?。其?a)圖中略去記載。另外，1和6以及1’和6’的部件通過粘結(jié)劑形成一體化，但圖中是分離開表示的。此外，該粘結(jié)劑以及6和6’上的粘結(jié)劑層予以省略。
圖19實施例7中得到的視角特性。圖中的曲線是對比度比100的等對比度曲線。3個同心圓分別表示視角θ＝20度、40度和60度。
權(quán)利要求
1.液晶顯示元件，其特征是，在被上、下一對偏振片夾持的TN型驅(qū)動用液晶盒上至少配置一片補償膜，該補償膜配置在該液晶盒與上偏振片或下偏振片之間的任一方或兩方，所述的補償膜作為絕對值具有5-90度的消光軸角度，并且作為絕對值具有0.5-10度的施光角，該消光軸角度與該施光角的符號彼此相反，該配置條件是使補償膜的偽進相軸矢量與該液晶盒距補償膜較近一側(cè)的電極基板的容易軸矢量配置成-30～+30度的范圍或+150～+210度的范圍。
2.權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其特征是，在驅(qū)動用液晶盒與上、下偏振片之間分別各配置一片補償膜，形成上偏光片/上側(cè)補償膜/驅(qū)動用液晶盒/下側(cè)補償膜/下偏光片的結(jié)構(gòu)配置，上側(cè)補償膜的進相軸矢量與該液晶盒的上電極基板的容易軸矢量所形成的角度、和下側(cè)補償膜的進相軸的矢量與下電極基板的容易軸矢量形成的角度相等配置。
3.權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示元件，其特征是，補償膜形成這樣一種螺旋取向結(jié)構(gòu)，即圓盤狀液晶的指向矢在膜平面上的投影矢量的大小在薄膜厚度方向上是變化的。
全文摘要
提供了顯示對比度、灰度特性和顯示色的視角特性得到改善的TN型液晶顯示元件。在被上、下一對偏振片夾持的TN型驅(qū)動用液晶盒上至少配置一片補償膜,該補償膜配置在該液晶盒與上偏振片或下偏振片之間的任一方或兩方,所述的補償膜作為絕對值具有5—90度的消光軸角度,并且作為絕對值具有0.5—10度施光角,該消光軸角度與該施光角的符號彼此相反,該配置條件是使補償膜的偽進相軸矢量與該液晶盒距補償膜較近一側(cè)的電極基板的容易軸矢量配置成－30～+30度的范圍或+150～+210度的范圍。
文檔編號G02F1/1337GK1201156SQ9810323
公開日1998年12月9日 申請日期1998年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月27日
發(fā)明者佐藤康司, 豐岡武裕, 真崎仁詩 申請人:日本石油株式會社