液晶显示器的制作方法

专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及改进视角特性的液晶显示器。

背景技术：
液晶显示器包含液晶元件和偏振片。偏振片通常具有保护膜和偏振膜，且通常通过将由聚乙烯醇膜组成的偏振膜用碘染色、拉伸并在其两个表面上堆叠保护膜而得到。透射型液晶显示器通常包含在液晶元件的两个侧面上的偏振片，有时还包含一个或多个光学补偿膜。反射型液晶显示器通常包含按该顺序排列的反射片、液晶元件、一个或多个光学补偿膜及偏振片。液晶元件包含有液晶分子、两个封装液晶分子的衬底及将电压施加到液晶分子上的电极层。取决于液晶分子取向状态的变化，液晶元件开启和关闭显示器，这对于透射型和反射型均适用，其中建议的显示模式包括TN(扭曲向列型)、IPS(面内转变型)、OCB(光学补偿弯曲型)和VA(垂直排列型)、及ECB(电控双折射型)。
在这些液晶显示器(LCD)中，最广泛用于需要高清晰显示应用的是90°扭曲向列型液晶显示器(下文中称为“TN模式”)，其使用正介电各向异性的向列相液晶分子， 通过薄膜晶体管驱动。该TN模式具有视角特性，例如确保了正面的优异显示特性，但在斜视角度上显示特性变差，例如导致降低的对比度或在灰度图像中亮度颠倒的灰度反转，这些都非常需要改进。
近年来，已建议将由薄膜晶体管驱动的垂直排列的向列相液晶显示器(下文中称为“VA模式”)作为能够改善视角特性的LCD模式，其中使用具有负介电各向异性的向列相液晶分子，其中使液晶分子取向从而使其长轴在没有施加电压下几乎与衬底垂直(参见日本临时专利公开特开平2-176625)。该VA模式不仅在正面具有与TN模式类似的优异显示特性，而且通过采用用于视角补偿的延迟膜，可以显示出更宽的视角特性。通过在液晶元件的上下两侧使用两个光学轴与膜表面垂直的负单轴延迟膜使所述VA模式成功地获得更宽的视角特性，并且已知进一步更宽的视角特性可通过额外应用面内延迟值为50nm且具有正折射率各向异性的单轴取向延迟膜而得到(参见SID 97DIGEST，第845-848页)。
然而，使用两个延迟膜(SID 97 DIGEST，第845-848页)不仅导致成本增加，而且由于需要粘合许多膜而导致产率降低，其中多个膜的使用会引起厚度增加的问题，这对于器件的薄型化是不利的。用于堆叠拉伸膜的粘接层在温度和湿度变化情况下可能收缩且可能导致故障如膜的分离或弯曲。改进这些缺点的公开方法包括降低延迟膜数量的方法(日本临时专利公开特开平11-95208)和使用胆甾相液晶层的方法(日本临时专利公开特开2003-15134，特开11-95208)。然而，这些方法仍然需要粘合多个膜，并在薄型化和降低成本方面是不充分的。另一个问题在于不可能完全抑制在暗态下在倾斜角度上由偏振片的可见光区的漏光问题，因此这使彻底改善视角失败。并且在暗态下也难以在整个可见光的波长内对倾斜入射到偏振片上的可见光进行完全补偿，因此，取决于视角，颜色发生偏移。也曾建议通过控制延迟膜的延迟波长分散来降低漏光(日本临时专利公开特开2002-221622)，但是这导致使漏光降低的效果不充分。另一个问题是没有充分考虑液晶层双折射指数变化带来的影响，从而取决于液晶层的双折射而使器件在获得充分效果方面还不成功。


发明内容
本发明的一个目的是提供一种液晶显示器，尤其是一种VA模式的液晶显示器，其中液晶元件得到适当的光学补偿且具有高对比度。更具体而言，本发明的一个目的是提供一种在暗态下不产生或产生很小的倾斜入射光的漏光及视角对比度改进的液晶显示器，尤其是一种VA模式液晶显示器。
本发明的第一个实施方案涉及一种液晶显示器，其包含 包含一对彼此面对面放置的衬底和夹在所述一对衬底之间的液晶层的液晶元件，其中该对衬底的至少一个上具有电极，并且所述液晶层包含向列相液晶材料，其分子在暗态下的取向几乎垂直于该对衬底的表面； 排列的第一和第二偏振膜，其中所述液晶元件放置在它们的中间；和 至少两个光学各向异性膜，它们中的每一个分别布置在所述液晶层与所述第一和所述第二偏振膜之一之间， 其中，假设所述液晶层的厚度为d(nm)、所述液晶层在波长λ(nm)的折射率各向异性为Δn(λ)及所述光学补偿膜在波长λ的面内延迟为Re(λ)，并且在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(I)至(IV) (I)200≤Δn(λ)×d≤1000； (II)Rth(λ)/λ＝A×Δn(λ)×d/λ+B； (III)Re(λ)/λ＝C×λ/{Δn(λ)×d}+D； (IV)0.488≤A≤0.56、B＝-0.0567、-0.041≤C≤0.016和D＝0.0939。
优选所述光学补偿膜的面内慢轴和布置在与所述光学补偿膜更近的任一个所述第一和所述第二偏振膜的光学透射轴基本上互相平行。
优选至少在两个相差50nm或更大的波长处满足关系(I)至(IV)，更优选在所有450nm、550nm和650nm的波长处满足关系(I)至(IV)。
本发明的第二个实施方案涉及一种液晶显示器，其包含 包含一对彼此面对面放置的衬底和夹在该对衬底之间的液晶层的液晶元件，其中该对衬底的至少一个衬底上具有电极，并且所述液晶层包含向列相液晶材料，其分子在暗态下的取向几乎垂直于该对衬底的表面； 布置的第一和第二偏振膜，其中所述液晶元件放置在它们的中间；和 布置在所述液晶层与所述第一和所述第二偏振膜之一之间的光学各向异性膜， 其中，假设所述液晶层的厚度为d(nm)、在波长λ(nm)处的折射率各向异性为Δn(λ)，及所述光学补偿膜在波长λ处的面内延迟为Re(λ)，并且在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(V)至(VIII) (V)200≤Δn(λ)×d≤1000； (VI)Rth(λ)/λ＝E×Δn(λ)×d/λ； (VII)Re(λ)/λ＝F×λ/{Δn(λ)×d}+G；和 (VIII)0.726≤E≤0.958、0.0207≤F≤0.0716和G＝0.032。
第二个实施方案的器件还可以在不靠近所述光学补偿膜的第一和第二偏振膜之一与所述液晶元件之间包含一个透明膜。希望该透明膜在厚度方向上的延迟Rth为0nm≤Rth＜60nm。
对于第二个实施方案，优选所述光学补偿膜的面内慢轴和布置在与所述光学补偿膜更近的任一个所述第一和所述第二偏振膜的透射轴基本上互相平行。
对于第二个实施方案，优选至少在两个相差50nm或更大的波长处满足关系(V)至(VIII)，更优选在所有450nm、550nm和650nm的波长处满足关系(V)至(VIII)。
应指出的是在本说明书上下文中“平行”“直角”和“垂直”就精确度而言允许小于±5°的公差。与精确角度的差值优选小于4°，更优选小于3°。就角度而言，“+”相应于顺时针方向且“-”相应于逆时针方向。“慢轴”指折射率最大的方向。“可见光区”指380-780nm的波长范围。除非另作特殊说明，可见光区折射率的测量波长λ＝550nm。
在本说明书中，术语“偏振片”不仅指具有适当尺寸以用于液晶的偏振片，也指切割前的长偏振片。而且在本说明书中，术语“偏振膜”与术语“偏振片”不同，术语“偏振片”用于任何包含“偏振膜”且在其上包含至少一层保护膜的层状体。
在本说明书中，聚合物膜的Re(λ)和Rth(λ)分别指波长λ上的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(λ)通过使用KOBRA-21ADH(由Oji ScientificInstruments制造)对于垂直于膜表面方向的波长为λnm的入射光而测量。Rth(λ)通过使用KOBRA-21ADH基于三个延迟值和假定的膜平均折射率及输入的膜厚度值计算得到，其中第一个延迟值是上面得到的Re(λ)，第二个延迟值是对于就膜的垂直方向环绕作为倾斜轴(旋转轴)的面内慢轴旋转+40°的波长为λnm的入射光(其由KOBRA-21ADH确定)而测量的延迟值，第三个延迟值是对于就膜的垂直方向环绕作为倾斜轴(旋转轴)的面内慢轴旋转-40°的波长为λnm的入射光而测量的延迟值。各种材料的平均折射率描述于发表的文件如“POLYMER HANDBOOK”(JOHN WILEY&SONS，INC)和出版物(Catalogs)中。若这些值是未知的，可用阿贝折光仪等测量。主要的光学膜的平均折射率举例如下 酰化纤维素(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。
当将假定的平均折射率和厚度值输入到KOBRA 21ADH中时，计算出nx、ny和nz。并且基于计算得到的nx、ny和nz来计算Nz，其等于(nx-nz)/(nx-ny)。
根据本发明，通过适当地选择材料或制备膜的方法而在最佳范围内分别调节光学补偿膜的面内延迟和厚度方向的延迟。因此，该光学补偿膜可以在整个可见光区内在暗态下尤其对VA模式液晶元件的视角进行补偿。本发明的液晶显示器在暗态下对任意波长不产生或产生小的倾斜入射光的漏光，并显著提高了视角对比度。即使在液晶层的双折射为可变的情况下，本发明的液晶显示器也在可见光的任意波长下在暗态下不产生或产生小的倾斜入射光的漏光。



图1为说明传统VA模式液晶显示器示例性结构的示意图； 图2为说明传统VA模式液晶显示器示例性结构的示意图； 图3为说明本发明一个实施方案的VA模式液晶显示器示例性结构的示意图； 图4为说明本发明另一个实施方案的VA模式液晶显示器示例性结构的示意图； 图5显示用于本发明的示例性光学补偿膜的光学特性的图； 图6为用于说明在本发明的一个示例液晶显示器中入射光偏振状态的布卡尔球(Poincare sphere)的示意图； 图7为用于说明在本发明的另一个示例液晶显示器中入射光偏振状态的布卡尔球的示意图； 图8为用于说明在本发明另一个示例液晶显示器中入射光偏振状态的布卡尔球的示意图；和 图9为本发明液晶显示器示例性结构的示意图。
附图中所用的附图标记如下 1 偏振片； 2 偏振片； 3 液晶元件； 4、5、6光学补偿膜； 11、101偏振膜； 12、102吸收轴； 13，103 保护膜； 13a、103a 面内慢轴； 15、19光学补偿膜； 15a、19a 面内慢轴； 16、18衬底； 17液晶分子
具体实施例方式 以下段落将参考

本发明的操作。
图1为表示一般VA模式液晶显示器结构的示意图。该VA模式液晶显示器包含具有液晶层的液晶元件3以及具有互相垂直的各透射轴(在图1中由条纹所示)的偏振片1和偏振片2，其中液晶层的液晶分子在不施加电压或在暗态下的取向与所述衬底的表面垂直，并且将偏振片布置以在其中夹住液晶元件3。如图1所示允许入射光来自偏振片1侧。在没有施加电压下，垂直的入射光光或沿z轴方向的入射光通过偏振片1和液晶元件3并保持其线性偏振态不变化，并且由偏振片2完全挡住。因此可显示高对比的图像。
然而如图2所示，对于倾斜入射光情况则不同。当来自不同于z轴方向的光线(即来自与偏振片1和2的偏振方向倾斜的方向，所谓的离轴方向)通过液晶元件3中垂直排列的液晶层时，光线受倾斜方向的延迟影响并且改变其偏振态。另外，偏振片1和偏振片2的表观透射轴(apparent transmissionaxes)的垂直布置发生变化。由于这两个因素，所述离轴入射光不可能由偏振片2完全挡住并因而导致漏光和下降的对比度。
现在将定义极角和方位角。极角是与膜表面的垂直线方向，即图1和图2中的z轴倾斜的角度，因此膜表面的垂直线的方向例如位于极角＝0°的方向。方位角表示参照x轴的正方向进行逆时针旋转，其中例如x轴的正方向可以表示为方位角＝0°，而y轴的正方向可以表示为方位角＝90°。上述的倾斜方向、离轴状态主要指极角不为0°且方位角＝45°、135°、225°和315°的方向。
图3显示了用于说明本发明一个实施方案的操作的示例性结构的示意图。除了示于图1的结构，示于图3中的液晶显示器还包含布置在液晶元件3与偏振片1之间的光学补偿膜4和布置在液晶元件3与偏振片2之间的光学补偿膜5。在该实施方案的液晶显示器中，在液晶元件的液晶层的厚度为d(以nm计，在下文同样应用)且在波长λ(以nm计，在下文同样应用)处的折射率各项异性为Δn(λ)，光学补偿膜4和5在波长λ处的面内延迟Re(λ)和厚度方向的延迟Rth(λ)在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(I)至(IV) (I)200≤Δn(λ)×d≤1000； (II)Rth(λ)/λ＝A×Δn(λ)×d/λ+B； (III)Re(λ)/λ＝C×λ/{Δn(λ)×d}+D； (IV)0.488≤A≤0.56、B＝-0.0567、-0.041≤C≤0.016和D＝0.0939。
图4显示了用于说明本发明另一个实施方案的操作的示例性结构的示意图。除了示于图1的结构，示于图4中的液晶显示器还包含布置在液晶元件3与偏振片1之间的光学补偿膜6。该光学补偿膜也可以布置在液晶元件3与偏振片2之间。在该实施方案的液晶显示器中，所述液晶元件的液晶层的厚度为d(以nm计，在下文同样应用)且在波长λ(以nm计，在下文同样应用)处的折射率各项异性为Δn(λ)，光学补偿膜在波长λ处的面内延迟Re(λ)和厚度方向的延迟Rth(λ)在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(V)至(VIII) (V)200≤Δn(λ)×d≤1000； (VI)Rth(λ)/λ＝E×Δn(λ)×d/λ； (VII)Re(λ)/λ＝F×λ/{Δn(λ)×d}+G；和 (VIII)0.726≤E≤0.958、0.0207≤F≤0.0716和G＝0.032。
在本发明中，即使光来自倾斜方向，液晶层与或者满足关系(I)至(IV)系列或者满足关系(V)至(VIII)系列的光学补偿膜的结合也使光学补偿的进行成为可能，其中所述光学补偿基于慢轴和适合具有可见光区中预定波长的光的延迟。因此与传统液晶显示器相比可以在暗态下明显地改进视觉对比度，并且可以明显缓和在暗态下的视角色彩(viewing-angle-coloration)。所述液晶显示器在至少两个不同波长处满足关系(I)至(IV)或关系(V)至(VIII)。优选至少在两个相差50nm或更大的波长处满足关系(I)至(IV)或关系(V)至(VIII)。随液晶显示器的用途目的的不同，满足上述关系的波长将变化，其中将选择最影响显示特性的波长及波长范围。通常，液晶显示器优选在650nm、550nm和450nm满足关系(I)至(IV)或关系(V)至(VIII)，这些波长对应三个主要颜色红(R)、绿(G)和蓝(B)。R、G和B的波长不总由上述波长代表，但将它们考虑作为用于说明显示出本发明效果的光学特效的合适的波长。
以下段落将详细说明本发明中的补偿原理。
本发明的一个特征在于Re/λ和Rth/λ(延迟与波长的比例)的范围。所述Re/λ和Rth/λ表示双折射指数的的大小并且是确定偏振态跃迁相(phase intransition)的重要参数。另外，Re/λ与Rth/λ的比例Re/Rth确定了倾斜通过双轴双折射介质的光的两个固有偏振轴(axes of intrinsic polarization)。图5显示两个固有偏振轴之一的角与Re/Rth的关系的示例性结果，其对于光倾斜入射在双轴双折射介质上的情况而计算。假设光的传播方向的方位角＝45°其极角＝34°。由示于图5的结果发现如给定Re/Rth，则自动确定固有偏振的一个轴。Re/λ与Rth/λ也用于使两个固有偏振相发生变化。
在现有技术中，已经通过Re、Rth和Re/Rth来确定补偿VA模式元件的膜的波长分散。然而，本发明基于新发现的原理来代替使用如Re、Rth和Re/Rth的数值，其中所述新原理为VA模式元件在波长λ处可以通过集中于Re/λ和Rth/λ而得到补偿从而不用对参数尺度化。本发明也考虑待补偿液晶层双折射Δnd的波长分散并广泛研究了光学补偿膜的Re和Rth的波长分散与待补偿液晶层双折射Δnd的波长分散的关系，并且发现在满足关系(I)至(IV)和关系(V)至(VIII)时可明显改进液晶显示器的视角特性。甚至在光来自倾斜方向且因而受到液晶层的倾斜方向延迟影响以及上下偏振片的表观透射轴为离序布置(off-aligned)的两个因素下，满足关系(I)至(IV)和关系(V)至(VIII)的本发明液晶显示器可以保证恰当的液晶元件的光学补偿并且可避免对比度的下降。
所述VA模式元件包含在没有施加电压下或在暗态下在其中垂直布置的液晶分子，从而由于防止了在暗态下来自垂直线方向的光的偏振态受到光学补偿膜延迟的影响，优选光学补偿膜的面内慢轴和布置在与所述光学补偿膜更近的偏振片的透射轴垂直或平行。
图6为使用布卡尔球来说明示于图3中的实施方案的补偿原理图。这里光的传播方向通过方位角＝45°和极角＝34°表示。在图6中，轴S2由这侧到背面垂直穿过纸张，并且图6是从S2轴正方向的视图。虽然用两维表示的图6在图中使用了直箭头来表示每个偏振态变化之前和之后的点位移，由通过液晶层或光学补偿膜引起的光的偏振态的任何实际变化可在布卡尔球上通过环绕所确定的对应于个别光学特性的特殊轴而旋转一个特殊角度来表示。
通过示于图3中偏振片1的入射光的偏振态在图6中相应于点1，而由示于图3中偏振片2的吸收轴挡住的光的偏振态在图6中相应于点2。在VA模式液晶显示器中，在倾斜方向上的离轴光的泄漏可归因于点1和点2之间的这种不一致。光学补偿膜通常用于使入射光的偏振态由点1变化到点2，包括使液晶层的偏振态改变。液晶层3的液晶层具有正的折射率各向异性且使用垂直取向，因此入射光由通过该液晶层引起的偏振态的改变在示于图6中的布卡尔球上通过向下的箭头表示，其表示环绕轴S2的旋转(从点A旋转到点B)。这里旋转角正比于Δn’d’/λ的值，该值通过除以波长、在波长λ处液晶层在倾斜方向的有效延迟而得到。为了补偿液晶层，本发明采用光学补偿膜4和5。涉及光学补偿膜4和5的向上箭头的长度(在图中为从点1至点A的箭头长度和从点B至点2的箭头长度)或旋转角几乎正比于每个光学补偿膜的Rth/λ，并且箭头旋转轴如上所述通过Re/Rth而确定。从图6可以理解，对于借助光学补偿膜4和5对包含具有大Δn’d’/λ值的液晶层的VA模式液晶元件的成功的光学补偿，必需增加光学补偿膜4和5的Rth/λ以增加从点1至点A的箭头长度及从点B至点2的箭头长度，并且必需减小光学补偿膜4和5的Re/Rth，换句话说减小Re/λ，以便使从点1至点A及从点B至点2的倾斜向上的箭头更陡地上升。在该实施方案中，光学补偿膜的Re/λ和Rth/λ取决于液晶层的Δn’d’/λ，同时有条件地满足关系(I)至(IV)，从而保证了恰当的光学补偿。在该实施方案中，若给出待补偿液晶层在波长λ处的Δnd和λ，则确定了Δn’d’/λ，这允许使用具有满足上述关系的Re/λ和Rth/λ的光学补偿膜。图3中所示的实施方案总共使用两个光学补偿膜，一个在上侧且另一个在下侧。在上面和下面的光学膜具有相同特性的特殊情况下，可理解基于对称，在布卡尔球上的所述液晶层的向下箭头通过S1＝0，并且液晶层的向下箭头的起点和终点对称地位于布卡尔球的上半球和下半球中而中纬线位于它们之间。
图7为使用布卡尔球来说明示于图4中的实施方案的补偿原理图。与图6相同附图标记的点和轴与上述相同，因此省略了详细的解释。从图7可以理解，为了借助光学补偿膜6而成功地对包含具有大Δn’d’/λ值的液晶层的VA模式液晶元件进行光学补偿，必需增加光学补偿膜6的Rth/λ以增加从点1至点A的箭头长度并且必需减小光学补偿膜6的Re/Rth，换句话说减小Re/λ以使从点1至点A的倾斜向上的箭头更陡地上升。在该实施方案中，光学补偿膜的Re/λ和Rth/λ取决于液晶层的Δn’d’/λ，同时有条件地满足关系(V)至(VIII)，从而保证了恰当的光学补偿。在该实施方案中，若给出待补偿液晶层在波长λ处的Δnd和λ，则确定了Δn’d’/λ，这允许使用具有满足上述关系的Re/λ和Rth/λ的光学补偿膜。
图7中所示的结构没有注意保护膜的光学特性，其中所述保护膜为组成偏振片2的偏振膜的保护膜，然而由任何用作偏振膜的保护膜的聚合物膜等所显示的在厚度方向的预定延迟Rth也可对光学补偿具有影响。图8显示光学补偿原理，其中图4所示的实施方案中偏振片2的保护膜(保护膜布置在液晶元件3侧)在厚度方向的延迟Rth＝38nm。考虑到可归因于通过保护膜的表示偏振态跃迁的向下旋转(从点B’到点2的旋转)，恰当的光学补偿通过结合液晶元件3和满足关系(V)至(VIII)的光学补偿膜而保证。在该实施方案中，布置在偏振片2的液晶元件侧上的保护膜在厚度方向的延迟Rth优选为0-60nm，更优选0-30nm，其中所述偏振片2是不与光学补偿膜相邻的偏振片。
如上所述，取决于待用光源的光谱范围和光谱分布，本发明优化了所谓的VA模式液晶层的双折射指数Δnd/λ和对其补偿的光学膜的Re/λ和Rth/λ之间的关系。然而，本发明与涉及VA模式元件的光学补偿的现有技术的不同之处在于其最佳范围在理论上得以讨论和解释。结合液晶层和光学补偿膜以满足关系(I)至(VI)或关系(V)至(VIII)使得用光学补偿膜的波长分散来补偿液晶层的波长分散成为可能。因此，可以很大程度上缓和VA模式的面板(panel)的对比度对视角依赖性。也可以在暗态下抑制任意波长范围的漏光，这意味着减少了在特殊波长范围下由漏光引起的依赖视角的颜色位移。
在本发明中，膜的最佳值通过上述关系表示并且效果通过以下所述的有关实施例证实。保证本发明效果的范围通过上述关系中的一系列参数A、B、C和D或一系列参数E、F和G规定。为方便起见，将B和D或者G设为最适于表示膜的有效范围的常数值，而且仅给出A和C或者E和F的特定范围以表示所得本发明的效果范围。
本发明提供在任意的液晶双折射指数和液晶波长分散下、能够在很大程度上降低VA模式面板的对比度视角依赖性和视角依赖的颜色位移的光学补偿膜，同时本发明也可适用于使用不同R、G和B波长的液晶元件。例如，在将本发明膜用于投影类型的液晶元件时，该基于上述关系的光学补偿膜也有效，其中所述投影类型的液晶元件具有不同的R、G和B，而且这因此扩大了确保所需对比度的视角。甚至对于使用具有多个在其中混合的波长的一般光源的液晶面板，也可以得到确保所需对比度的视角扩大的效果，这通过用波长G代表液晶面板的特性和使用遵守本发明关系的光学补偿膜而得到。
本发明范围不限于液晶层的显示模式并且可适用于使用任何其它显示模式的液晶显示器，包括VA模式、IPS模式、ECB模式、TN模式和OCB模式。
以下段落将进一步详细说明可用于本发明的光学补偿膜的光学特性、原料、制备方法等。
[光学补偿膜] 可用于本发明的光学补偿膜有助于改进尤其是VA模式液晶显示器的确保所需对比度的视角并且减小取决于液晶显示器视角的颜色位移。在本发明中，光学补偿膜可以布置在偏振片和在观察者的角度上的液晶元件之间或偏振片和液晶元件背面之间或者两面。也可以将所述膜作为独立组成引入液晶显示器，或者可以使保护偏振膜的保护膜具有光学性质以将其用作光学补偿膜并将该膜作为偏振片的一个组件引入液晶显示器中。
如上所述，光学补偿膜在光源的任意波长λ处具有需要的Re/λ和Rth/λ范围，或者在用在观察者侧时，在可见光波长范围之外具有需要的Re/λ和Rth/λ范围，这取决于随液晶层和波长λ的实施方案的模式而变化。在将膜用于波长λ＝500nm VA模式液晶元件(例如具有Δn·d的包含液晶层的VA模式液晶元件，其中厚度为d(μm)且折射率各向异性Δn为0.2-1.0μm)的示例性情况下，Re/λ优选落在0.04-0.13nm，更优选0.05-0.1nm且还更优选0.06-0.09nm的范围。Rth/λ优选落在0.05-1.1nm，更优选0.1-1.0nm且还更优选0.13-0.91nm的的范围。
光学补偿膜具有三个平均折射率，分别为在互相垂直的x轴、y轴和z轴方向上的nx、ny和nz。这三个值为光学补偿膜的固有折射率，并且Rth和Re通过这些值和膜厚d1确定。满足上述光学特性的光学补偿膜可通过原料、材料混合的量和生产条件的合适选择而生产，从而将这些值调节至所需范围。值nx、ny和nz随波长而不同，因此Rth和Re也随波长而不同。可以利用这个特征来生产光学补偿膜。
在本发明中，对用于生产光学补偿膜的材料没有特别限制。例如，该膜或者可以是拉伸双折射的聚合物膜，或者是通过将液晶化合物分子固定在预定取向而形成的光学各向异性层。光学补偿膜不限于具有单层结构，而且可具有包含多个堆叠在其中的膜的堆叠结构。组成堆叠结构每一层的材料可以不必相同，并且通常可以是包含聚合物膜和光学各向异性层的堆叠物，其中所述光学各向异性层由包含液晶化合物的组合物形成。在堆叠结构的实施方案中，考虑到厚度，更优选包含通过涂敷而形成层的涂层类型堆叠结构，而不优选包含多个聚合物拉伸膜的堆叠物。
液晶分子可以各种排列态进行排列，因此对于使用液晶化合物来生产光学补偿膜的情况，通过将液晶分子固定在排列态而生产的呈单层或多层堆叠形式的其光学各向异性层可显示出希望的光学特性。光学补偿膜可以包含载体和在载体上所形成的一个或多个光学各向异性层。由此得到的光学补偿膜的总延迟可以通过光学各向异性层的光学各向异性而调节。液晶化合物基于其分子形状可以分为棒状液晶(rod-like liquid crystal)化合物和盘状液晶(discotic liquid crystal)化合物。每种液晶化合物还包括低分子型和高分子型。在使用液晶化合物生产光学补偿膜时，优选使用棒状液晶化合物或盘状液晶化合物，并且更优选使用具有可聚合基团的棒状液晶化合物或具有可聚合基团的盘状液晶化合物。
光学补偿膜可以由聚合物膜组成。聚合物膜可以为拉伸聚合物膜，或者是涂敷的聚合物层和聚合物膜的组合。常用于组成聚合物的材料包括合成聚合物(例如聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、降冰片烯树脂和三乙酰纤维素)。而且优选使用基于酰化纤维素的膜，其中该膜由含有乙酰纤维素的组合物和加入的含芳环棒状化合物(更优选具有两个芳环的芳族化合物)制备。具有希望的光学特性的聚合物膜可以通过调节芳族化合物的种类、化合物的加入量和膜的拉伸条件而生产。
《酰化纤维素膜》 将进一步详细说明可用于本发明的酰化纤维素。
对具有芳环的芳族化合物种类(更具体为具有两个芳环的芳族化合物)、其加入量和生产条件(例如膜的拉伸条件)进行的合适调节可以制备能够满足本发明透明膜的光学特性的酰化纤维素膜。应指出的是偏振片的保护膜通常由酰化纤维素膜组成。将上述酰化纤维素膜作为偏振片的保护膜之一可以使偏振片增加光学补偿功能，而不增加偏振片的组件数。
将分别在UV光谱的250nm或更短处具有最大吸收波长(λ最大)的两种或更多种棒状化合物结合使用成功地得到了随波长变化的Re/Rth。
酰化纤维素的棉源是公知的那些(例如参见JIII Journal of TechnicalDisclosure，No.200 1-1 745)。也可根据公知方法(参见“Mokuzai Kagaku(WoodChemistry)”，Migita等编辑，第180-190页，Kyoritsu Shuppan Co.Ltd.出版，1968)进行酰化纤维素的合成。酰化纤维素聚合物的平均粘度优选落在200-700，更优选250-500，最优选250-350的范围。用于本发明的纤维素酯优选具有窄的分子量分布，其指Mw/Mn并通过凝胶渗透色谱法测量(Mw为重均分子量且Mn为数均分子量)。Mw/Mn的具体值优选1.5-5.0，更优选2.0-4.5，最优选3.0-4.0。
对酰化纤维素膜中的酰基没有特别限制，其中优选的实例包括乙酰基和丙酰基，并且特别优选乙酰基。全部的酰基取代度优选2.7-3.0，更优选2.8-2.95。本专利说明书中所述的酰基取代度指根据ASTM D817计算的值。所述酰基最优选乙酰基。在将乙酰基用作其酰基的醋酸纤维素的情况中，乙酰化的程度优选落在59.0-62.5％，更优选59.0-61.5％的范围。将乙酰化的程度控制在该范围可成功地防止由于铸膜铺展期间的传送张力而使Re增加到所需值之外，并成功降低其面内变化且抑制延迟值随温度和湿度的变化。由于对Re和Rth变化的抑制，优选将酰基在6-位上的取代度调节至0.9或更高。
波长分散特性也可以调节，这是基于混合使用两种在预定范围内具有不同乙酰化程度的醋酸纤维素可以调节延迟的波长分散的事实。在该描述于日本临时专利公开“Tokkai”No.2001-253971方法中，优选将最大乙酰化程度为Ac1的醋酸纤维素与最小乙酰化程度为Ac2的醋酸纤维素间的乙酰化程度的差(Ac1-Ac2)调节在2.0-6.0％(2.0％≤Ac1-Ac2≤6.0％)的范围。整个混合物的平均乙酰化程度优选落在55.0-61.5％。醋酸纤维素的最大(P1)与最小粘均聚合度(P2)的比例(P1/P2)优选为1或更大且小于2(1≤P1/P2≤2)。整个混合物的粘均聚合度优选落在250-500，更优选250-400的范围。
《延迟控制剂》 酰化纤维素膜优选含有具有至少两个芳环的棒状化合物作为延迟控制剂。所述棒状化合物优选具有直线性分子结构。这里直线性分子结构指棒状化合物显示直线性分子结构为热力学最稳定结构。所述热力学最稳定结构可通过晶体分析或分子轨道计算而确定。例如也可以使用分子轨道计算软件(例如FUJITSU的产品WinMOPAC2000)进行分子轨道计算而确定使形成化合物的热量最小化的晶体结构。线性分子结构指在由此计算的热力学最稳定结构中分子结构中的主链形成140°或更大的角度。
具有至少两个芳环的棒状化合物优选由下式(1)表示的那些 式(1)Ar1-L1-Ar2 在上式(1)中，Ar1和Ar2独立地代表芳基，并且L1代表选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-及其任何组合的二价连接基团。
在本说明书中，术语“芳基”用于任何芳基(芳族烃基)、任何取代的芳基、任何芳杂环基团、或任何取代的芳杂环基团。
与芳杂环基团和取代芳杂环基团比较，更优选芳基和取代芳基。芳杂环基团的杂环通常是不饱和的。所述芳杂环优选五元环、六元环或七元环，更优选五元环或六元环。芳杂环通常含有最大数的双键。杂原子优选氮原子、氧原子或硫原子，并且更优选氮原子或硫原子。芳杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、唑环、异唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1，3，5-三嗪环。
芳基中的芳环优选苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环或吡嗪环，其中特别优选苯环。
在取代芳基和取代芳杂环基团中的取代基的实例包括卤原子(F、Cl、Br、I)、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基(例如甲基氨基、乙基氨基、丁基氨基、二甲基氨基)、硝基、磺基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基(例如N-甲基氨基甲酰基、N-乙基氨基甲酰基、N，N-二甲基氨基甲酰基)、氨磺酰基、烷基氨磺酰基(例如N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N，N-二甲基氨磺酰基)、脲基、烷基脲基(例如N-甲基脲基、N，N-二甲基脲基、N，N，N’-三甲基脲基)、烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、庚基、辛基、异丙基、s-丁基、t-戊基、环己基、环戊基)、烯基(例如乙烯基、芳基、己烯基)、炔基(例如乙炔基、丁炔基)、酰基(例如甲酰基、乙酰基、丁酰基(bytylyl)、己酰基、月桂基)、酰氧基(例如乙酰氧基、丁酰氧基、己酰氧基、月桂氧基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、庚氧基、辛氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、烷氧羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、庚氧基羰基)、芳氧羰基(例如苯氧基羰基)、烷氧基羰基氨基(例如丁氧基羰基氨基、己氧基羰基氨基)、烷基硫基(例如甲基硫基、乙基硫基、丙基硫基、丁基硫基、戊基硫基、庚基硫基、辛基硫基)、芳基硫基(例如苯基硫基)、烷基磺酰基(例如甲磺酰基、乙磺酰基、丙磺酰基、丁磺酰基、戊磺酰基、庚磺酰基、辛磺酰基)、酰胺基(例如乙酰胺基、丁酰胺基、庚酰胺基、月桂酰胺基)及非芳族杂环基(如吗啉基、吡嗪基)。
在取代芳基和取代芳杂环基团中的取代基优选卤原子、氰基、羧基、羟基、氨基、烷基取代的氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧羰基、烷氧基、烷基硫基或烷基。
在烷基氨基、烷氧羰基、烷氧基和烷基硫基中的烷基部分及烷基还可包含取代基。所述烷基部分及烷基的取代基的实例包括卤原子、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基、硝基、磺基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基、氨磺酰基、烷基氨磺酰基、脲基、烷基脲基、烯基、炔基、酰基、酰氧基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳氧羰基、烷氧羰基氨基、烷基硫基、芳基硫基、烷基磺酰基、酰胺基及非芳族杂环基。所述烷基部分及烷基的取代基优选卤原子、羟基、氨基、烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧羰基或烷氧基。
L1代表选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-及基于其任何组合的基团的二价连接基团。
所述亚烷基可以具有环状结构。所述环状亚烷基优选亚环己基，并且特别优选1，4-亚环己基。作为链状的亚烷基，更优选直链亚烷基而不优选支链亚烷基。
亚烷基的碳原子数优选1-20个，更优选1-15个，还更优选1-10个、进一步更优选1-8个，最优选1-6个。
所述亚烯基和亚炔基优选具有线性结构而不优选环状结构且优选直链结构而不优选支链结构。亚烯基和亚炔基的碳原子数优选2-10个，更优选2-8个，还更优选2-6个，进一步更优选2-4个，最优选2个(亚乙烯基或亚乙炔基)。所述亚芳基优选具有6-20个，更优选6-16个，还更优选6-12个碳原子。
基于组合的二价连接基团的实例列举如下 L-1-O-CO-亚烷基-CO-O- L-2-CO-O-亚烷基-O-CO- L-3-O-CO-亚烯基-CO-O- L-4-CO-O-亚烯基-O-CO- L-5-O-CO-亚炔基-CO-O- L-6-CO-O-亚炔基-O-CO- L-7-O-CO-亚芳基-CO-O- L-8-CO-O-亚芳基-O-CO- L-9-O-CO-亚芳基-CO-O- L-10-CO-O-亚芳基-O-CO- 在式(1)代表的分子结构中，Ar1和Ar2之间所形成的角度(将L1放置于其中)优选140°或更大。作为棒状化合物，更优选下式(2)代表的那些 式(2)Ar1-L2-X-L3-Ar2 在上式(2)中，Ar1和Ar2独立地代表芳基。该芳基的定义和实例与式(1)的Ar1和Ar2相同。
在式(2)中，每个L2和L3独立地代表选自亚烷基、-O-、-CO-及其任何组合的二价连接基团。所述亚烷基优选具有链状结构而不优选环状结构，并且更优选直链结构而不是支链结构。
亚烷基的碳原子数优选1-10个，更优选1-8个，还更优选1-6个、还更优选1-4个，最优选1个或2个(亚甲基或亚乙基)。特别优选L2和L3表示-O-CO-或-CO-O-。
在式(2)中，X代表1，4-亚环己基、亚乙烯基或亚乙炔基。
由式(1)代表的化合物的具体实例如下所示




具体实例(1)-(34)、(41)、(42)在环己烷环的1-位和4-位上具有两个不对称碳原子。应指出的是具有对称内消旋型分子结构的具体实例(1)、(4)-(34)、(41)、(42)没有异构体(非光学活性的)且可仅存在几何异构体形式(反式和顺式)。具体实例(1)的反式(1-反式)和顺式(1-顺式)异构体列举如下
如上所述，棒状化合物优选具有线性分子结构。为此，反式比顺式更优选。除几何异构体之外，具体实例(2)和(3)还具有旋光异构体(总共4个异构体)。作为几何异构体，与上述类似，反式比顺式更优选。对于旋光异构体没有具体的优选，其中可使用任何D-、L-和外消旋化合物。具体实例(43)-(45)具有可归属为中心亚乙烯键的反式和顺式结构，其中基于上述原因，反式比顺式更优选。
其它可用于延迟控制剂的优选化合物列举如下

作为延迟控制剂，优选使用两种或更多种混合的棒状化合物，其中每种化合物的溶液样品在紫外吸收光谱中的最大吸收波长(λ最大)小于250nm。棒状化合物可以根据描述于文献中的方法合成。所述文献包括MoI.Cryst.Liq.Cryst.，第53卷，第229页(1979)、MoI.Cryst.Liq.Cryst.，第89卷，第93页(1982)、MoI.Cryst.Liq.Cryst.，第145卷，第I11页(1987)、MoI.Cryst.Liq.Cryst.，第170卷，第43页(1989)、J.Am.Chem.Soc，第113卷，第1349页(1991)、J.Am.Chem.Soc，第118卷，第5346页(1996)、J.Am.Chem.Soc，第92卷，第1 582页(1970)、J.Org.Chem.，第40卷，第420页(1975)和Tetrahedron，第48卷，第16期，第3437页(1992)。
延迟控制剂的加入量优选为聚合物的0.1-30重量％，更优选0.5-20重量％。
每100重量份的酰化纤维素使用0.01-20重量份的芳族化合物。芳族化合物的用量对每100重量份酰化纤维素优选0.05-15重量份，更优选0.1-10重量份。两种或更多种化合物的混合使用也是允许的。
下面将对能够控制酰化纤维素膜的波长分散的化合物进行说明。酰化纤维素膜的波长分散可通过多种方法在优选范围内进行调节。例如，酰化纤维素膜的波长分散可通过加入在紫外区的吸收为200-400nm的化合物而在优选范围内调节。可根据化合物类型或调节程度来确定上述化合物的量。
酰化纤维素膜的Re值和Rth值通常表示波长分散特性，例如在较长波长侧比在较短波长侧有所增加。因此，需要通过增加在较短波长侧的较小Re值和Rth值而使波长分散平滑。另一方面，在200-400nm的紫外区中具有吸收的化合物显示了波长分散特性，例如在较长波长侧比在较短波长侧具有更大的吸收。若化合物本身在酰化纤维素膜中各向同性地分布，则假定Re和Rth的波长分散在较短波长侧更大，这与吸收的波长分散类似。
因此可以通过使用上述在紫外区的吸收为200-400nm且其本身的Re和Rth波长分散在较短波长侧假定为更大的化合物来调节酰化纤维素膜的波长分散。这类化合物在紫外区的吸收频带优选位于200-400nm，更优选220-395nm，还更优选240-390nm。也要求用于调节波长分散的化合物与酰化纤维素完全相容。
近年来，要求用于电视机、笔记本型个人电脑和移动终端等的液晶显示器具有更高亮度且更小的能量消耗，因此这要求用于液晶显示器的光学材料具有更高的透射比。从这个观点来看，加入酰化纤维素膜的化合物必需具有优异的光谱透射率。所述酰化纤维素膜优选在380nm具有45-95％的透射率(包括两端)且在350nm具有10％或更小％的透射率。
从挥发性的角度，所述波长分散调节剂优选具有250-1000，更优选260-800，还更优选270-800，特别优选300-800的分子量。该调节剂可具有单体结构，或具有由多个彼此键接的该单体单元组成的低聚物结构或聚合物结构，只要其分子量落在上述范围内。
对于通过包括加热过程的方法如溶剂铸膜法来制备酰化纤维素膜的情况，优选波长分散调节剂在浓液的铸膜铺展、干燥等期间不挥发。
波长分散调节剂的量优选为酰化纤维素的0.01-30重量％，更优选0.1-30重量％，还更优选0.1-20重量，特别优选0.2-10重量％。
波长分散调节剂可以独立使用，或者以基于两种或更多种化合物的混合方式使用。
对何时应加入波长分散调节剂没有特别限制。对于通过溶剂铸膜法来制备酰化纤维素膜的情况，可在浓液的制备过程中或在浓液制备过程的结尾加入调节剂。
用于本发明的波长分散调节剂的具体实例包括基于苯并三唑的化合物，基于二苯酮的化合物，含氰基的化合物，基于羟二苯酮的化合物，基于水杨酸酯的化合物和基于镍配合物盐的化合物，其中本发明并不限于这些化合物。
波长分散调节剂的优选实例为由下式(3)代表的那些 式(3)Q1-Q2-OH 其中，Q1代表含氮的芳杂环，Q2代表芳环。
由Q1代表的含氮芳杂环优选五元至七元的含氮芳杂环，更优选五元或六元的含氮芳杂环，其实例包括咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、唑、硒唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并唑、苯并硒唑、噻二唑、二唑、萘噻唑、萘唑、氮杂苯并咪唑、嘌呤、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、三氮杂茚(triazaindene)和四氮杂茚(tetrazaindene)。在这些之中优选五元的含氮芳杂环，其具体实例包括咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并唑、噻二唑和二唑。特别优选苯并三唑。由Q1代表的含氮芳杂环还可以具有取代基，其中在下面描述的取代基T可用作该取代基。对于具有多个取代基的情况，各个取代基可以彼此键接形成稠环。
由Q2代表的芳环可以是芳族烃环或芳族杂环。所述芳环可以是单环，或者还可与其它环形成稠环。芳族烃环优选具有6-30个碳原子数的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环)，更优选具有6-20个碳原子数的芳族烃环，还更优选具有6-12个碳原子数的芳族烃环，还更优选苯环。
所述芳杂环优选含氮原子或含硫原子的芳杂环。芳杂环的具体实例包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、亚萘基、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。芳杂环优选吡啶、三嗪或喹啉。
Q2优选代表芳族烃环，更优选代表萘环或苯环，特别优选代表苯环。
每个Q1和Q2还可以具有优选选自下列取代基T的取代基。取代基T为 烷基(优选C1-20，更优选C1-12，更加优选C1-8烷基)，例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基或环己基；烯基(优选C2-20，更优选C2-12，更加优选C2-8烯基)，例如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基或3-戊烯基；炔基(优选C2-20，更优选C2-12，更加优选C2-8炔基)，例如炔丙基或3-戊炔基；芳基(优选C6-30，更优选C6-20，更加优选C6-12芳基)，例如苯基、对甲基苯基或萘基；芳烷基(优选C7-30，更优选C7-20，更加优选C7-12芳烷基)，例如苄基、苯乙基或3-苯基丙基；取代或未取代氨基(优选C0-20，更优选C0-10，更加优选C0-6氨基)，例如未取代的氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基或苯胺基；烷氧基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-10烷氧基)，例如甲氧基、乙氧基或丁氧基；烷氧羰基(优选C2-20，更优选C2-16，更加优选C2-10烷氧羰基)，例如甲氧基羰基或乙氧基羰基；酰氧基(优选C2-20，更优选C2-16，更加优选C2-10酰氧基)例如乙酰氧基或苯甲酰氧基；酰胺基(优选C2-20，更优选C2-16，更加优选C2-10酰氨基)，例如乙酰氨基或苯甲酰氨基；烷氧羰基氨基(优选C2-20，更优选C2-16，更加优选C2-12烷氧羰基氨基)，例如甲氧基羰基氨基；芳氧基羰基氨基(优选C7-20，更优选C7-16，更加优选C7-12芳氧基羰基氨基)，例如苯氧基羰基氨基；磺酰氨基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12磺酰氨基)。例如甲基磺酰氨基或苯磺酰氨基；氨磺酰基(优选C0-20，更优选C0-16，更加优选C0-12氨磺酰基)，例如未取代的氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基或苯基氨磺酰基；氨基甲酰基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12氨基甲酰基)，例如未取代的氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基或苯基氨基甲酰基；烷基硫基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12烷基硫基)，例如甲硫基或乙硫基；芳基硫基(优选C6-20，更优选C6-16，更加优选C6-12芳基硫基)，例如苯硫基；磺酰基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12磺酰基)，例如甲磺酰基或甲苯磺酰基；亚磺酰基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12亚磺酰基)，例如甲亚磺酰基或苯亚磺酰基；脲基(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12脲基)，例如未取代的脲基、甲基脲基或苯基脲基；磷酰胺(优选C1-20，更优选C1-16，更加优选C1-12磷酰胺)，例如二乙基磷酰胺或苯基磷酰胺；羟基；巯基；卤原子如氟、氯、溴或碘；氰基；磺基；羧基；硝基；异羟肟酸基；亚磺基；联氨基；亚氨基；杂环基(优选C1-30，更优选C1-12的包含至少一个杂原子如氮、氧或硫的杂环)，例如咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并唑基、苯并咪唑基或苯并噻唑基；以及甲硅烷基(优选C3-40，更优选C3-30，更加优选C3-24甲硅烷基)，例如三甲基甲硅烷基或三苯基甲硅烷基。
这些取代基可以由至少一个选自这些的取代基取代。在选择两个取代基时，它们可以相同或彼此不同。可能的话，两个或多个可以彼此键接形成环。
在由式(3)代表的化合物之中，优选由式(3-A)代表的三唑化合物。
式(3-A)
在该式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8分别代表氢原子或取代基。
由R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7或R8代表的取代基选自上述取代基T。所述取代基可以由至少一个取代基取代或通过彼此键接而形成稠环。
优选R1和R3分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R1和R3分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R1和R3分别代表氢原子或C1-12烷基，进一步更加优选R1和R3分别代表C1-12(C4-12)烷基。
优选R2和R4分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R2和R4分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R2和R4分别代表氢原子或C1-12烷基，进一步更加优选R2和R4分别代表氢原子或甲基，最优秀R2和R4分别代表氢原子。
优选R5和R8分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R5和R8分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R5和R8分别代表氢原子或C1-12烷基，进一步更加优选R5和R8分别代表氢原子或甲基，最优秀R5和R8分别代表氢原子。
优选R6和R7分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R6和R7分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R6和R7分别代表氢原子或卤原子，进一步更加优选R6和R7分别代表氢原子或氯原子。
在由式(3)代表的化合物之中，更优选由式(3-B)代表的化合物。
式(3-B)
在该式中，R1、R3、R6和R7分别与式(3-A)相同，而且它们的优选范围也相同。
由式(3)代表的化合物的实例包括但不限于如下所示的这些。


在如上所述的作为实例的苯并三唑化合物中，从延迟的角度优选将分子量大于320的化合物用于制备酰化纤维素膜。
波长分散调节剂的其它优选实例之一为由下式(4)代表的化合物。
式(4)
在该式中，Q1和Q2独立地代表芳环，并且X代表NR(R是氢原子或取代基)、氧原子或硫原子。
由Q1和Q2代表的芳环可以是芳族烃环或可以是芳杂环。所述芳环可以是单环，或者还可与其它环形成稠环。由Q1和Q2代表的芳族烃环优选具有6-30个碳原子数的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环)，更优选具有6-20个碳原子数的芳族烃环，还更优选具有6-12个碳原子数的芳族烃环，还更优选苯环。由Q1和Q2代表的芳杂环可以是优选含有氧原子、氮原子和硫原子中的至少一个的芳杂环。杂环的具体实例包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、亚萘基、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。所述芳杂环优选吡啶、三嗪或喹啉。每个Q1和Q2还可以具有取代基。所述取代基优选可选自以上所列的取代基T，但是不包含羧酸、磺酸或季铵盐。多个取代基可以彼此键接以形成环状结构。
X优选NR(R代表氢原子或取代基，上述取代基T可适用于该取代基)、氧原子(O)或硫原子(S)，其中X优选NR(R优选酰基或磺酰基且这些取代基还可以是取代的)或O，特别优选O。
在由式(4)代表的化合物之中，优选由式(4-A)代表的化合物。
式(4-A)
在该式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9分别代表氢原子或取代基。
由R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8或R9代表的取代基选自上述取代基T。所述取代基可以由至少一个取代基取代或通过彼此键接而形成稠环。
优选R1、R3、R4、R5、R6、R8和R9分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R1、R3、R4、R5、R6、R8和R9分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R1、R3、R4、R5、R6、R8和R9分别代表氢原子或C1-12烷基，进一步更加优选R1、R3、R4、R5、R6、R8和R9分别代表氢原子或甲基，最优选R1、R3、R4、R5、R6、R8和R9分别代表氢原子。
优选R2代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R2代表氢原子、C1-20烷基、C0-20氨基、C1-20烷氧基、C6-12芳氧基或羟基，更加优选R2代表C1-20烷氧基，进一步更加优选R2代表C1-12烷氧基。
优选R7代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R7代表氢原子、C1-20烷基、C0-20氨基、C1-20烷氧基、C6-12芳氧基或羟基，更加优选R7代表氢原子或C1-20(优选C1-12，更优选C1-8，更加优选甲基)烷基，进一步更加优选R7代表氢原子或甲基。
在由式(4-A)代表的化合物之中，优选由式(4-B)代表的化合物。
式(4-B)
在该式中，R10代表氢原子、取代或非取代烷基、取代或非取代烯基、取代或非取代炔基、或者取代或非取代芳基。由R10代表的取代基选自上面所示的取代基T。
优选R10代表取代或非取代烷基，更优选R10代表C5-20取代或非取代烷基，更加优选R10代表C5-12取代或非取代烷基如正己基、2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苄基，进一步更加优选R10代表C6-12取代或非取代烷基，如2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苄基。
由式(4)代表的化合物可以通过公开于日本临时专利公开“特开平”No.11-12219中的已知方法合成。
由式(4)代表的化合物的具体实例将列举如下，并且本发明不限于下列的具体实例。


波长分散调节剂的其它优选实例之一为含有氰基的化合物，其由下式(5)代表。
式(5)
在该式中，Q1和Q2独立地代表芳环。每个X1和X2代表氢原子或取代基，其中它们中的至少一个代表氰基、羰基、磺酰基或芳杂环。由Q1和Q2代表的芳杂环可以是芳族烃环或芳杂环。它们可以是单环或还可以与其它环形成稠环。
所述芳族烃环优选具有6-30个碳原子数的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环)，更优选具有6-20个碳原子数的芳族烃环，还更优选具有6-12个碳原子数的芳族烃环，还更优选苯环。
所述芳杂环优选含有氮原子或含有硫原子的芳杂环。杂环的具体实例包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、亚萘基、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。所述芳杂环优选吡啶、三嗪或喹啉。
每个Q1和Q2优选代表芳族烃环，更优选苯环。每个Q1和Q2还可以具有取代基，其中所述取代基优选选自上述的的取代基T。
每个X1和X2代表氢原子或取代基，其中它们中的至少一个代表氰基、羰基、磺酰基或芳杂环。上述取代基T可适用于由X1和X2代表的取代基。由X1和X2代表的芳杂环还可以被其他取代基取代，或者X1和X2可彼此缩合并因而形成环结构。
每个X1和X2优选氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基或芳杂环，更优选氰基、羰基、磺酰基或芳杂环，还更优选氰基或羰基，特别优选氰基或烷氧羰基(-C(＝O)OR，其中R为具有1-20个碳原子数的烷基、具有6-12个碳原子数的芳基和它们的组合)。
在由式(5)代表的化合物之中，优选由式(5-A)代表的化合物。
式(5-A)
在该式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10分别代表氢原子或取代基。所述取代基选自上面所述的取代基T。该取代基可以由至少一个取代基取代或通过彼此键接而形成稠环。X1和X2分别与式(5)相同而且优选范围也相同。
优选R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子，更加优选R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10分别代表氢原子或C1-12烷基，进一步更加优选R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10分别代表氢原子或甲基，最优选R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10分别代表氢原子。
优选R3和R8分别代表氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或非取代氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子，更优选R3和R8分别代表氢原子、C1-20烷基、C0-20氨基、C1-20烷氧基、C6-12芳氧基或羟基，更加优选R3和R8分别代表氢原子、C1-12烷基或C1-12烷氧基，最优选R3和R8分别代表氢原子。
在由式(5-A)代表的化合物之中，更优选由式(5-B)代表的化合物。
式(5-B)
在该式中，R3和R8分别与式(5-A)相同，而且优选范围也相同。X3代表氢原子或取代基。所述取代基选自上面所示的取代基T。该取代基可由至少一个取代基取代或彼此键接形成稠环。
优选X3代表氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基或芳杂环，更优选X3代表氰基、羰基、磺酰基或芳杂环，更加优选X3代表氰基或羰基，进一步更加优选X3代表氰基或烷氧羰基，或换句话说代表-C(＝O)OR，其中R代表C1-20烷基、C6-12芳基或其组合物。
在由式(5-B)代表的化合物之中，更优选由式(5-C)代表的化合物。
式(5-C)
在该式中，R3和R8分别与式(5-A)相同，而且优选范围也相同。R21代表C1-20烷基。
当R3和R8均为氢原子时，R21优选代表C2-12烷基，更优选代表C4-12烷基，更加优选代表C6-12烷基，进一步更加优选正辛基、叔辛基、2-乙基己基、正癸基或正十二烷基，最优秀代表2-乙基己基。
当R3和R8均不是氢原子时，R21优选选自具有20个或更少碳原子的烷基以使由式(5-C)代表的化合物的分子量不大于300。
由式(5)代表的化合物可以通过描述于Journal of American ChemicalSociety，第63卷，第3452页(1941)中的方法合成。
由式(5)代表的化合物的具体实例将列举如下，并且本发明不限于下列的具体实例。


《酰化纤维素膜的制备》 酰化纤维素膜优选通过溶剂铸膜法制备。在所述溶胶铸膜法中，使用将纤维素溶解于有机溶剂而得到的溶液(浓液)来制备膜。所述有机溶剂优选含有选自具有3-12个碳原子数的醚、具有3-12个碳原子数的酮、具有3-12个碳原子数的酯和具有1-6个碳原子数的卤代烃的溶剂。所述醚、酮和酯可以具有环状结构。任何含有两个或更多醚、酮和酯官能团(即-O-、-CO-和-COO-)的化合物也可用作所述有机溶剂。所述有机溶剂可含有其它官能团如醇羟基。若含有两个或更多官能团的有机溶剂的碳原子数落在所述含有任何这些官能团的化合物的范围之内，该有机溶剂是可适用的。
具有3-12个碳原子数的醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1，4-二氧六环、1，3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。具有3-12个碳原子数的酮的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基酮、二异丁基酮、环己酮和甲基环己酮。具有3-12个碳原子数的酯的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。含有两个或更多官能团的有机溶剂的实例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。卤代烃的碳原子数优选1或2，最优选1。卤代烃中的卤原子优选氯原子。卤代烃中由卤原子取代氢原子的取代比例优选25-75％，更优选30-70％，还更优选35-65％，最优选40-60％。二氯甲烷为代表性的卤代烃。也可以将两种或更多种有机溶剂混合。
酰化纤维素溶液可通过一般方法制备。所述一般方法指在0℃或以上(常温或高温)的温度进行处理。溶剂可使用一般溶剂铸膜法中制备浓液的方法和装置来制备。在该一般方法中，优选将卤代烃(尤其是二氯甲烷)用作有机溶剂。
调节酰化纤维素的量以使其在所得溶液中含有的量为10-40重量％。进一步优选将酰化纤维素的量调节至10-30重量％。可以将有机溶剂(主溶剂)与以下所述的任何添加剂一起预先加入。可以通过在常温(0-40℃)下搅拌酰化纤维素和有机溶剂而制备溶液。可以在加压和加热的条件下搅拌较高浓度的溶剂。更具体而言，将酰化纤维素和有机溶剂放置在压力容器中，密封，并且在将混合物于不低于常压下的溶剂沸点但也不会使溶剂沸腾的温度下加热的同时于常压下搅拌。所述加热温度通常为40 ℃或以上，更优选60-200℃，还更优选80-110℃。
可将各个组分在预先且粗略混合后放入容器中，或者可将其连续放入容器中。容器必须构造为可以搅拌的。可通过注入惰性气体如氮气而使容器加压。也可以利用在加热下溶剂蒸汽压的上升。也可以密封容器，然后将各个组分在压力下加入。优选在容器外面进行加热。也可以使用夹套型加热装置。也可以在容器外面放置板式加热器，并通过使流体流经其带有的管而将容器的整个部分加热。优选在容器内带有搅拌浆并将其用于搅拌。搅拌浆优选具有长到足以达到容器壁的长度。为了便于除去在容器壁上的液体膜，优选搅拌浆的末端带有刮板。也可以装配带有测量器械如压力表、温度计等的容器。在容器中将各个组分溶解于溶剂中。冷却后将制得的浓液从容器中取出，或者首先将其取出然后使用热交换器等将其冷却。
也可以通过冷却增溶方法制备溶液。冷却增溶方法可以使酰化纤维素增溶到借助一般增溶方法难以使其增溶的有机溶剂中。即使溶剂能够介质一般增溶方法溶解酰化纤维素，冷却增溶方法也在快速得到均匀溶液上是有利的。在冷却增溶方法中，首先在室温搅拌下将酰化纤维素逐步加入有机溶剂中。优选调节酰化纤维素的量以使其在所得化合物中含有的量为10-40重量％。更优选酰化纤维素的量为10-30重量％。混合物可与以下所述的任何添加剂一起预先加入。
然后，将化合物冷却至-100℃至-10℃(更优选-80 ℃至-10℃，还更优选-50℃至-20℃，最优选-50℃至-30℃)。通常可以在用干冰/甲醇浴(-75℃)冷却的二甘醇溶液(-30℃至-20℃)中进行冷却。冷却可以使酰化纤维素和有机溶剂固化。
冷却速度优选4℃/分钟或以上，更优选8℃/分钟或以上，最优选12℃/分钟或以上。越快越好，其中冷却速度的理论上限为10000℃/秒，其技术上限为1000℃/秒，实际上限为100℃/秒。这里应理解的是冷却速度是指将冷却之前的起始温度与冷却之后的最终温度的差除以冷却开始至得到最终冷却温度的冷却结束时所需时间而得到的值。
然后，将混合物加热至0-200℃(更优选0-150℃，还更优选0-120℃，最优选0-50℃)以使酰化纤维素溶解于有机溶剂中。可以简单地通过将混合物放置在室温中或在热浴中加热而得到温度上升。
加热速度优选4℃/分钟或以上，更优选8℃/分钟或以上，最优选12℃/分钟或以上。越快越好，其中加热速度的理论上限为10000℃/秒，其技术上限为1000℃/秒，实际上限为100℃/秒。这里应理解的是加热速度是指将加热之前的起始温度与加热之后的最终温度的差除以加热开始至得到最终加热温度的加热结束时所需时间而得到的值。
因此可以得到均匀的溶液。任何不充分的增溶可通过重复冷却和加热而解决。增溶是否充分可以简单地通过视觉观察溶液的外观来判断。
在冷却增溶方法中，优选使用气封容器以放置水的进入，其可以通过冷却过程中的结露而造成。在冷却和加热操作中，在冷却过程中加压并在加热过程中减压成功地减少了增溶时间。由于进行加压和减压，优选使用压力容器。
20重量％的酰化纤维素(酰化度60.9％，粘均聚合度299)溶解于乙酸甲酯中溶液的示差扫描量热(DSC)表明溶液在溶胶态和凝胶态之间在约33℃显示了假相转变点，其中溶液在该温度以下可以凝胶形式存在。因此需要将该溶液储存在不低于所述假相转变温度的温度下，更优选比该假相转变温度高约10℃左右的温度。这里应指出的是该假相转变温度随酰化纤维素的酰化度和粘均聚合度、溶液浓度及所用的有机溶剂而变化。
酰化纤维素膜使用由此制得的酰化纤维素溶液(浓液)通过溶剂铸膜法而制备。
将浓液浇铸并铺展在转筒(drum)或带(band)上，然后使溶剂蒸发以形成膜。优选将浓液在铸膜之前的浓度调节以使固含量为18-35％。转筒或带的表面优选为磨光整理的(mirror-finished)。溶剂铸膜法的铸膜和干燥方法描述于US专利No.23363 10、US专利No.2367603、US专利No.2492078、US专利No.2492977、US专利No.2492978、US专利No.2607704、US专利No.2739069、US专利No.2739070、英国专利No.640731、英国专利No.736892的各自说明书中，以及日本特许专利公开“Tokkosho”No.45-4554和日本特许专利公开No.49-5614、日本临时专利公开“Tokkaisho”No.60-176834、日本临时专利公开“Tokkaisho”No.60-203430和日本临时专利公开“Tokkaisho”No.62-115035的各自发表的专利说明书中。
优选将浓液浇铸并铺展在表面温度调节为10℃或以下的转筒或带上。优选在空气流下将浇铸的浓液干燥2秒或更长。也可以从转筒或带上分离所得膜并通过流过温度在100-160℃顺序变化的热空气而蒸发残留溶剂。该方法描述于日本特许专利公开“Tokkohei”No.5-17844中。该方法可以缩短了铸膜至分离所需的时间。为了使该方法生效，需要浓液在铸膜和铺展期间在转筒或带的表面温度下成胶状。
酰化纤维素膜中可以添加增塑剂以改进机械特性或干燥速度。磷酸酯或羧酸酯用作增塑剂。磷酸酯的实例包括磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三甲苯酯(TCP)。作为羧酸酯，代表性的是邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)。柠檬酸酯的实例包括邻乙酰柠檬酸三乙酯(OACTE)和邻乙酰柠檬酸三丁酯(OACTB)。羧酸酯的其它实例包括油酸丁酯、乙酰蓖麻酸甲酯、癸二酸二丁酯和各种偏苯三酸酯。优选使用基于邻苯二甲酸酯的增塑剂(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)。特别优选DEP和DPP。
增塑剂的加入量优选调节为纤维素酯的0.1-25重量％，更优选1-20重量％，最优选3-1 5重量％。
酰化纤维素膜中可以添加抗降解剂(例如抗氧化剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属钝化剂、酸俘获剂、胺)。所述抗降解剂描述于日本临时专利公开“Tokkaihei”No.3-199201、日本临时专利公开“Tokkaihei”No.5-1 907073、日本临时专利公开“Tokkaihei”No.5-1 94789、日本临时专利公开“Tokkaihei”No.5-271471和日本临时专利公开“Tokkaihei”No.6-107854中。降抗降解剂的加入量优选调节为制得的溶液(浓液)的0.01-1重量％，更优选0.01-0.2重量％，这是由于可显示出添加效果并抑制抗降解剂渗出到膜的表面。抗降解剂的特别优选的实例包括丁基化的羟基甲苯(BHT)和三苄基胺(TBA)。
《酰化纤维素膜的拉伸》 酰化纤维素膜的延迟可通过拉伸来调节。拉伸比例优选3-100％。
对拉伸方法没有特别限制，并且任何已知方法是可用的。由于面内均匀性，特别优选拉幅拉伸(tenter stretching)。在本发明中所用的酰化纤维素优选具有至少100cm的宽度，并且Re值在宽度上的变化为±5nm，优选±3nm。Rth值的变化优选±10nm，更优选±5nm。而且，Re值和Rth值在纵向上的变化优选落在与宽度方向的变化相同的范围内。
拉伸可以在膜形成过程中进行，或者可拉伸形成后的缠绕膜(wound-upfilm)。在前面的情况中，可以拉伸含有一定量残余溶剂的膜，其中优选在残余溶剂的量为2-30％下将膜拉伸。在这个情况下，优选在其纵向拉伸膜并同时在与纵向垂直的方向拉伸，因此使膜的慢轴在与其纵向垂直的方向上取向。
可根据拉伸中残余溶剂的量和厚度适当地选择拉伸温度。含有残余溶剂的拉伸膜优选在拉伸以后进行干燥。干燥方法与上述膜的制备中所采用的方法类似。
拉伸的酰化纤维素膜的厚度优选110μm或更小，更优选40-110μm，还更优选60-110μm，最优选80-110μm. 《酰化纤维素膜的表面处理》 对于将由酰化纤维素膜组成的光学补偿膜用作偏振片的透明保护膜的情况而言，优选酰化纤维素膜经过表面处理。所述表面处理可以为电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理或紫外辐射处理。特别优选进行用于酰化纤维素皂化处理的酸处理或碱处理。
如上所述，拉伸为含有具有至少两个芳族环和线性结构的棒状化合物、且厚度为40-110μm的具有本发明光学补偿膜所需的光学性质的酰化纤维素膜可以用作光学补偿膜。
以下段落将参考图9说明本发明VA模式的液晶显示器的实施方案。
[液晶显示器] 图9所示的液晶显示器包含在其之间夹住液晶元件(16-18)的布置的上偏振膜11和下偏振膜101，其中光学补偿膜15布置在上偏振膜11和液晶元件(16-18)之间，并且光学补偿膜19布置在上偏振膜101和液晶元件(16-18)之间。如上所述，取决于结构，可以仅使用光学补偿膜15和光学补偿膜19中的任一个。每个偏振膜11和101由一对透明膜保护，图9仅显示了布置在更靠近液晶元件侧的透明保护膜13和103，而省略了布置在离液晶元件更远处的透明保护膜的图示。也可以仅有一个膜具有光学补偿膜15和透明保护膜13两者的功能。类似地，也可以仅有一个膜具有光学补偿膜19和透明保护膜103两者的功能。
液晶元件包含上衬底16和下衬底18，并且包含液晶分子17的液晶层夹在其之间。每个衬底16和18含有形成于其面对液晶分子17的表面(下文有时称为“内表面”)上的取向膜(没有显示)，因此在没有施加电压或低施加电压下，将液晶分子17控制为垂直取向。衬底16和18的每个内表面带有形成于其上的能够施加电压通过由液晶分子17组成的液晶层的透明电极(没有显示)。在本发明中，优选将液晶层的厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的乘积Δn.d调节至0.1-1.0μm。更优选将Δn.d的最佳值调节至0.2-1.0μm，还更优选0.2-0.5μm。这些范围确保在亮态(while-level display)具有高发光度且在暗态具有低发光度，并且可以提供明亮且高对比的显示器。对使用的液晶层材料没有特别限制，其中对于在上下衬底16和18之间施加电场的实施方案，使用任何具有负的介电各向异性的液晶材料，导致了垂直于施加电场的液晶分子17响应。对于电极仅形成在衬底16和18的任一个之上且与衬底表面平行而施加电场的情况，也可以使用具有正的介电各项异性的液晶材料。
在将液晶元件建造为VA模式液晶元件的示例性情况中，也可以例如使用具有负介电各向异性且上下衬底16和18之间的Δε＝-4.6左右和Δn＝0.0813左右的向列相液晶材料。液晶层的厚度没有特别限制，但是对于使用具有上述范围的性质的液晶可以设为3.5μm左右。亮态(white state)的亮度随厚度d和折射率各向异性Δn在亮态的乘积值Δn.d而变化，因此为得到最大亮度，优选将Δn.d设为0.2-0.5μm。
通常不向VA模式液晶显示器添加常用于TN模式液晶显示器的手性材料，这因为手性材料会降低动态响应特性，但有时为了降低取向失败而添加手性材料。采用多域结构对调节在每个相邻区域的边界区上的液晶的取向是有利的。多域结构指将液晶显示器的单一像素分成多个区域的结构。例如，VA模式元件的液晶分子17在亮态下倾斜，这导致在倾斜方向和对称方向观察显示时的发光度和色调不均匀，这是由于在倾斜方向观察的液晶分子17的双折射差，而由于多域结构改善了发光度和色调对视角的依赖性，优选采用多域结构。更具体而言，将每个像素结构平均成两个或更多个(优选4个或8个)区域，液晶分子彼此间不同的起始取向态可以降低视角依赖性、发光度和色调的不均匀性。类似的效果也可以通过将每个像素设为两个或更多个彼此不同的区域而得到，其中液晶分子的取向方向可以在施加电压下连续变化。
在单个像素中的多个具有不同液晶分子17取向方向的区域通常可通过向电极提供狭缝或突出物以改变电场方向或引起电场的不均匀性而形成。提高分割的数目以使在所有方向上的视角相等将是成功的，其中，分为四等分或八等分或更多等分将足以得到近乎相等的视角。具体而言，优选分为八等分，这因为可以将偏振片的吸收轴设为任意角度。液晶分子17趋于在每个相邻区域的边界区上具有较小响应。这引起在常暗模式(normally-black mode)中发光度下降的问题，其中所述常暗状态例如保持暗态的VA模式。因此可以将手性剂加入液晶分子中以使在每个相邻区域之间的边界区缩小。另一方面，由于保持亮态，常亮模式(normally-white mode)导致了正面对比度的下降。因此优选提供光截取层(light interception layer)来覆盖该区，例如黑色矩阵(black matrix)。
优选偏振膜11和偏振膜101的置于更靠近液晶层侧的保护膜的慢轴13和103基本互相平行或垂直。垂直布置透明保护膜13、103的慢轴13a、103a可以减小垂直入射在液晶显示器上光的光学特性的下降，这因为抵消了两个光学膜的双折射性质。平行布置慢轴13a、103a可以通过用这些保护膜的双折射形状而补偿液晶层的任何残留延迟。
根据用于组成各个组件的材料、显示模式和组件的堆叠结构，可在最佳范围内调节偏振膜11、101的吸收轴12、102的方向，保护膜13、103的慢轴13a、103a的方向以及液晶分子17的取向方向。即，使偏振膜11的吸收轴12与偏振膜101的吸收轴102基本相互垂直。然而，本发明的液晶显示器不限于这种结构。
如上所述，布置在每个偏振膜11、101和液晶元件之间的光学补偿膜15和19通常是由双折射聚合物膜组成或由透明载体和包含在载体上形成的液晶分子的光学各向异性层组成的光学补偿膜。优选光学补偿膜15的面内慢轴15a基本垂直于与它更靠近的偏振膜11的吸收轴12。类似地，优选光学补偿膜19的面内慢轴19a基本垂直于与它更靠近的偏振膜101的吸收轴102。在符合这些关系的布置中，光学补偿膜15、19导致垂直入射光的延迟，而不会造成漏光，并且可以充分展示本发明对倾斜入射光的效果。
对于偏振片的保护膜13或15的Re值和Rth值均不为0nm的情况，保护膜可以具有光学补偿能力。在该情况下，也可以补偿光学补偿膜的Re和Rth。
在没有向液晶元件衬底16、18的每个透明电极(没有显示)施加驱动电压的非操作状态下，液晶层中液晶分子17几乎垂直于衬底16、18取向，从而使通过光的偏振态几乎不改变。由于吸收轴12和102互相垂直，来自下侧(例如在电极侧的背面)的光通过偏振膜101而偏振，并通过液晶元件16-18而保持该偏振态，并且由偏振膜11挡住。即，示于图9的液晶显示器可以在没有电压或施加低电压下处于暗态。相反，将电压驱动施加于透明电极(没有显示)时，液晶分子17将倾斜于衬底16、18的表面，从而通过的光由于因而倾斜的液晶分子17而改变其偏振态。来自下侧(例如在电极侧的背面)的光因此通过偏振膜101而偏振，在通过液晶元件16-18之后进一步改变了其偏振态，并且可以通过偏振膜11。即，在施加电压时得到了亮态。
VA模式的优点在于高对比度。然而，传统VA模式液晶显示器遭受在斜视时的低对比度的问题，尽管在正面具有高对比度。暗态时液晶分子17垂直于衬底16、18的表面取向，从而液晶分子17在正视时几乎不显示双折射并且得到低透射，确保了高对比度。然而，液晶分子17在斜视时显示出双折射。另外，上下偏振膜11、101的吸收轴12、102之间的交叉角(在正视时近乎垂直90°)在斜视时超过了90°。由于这两个因素，传统显示器具有在倾斜方向产生漏光和降低的对比度的问题。相反，本发明的如图9所示而设计的液晶显示器使用了光学补偿膜15、19并因而成功地降低了暗态下在倾斜方向的漏光且改善了对比度，其中所述光学补偿膜具有满足相关于液晶层7的光学特性的特殊条件的光学特性。
本发明的液晶显示器不限于具有图9所示结构的那些，并且可包含其它组件。例如，可在液晶元件和偏振膜之间布置滤色镜。当将该器件用作透射器件时，也可以在其背面放置使用冷阴极荧光灯管、热阴极荧光灯管、发光二极管、场致发射器件或电致发光器件的背光(back light)。
本发明的液晶显示器包括直接图像观察型(direct image viewing type)、图像投影型(image projection type)和光调制型(light modulation type)。本发明的特别有效的实施方案为将三端或两端半导体器件如TFT或MIM用于主动矩阵(active-matrix)液晶显示器。当然将本发明器件用于由STN型器件代表的被动矩阵液晶显示器的实施方案也是有效的，其中所述STN型器件基于分时操作(time-sharing operation)。
以下段落将进一步详细说明用于本发明液晶显示器的各种组件的光学特性、源材料和制备方法等。
[偏振片] 在本发明中，可以使用包含偏振膜和一对在其中夹住偏振膜的保护膜的偏振片。例如，可以使用通过将通常由聚乙烯醇膜或类似物组成的偏振膜用碘染色、将该膜拉伸并在其两个表面上堆叠上保护膜而得到。偏振片布置在液晶元件的外部。优选布置一对分别包含偏振膜和一对在其中夹住偏振膜的偏振片，从而在其中夹住液晶元件。
《保护膜》 可用于本发明的偏振片具有一对堆叠在偏振膜两个表面上的保护膜。对保护膜的种类没有特别限制，其中可用的实例包括纤维素酯如醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素和丙酸纤维素，聚碳酸酯，聚烯烃，聚苯乙烯和聚酯。如上所述，也可以使用满足光学补偿膜所要求的光学特性的聚合物膜，从而使其既作为光学补偿膜又作为保护膜。
保护膜通常以卷形物(roll)形式提供，从而优选将其连续连接于长偏振膜上而同时保持两者的纵向方向一致。保护膜的取向轴(慢轴)可以以任何方向取向，其中为了操作方便，优选平行于纵向而取向。
在其中夹住偏振膜的保护膜也可以使用具有基本与最大面内平均折射率一致的慢轴的那些。更具体而言，至少一个保护膜可以是三个分别在互相垂直的x轴、y轴和z轴方向上的平均折射率nx、ny和nz满足nx、ny＝nz、nx＞ny关系的膜，或者可以是满足nx＝ny、nz、nx＞nz关系的膜，其中nx和ny为面内平均折射率并且nz为厚度方向折射率。对于如上所述的保护膜具有光学补偿膜功能的情况，优选在450nm处的Re和Rth的比例Re/Rth(450nm)为在550nm处的Re/Rth(550nm)的0.4-0.95倍，在650nm处的Re/Rth(650nm)为在550nm处的Re/Rth(550nm)的1.05-1.9倍，并且在550 nm处的厚度方向延迟Rth为70-400nm。
另一方面，在一个实施方案中，透明保护膜的延迟优选小到不可以该保护膜也作为光学补偿膜。在偏振膜的透射轴与透明保护膜的取向轴不平行的实施方案中，由于透明保护膜的偏振轴和取向轴(慢轴)的倾斜位移，通常相信大于预定值的透明保护膜的延迟值不希望地将线性偏振转化为椭圆偏振。因此优选透明保护膜在632.8nm处的延迟通常为10nm或更小，并且更优选5nm或更小。这里优选可用的具有小延迟的聚合物膜包括聚烯烃如三乙酸纤维素、Zeonex、Zeonor(两者均得自Zeon Corporation)和ARTON(得自JSRCorporation)。其它优选的实例包括例如描述于日本临时专利公开“Tokkaihei”No.8-110402或日本临时专利公开“Tokkaihei”No.11-293 116中的非双折射的光学树脂材料。对于包含载体和由在载体上形成的液晶化合物组成的光学各向异性层的堆叠的情况，在该实施方案中保护膜用作光学补偿层，所述保护膜也作为光学各向异性层的载体。
保护膜优选与偏振膜连接，从而至少一个保护膜(在引入液晶显示器中时，更靠近液晶元件布置的那一个)的慢轴(取向轴)与偏振膜的吸收轴(拉伸轴)交叉。更具体而言，偏振膜的吸收轴与该保护膜的慢轴之间的角度优选落在10-90°，更优选20-70°，还更优选40-50°，特别优选43-47°的范围内。对其它保护膜的慢轴与偏振膜的吸收轴之间的角度没有特别限制，并且可取决于偏振片的目的而恰当地设定，其中优选满足上述范围，也优选一对保护膜的慢轴彼此相符。
平行布置保护膜的慢轴和偏振膜的吸收轴对改善偏振片的机械稳定性(如防止尺寸变化和卷曲)是有利的。若偏振膜和一对保护膜这三个膜的至少两个轴(即一个保护膜的慢轴和偏振膜的吸收轴，或两个保护膜的慢轴)基本相互平行可以得到相同的效果。
《粘合剂》 对用于偏振膜和保护膜之间的粘合剂没有特别限制，其中其优选实例包括基于PVA的树脂(包括由乙酰乙酰基、磺酸基、羧基、氧亚烷基等改性的改性PVA)和硼化物水溶液，并且在这些中优选基于PVA的树脂。粘合剂的干膜厚度优选0.01-10μm，特别优选0.05-5μm。
《偏振膜和透明保护膜的连续生产方法》 可用于本发明的偏振膜通过将用于制备偏振膜的膜拉伸并使其收缩以减少挥发物含量来生产，其中优选在干燥之后或干燥期间使其与在其至少一个表面上的透明保护膜连接并且使该堆叠物经受后加热。在透明保护膜也用作为用作光学补偿膜的光学各向异性层载体的实施方案中，所述后加热优选在透明保护膜连接在偏振膜的一个表面上之后进行，并且将光学各向异性层形成在其上的透明载体连接在相反表面上。连接的具体方法包括在膜干燥过程中使用粘合剂而将透明保护膜与偏振膜连接、同时夹住其两个边缘、干燥后将其切口的方法；以及将用于制备偏振膜的膜干燥、干燥后由边缘夹取下、将膜的两个边缘切开并与透明保护膜连接的方法。切开的方法可以是常用的那些，包括使用切刃的方法和激光辅助切割。连接后，优选将产品加热以干燥粘合剂并改善取向性质。加热条件可以随粘合剂而变化，其中基于水的粘合剂优选30℃或以上的温度，40-100℃更佳，50-90℃还更佳。考虑到产品性能和生产效率，这些方法步骤更优选在连续线上进行。
《偏振片的性能》 本发明包含透明保护膜、起偏振片和透明载体的偏振片的光学性质和耐久性(短期和长期耐贮性)优选等于或优于可市购的超高对比度产品(例如Sanritz Corporationd HLC2-5618)的性能。更具体而言，优选偏振片的可见光透射为42.5％或更高，偏振度[(Tp-Tc)/Tp+Tc]}1/2≥0.9995(其中Tp为平行透射率，Tc为垂直透射率)，在60℃、90％RH放置500小时之前和之后以及在80℃、干燥气氛中放置500小时之前和之后的光透射变化比基于绝对值为3％或更小，更优选1％或更小，以及偏振度的变化比基于绝对值为1％或更小，更优选0.1％或更小。
实施例 以下段落将参考实施例进一步具体说明本发明。应指出的是以下实施例中所示的材料、试剂、用量和比例、操作等可以进行适当改进而没有脱离本发明范围。本发明因此不限于下述具体实施例。
[实施例1] 制备了具有类似于图9所示的结构的液晶显示器。更具体而言，从观察者侧(上面)观察时，所述液晶显示器装配了按这个顺序堆叠的上偏振片(保护膜(没有显示)、偏振膜11、保护膜13)、光学补偿膜15(也作为保护膜13)、液晶元件(上衬底16、液晶层17、下衬底18)、光学补偿膜19(也作为保护膜103)、下偏振片(偏振膜101、保护膜(没有显示))，额外还布置了背光源(没有显示)，并且该器件经过光学模拟以证实效果。使用得自Shintech Inc.的LCDMaster Ver.6.08进行光学计算。液晶元件、电极、衬底、偏振片等为常用于液晶显示器的那些。这里所用的用于液晶元件、电极、衬底、偏振片等的值为没有改进的常用的那些。这里所用的液晶材料为Δε＝-4.2的具有负介电各向异性的那些。这里所用的液晶元件具有预倾角为89.9°的近乎垂直取向，衬底间的液晶元件间隙为3.6μm且液晶层的延迟值(即液晶层的厚度d(μm)与折射率各向异性Δn的乘积值Δn.d)在450nm为318nm、在550nm的延迟值为300nm及在650nm的延迟值为295nm。将光学补偿膜15和19在各个波长的Re值和Rth值设为表1中所列的那些。这里所用的光源为连接于LCDMaster的C光。
应指出的是若背光和观察者之间的位置关系上下颠倒，则如图9所示装配的液晶显示器可以给出完全相同的效果。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜15和19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表1中。在表1中，液晶显示器1号对应于上述对比例并且液晶显示器2-6号对应于实施例。
表1在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射(％) 由表1所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器2-6号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器1号更小的暗态透射率，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.707的液晶层和Re/λ＝0.056-0.113且Rth/λ＝0.291-0.329的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.454的液晶层和Re/λ＝0.089-0.129且Rth/λ＝0.165-0.189的光学补偿膜。由表1所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.073和Rth/λ＝0.311时、在550nm处的Re/λ＝0.095和Rth/λ＝0.233时且在650nm处的Re/λ＝0.1 08和Rth/λ＝0.177时达到最小透射。
由表1所示的模拟结果也可以理解满足关系(I)至(IV)的所有液晶显示器2-6号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器1号更小的暗态透射。
[实施例2] 使用LCD Master在与实施例1类似的条件下计算了液晶显示器的光学特性，不同之处为将延迟值改为在450nm为371nm、在550nm为350nm及在650nm为344nm。光学补偿膜15和19的Re和Rth列于表2。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜15和19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表2中。在表2中，液晶显示器7号对应于上述对比例并且液晶显示器8-12号对应于实施例。
表2在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射率(％) 由表2所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器8-12号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器7号更小的暗态透射，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.824的液晶层和Re/λ＝0.044-0.089且Rth/λ＝0.355-0.405的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.529的液晶层和Re/λ＝0.078-0.115且Rth/λ＝0.216-0.233的光学补偿膜。由表2所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.067和Rth/λ＝0.38时、在550nm处的Re/λ＝0.082和Rth/λ＝0.28时且在650nm处的Re/λ＝0.097和Rth/λ＝0.255时达到最小透射。
由表2所示的模拟结果也可以理解满足关系(I)至(IV)的所有液晶显示器8-12号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器7号更小的暗态透射。
[实施例3] 类似于图9所示而装配的液晶显示器(不同之处为没有使用光学补偿膜15)的光学特性使用LCD Master而计算。更具体而言，从观察者侧(上面)观察时，按这个顺序布置了上偏振片(保护膜(没有显示)、偏振膜11、保护膜13)、液晶元件(上衬底16、液晶层17、下衬底18)、光学补偿膜19(也用作保护膜103)、下偏振片(偏振膜101、保护膜(没有显示))，额外还布置了背光源(没有显示)。光学补偿膜19的Re和Rth列于表3。将上偏振片的保护膜3调节为Rth＝38nm且Re＝0nm。应指出的是若背光和观察者之间的位置关系上下颠倒，则带有布置在背光侧的光学补偿膜的实施例3可以给出完全相同的效果。其它条件与实施例1相同。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表3中。在表3中，液晶显示器13号对应于上述对比例并且液晶显示器14-18号对应于实施例。
表3在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射(％) 由表3所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器14-18号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器13号更小的暗态透射，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.707的液晶层和Re/λ＝0.082-0.133且Rth/λ＝0.513-0.531的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.454的液晶层和Re/λ＝0.123-0.163且Rth/λ＝0.332-0.357的光学补偿膜。由表3所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.107和Rth/λ＝0.54时、在550nm处的Re/λ＝0.125和Rth/λ＝0.424时且在650nm处的Re/λ＝0.146和Rth/λ＝0.351时达到最小透射。
由表3所示的模拟结果也可以理解满足关系(V)至(VIII)的所有液晶显示器14-18号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器13号更小的暗态透射。
[实施例4] 使用LCD Master在与实施例3类似的条件下计算了液晶显示器的光学特性，不同之处为将延迟值改为在450nm为371nm、在550nm为350nm及在650nm为344nm。光学补偿膜19的Re和Rth列于表4。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表4中。在表4中，液晶显示器19号对应于上述对比例并且液晶显示器20-24号对应于实施例。
表4在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射率(％) 由表4所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器20-24号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器19号更小的暗态透射，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.824的液晶层和Re/λ＝0.059-0.115且Rth/λ＝0.634-0.69的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.529的液晶层和Re/λ＝0.099-0.141且Rth/λ＝0.416-0.427的光学补偿膜。由表4所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.087和Rth/λ＝0.662时、在550nm处的Re/λ＝0.1 05和Rth/λ＝0.507时且在650nm处的Re/λ＝0.1 2和Rth/λ＝0.422时达到最小透射。
由表4所示的模拟结果也可以理解满足关系(V)至(VIII)的所有液晶显示器20-24号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器19号更小的暗态透射。
[实施例5] 类似于图9所示而装配的液晶显示器(不同之处为没有使用光学补偿膜15)的光学特性使用LCD Master而计算。更具体而言，从观察者侧(上面)观察时，按这个顺序布置了上偏振片(保护膜(没有显示)、偏振膜11)、液晶元件(上衬底16、液晶层17、下衬底18)、光学补偿膜19(也用作保护膜103)和下偏振片(偏振膜101、保护膜(没有显示))，额外还布置了背光源(没有显示)。光学补偿膜19的Re和Rth列于表5。其它组件与在实施例1中所述的相同其中上偏振片的保护膜3为具有极小延迟的膜，其Rth和Re均几乎为0nm。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表5中。在表5中，液晶显示器25号对应于上述对比例并且液晶显示器26-30号对应于实施例。
表5在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射(％) 由表5所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器26-30号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器25号更小的暗态透射，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.707的液晶层和Re/λ＝0.067-0.116且Rth/λ＝0.634-0.669的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.454的液晶层和Re/λ＝0.098-0.142且Rth/λ＝0.411-0.422的光学补偿膜。由表5所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.089和Rth/λ＝0.651时、在550nm处的Re/λ＝0.104和Rth/λ＝0.5时且在650nm处的Re/λ＝0.12和Rth/λ＝0.415时达到最小透射。
由表5所示的模拟结果也可以理解满足关系(V)至(VIII)的所有液晶显示器26-30号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器25号更小的暗态透射。
[实施例6] 使用LCD Master在与实施例5类似的条件下计算了液晶显示器的光学特性，不同之处为将延迟值改为在450nm为371nm、在550nm为350nm及在650nm为344nm。光学补偿膜19的Re和Rth列于表6。
作为对比例，装配了与如上所述类似的液晶显示器，不同之处为使用了Re和Rth与波长无关而保持不变的光学补偿膜19，并且该器件类似地经过了光学模拟。可将该对比例看作现有技术，这因为传统光学补偿技术不考虑光学补偿膜Re和Rth的波长分散。
<测量液晶显示器的漏光> 使用上述值基于光学模拟而计算的漏光结果示于表6中。在表6中，液晶显示器31号对应于上述对比例并且液晶显示器32-36号对应于实施例。
表6在方位角＝45°且极角＝60°的视角下的暗态透射(％) 由表6所示的结果可以理解本发明的所有液晶显示器32-36号在极角＝60°下显示出比对应于对比例的液晶显示器31号更小的暗态透射，其中所述本发明液晶显示器包含在450nm处Δn.d/λ＝0.824的液晶层和Re/λ＝0.057-0.104且Rth/λ＝0.73-0.79的光学补偿膜，并且包含在650nm处Δn.d/λ＝0.529的液晶层和Re/λ＝0.089-0.1 26且Rth/λ＝0.483-0.493的光学补偿膜。由表6所示的结果也可以理解在450nm处的Re/λ＝0.08和Rth/λ＝0.76时、在550nm处的Re/λ＝0.095和Rth/λ＝0.585时且在650nm处的Re/λ＝0.107和Rth/λ＝0.488时达到最小透射。
由表6所示的模拟结果也可以理解满足关系(V)至(VIII)的所有液晶显示器32-36号在极角＝60°下显示出比不满足所述关系的液晶显示器31号更小的暗态透射。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2004年9月22日提交的日本专利申请No.2004-274770的优选权益。
权利要求
1.一种液晶显示器，其包括
包含一对彼此面对面放置的衬底和夹在该对衬底之间的液晶层的液晶元件，其中该对衬底的至少之一上具有电极，并且所述液晶层包含向列相液晶材料，其分子在暗态下的取向几乎垂直于该对衬底的表面；
布置的第一和第二偏振膜，其中所述液晶元件放置在它们的中间；和
至少两个光学各向异性膜，它们中的每一个分别布置在所述液晶层与所述第一和所述第二偏振膜之一之间，
其中，假设所述液晶层的厚度为d(nm)、所述液晶层在波长λ(nm)的折射率各向异性为Δn(λ)，以及所述光学补偿膜在波长λ的面内延迟为Re(λ)，并且在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(I)至(IV)
(I)200≤Δn(λ)×d≤1000；
(II)Rth(λ)/λ＝A×Δn(λ)×d/λ+B；
(III)Re(λ)/λ＝C×λ/{Δn(λ)×d}+D；
(IV)0.488≤A≤0.56、B＝-0.0567、-0.041≤C≤0.016和D＝0.0939。
2.权利要求1的液晶显示器，其中所述光学补偿膜的面内慢轴和布置在更靠近所述光学补偿膜的所述第一和所述第二偏振膜中任一个偏振膜的透射轴基本上互相平行。
3.权利要求1的液晶显示器，其中至少在相差50nm或更大的两个波长处满足所述关系(I)至(IV)。
4.权利要求1的液晶显示器，其中在450nm、550nm和650nm的所有波长处满足所述关系(I)至(IV)。
5.权利要求1的液晶显示器，其使用了VA模式。
6.一种液晶显示器，其包括
包含一对彼此面对面放置的衬底和夹在该对衬底之间的液晶层的液晶元件，其中该对衬底至少之一上具有电极，并且所述液晶层包含向列相液晶材料，其分子在暗态下的取向几乎垂直于该对衬底的表面；
布置的第一和第二偏振膜，其中所述液晶元件放置在它们的中间；和
布置在所述液晶层与所述第一和所述第二偏振膜之一之间的光学各向异性膜，
其中，假设所述液晶层的厚度为d(nm)、在波长λ(nm)处的折射率各向异性为Δn(λ)，以及所述光学补偿膜在波长λ处的面内延迟为Re(λ)，并且在380-780nm的波长范围内的至少两个不同波长处满足以下关系(V)至(VIII)
(V)200≤Δn(λ)×d≤1000；
(VI)Rth(λ)/λ＝E×Δn(λ)×d/λ；
(VII)Re(λ)/λ＝F×λ/{Δn(λ)×d}+G；和
(VIII)0.726≤E≤0.958、0.0207≤F≤0.0716和G＝0.032。
7.权利要求6的液晶显示器，其还包括位于不靠近所述光学补偿膜的第一和第二偏振膜之一与所述液晶元件之间的透明膜，所述透明膜在厚度方向上的延迟Rth为0nm≤Rth＜60nm。
8.权利要求6的液晶显示器，其中所述光学补偿膜的面内慢轴和布置在与所述光学补偿膜更靠近的任一个所述第一和所述第二偏振膜的透射轴基本上互相平行。
9.权利要求6的液晶显示器，其中至少在相差50nm或更大的两个波长处满足所述关系(V)至(VIII)。
10.权利要求6的液晶显示器，其中在450nm、550nm和650nm的所有波长处满足所述关系(V)至(VIII)。
11.权利要求6的液晶显示器，其使用了VA模式。
全文摘要
本发明公开了新型的液晶显示器。该器件包含液晶元件，所述液晶元件包含一对彼此面对面放置的衬底和夹在该对衬底之间的液晶层，其中至少一个所述衬底之上具有电极，并且所述液晶层包含向列液晶材料，其分子分子在暗态下的取向几乎与该对衬底的表面垂直；第一和第二偏振膜，其中所述液晶元件放置在它们之间；以及至少两个光学各向异性膜，它们中的每一个分别布置在所述液晶层与所述第一和所述第二偏振膜之一之间，其中，假设所述液晶层的厚度为d(nm)、所述液晶层在波长λ(nm)的折射率各向异性为Δn(λ)及所述光学补偿膜在波长λ的面内延迟为Re(λ)，并且至少在380－780nm的波长范围内的两个不同波长处满足以下关系(I)至(IV)(I)200≤Δn(λ)×d≤1000；(II)Rth(λ)/λ＝A×Δn(λ)×d/λ+B；(III)Re(λ)/λ＝C×λ/{Δn(λ)×d}+D；(IV)0.488≤A≤0.56，B＝－0.0567，－0.041≤C≤0.016和D＝0.0939。
文档编号G02F1/1335GK101069123SQ200580031918
公开日2007年11月7日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者齐藤之人 申请人:富士胶片株式会社