專利名稱：相位差層層壓體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及取向方向的自由度高，且容易形成圖案的相位差層層壓體、其制造方法以及液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
以前，液晶顯示裝置等使用的相位差膜是通過下述方法形成的，即，使高分子膜沿規(guī)定方向延伸，利用這種延伸處理使高分子的主鏈均朝向一定的方向，從而使高分子膜產(chǎn)生折射率各向異性。
按照這種方法，能夠比較容易地賦予高分子膜折射率各向異性，在能夠容易地形成相位差膜方面非常優(yōu)良。
但是，采用這種方法制作的相位差膜存在下述問題，即，只能使高分子的主鏈在延伸方向上一致，只能得到取向方向平行于相位差膜表面的相位差膜。
另一方面，近年來日漸需要取向方向垂直于表面的相位差膜等具有各種取向方向的相位差膜，通過使上述高分子膜延伸得到的相位差膜存在對于取向方向的自由度低，因此不能適應(yīng)這些需求的問題。
以下列舉一個實例，在多疇(multi-domain)方式的液晶顯示元件中，各單元液晶池(unit cell)被分割成液晶的導(dǎo)向器(liquidcrystal director)方向不同的多個區(qū)域，用以前的相位差膜進行光學(xué)補償時，有時候即使對于一部分區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)合適的光學(xué)補償，但對于其它區(qū)域未必能夠得到良好的光學(xué)補償。
發(fā)明公開本發(fā)明是鑒于上述問題做出的，其主要目的在于提供一種相位差層內(nèi)分子取向方向的自由度非常高，而且容易制造的相位差層層壓體、其制造方法以及液晶顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明如權(quán)利要求1所述，可以提供一種相位差層層壓體，其特征在于，具備有取向能力的基材，以及在上述基材上形成圖案狀以使得能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的相位差層。如上所述，本發(fā)明將能夠形成向列相的液晶材料用于相位差層，因此，通過選擇使用的液晶材料的種類以及具有取向能力的基材，能夠容易地決定取向方向，可以提供能夠應(yīng)用于各種光學(xué)元件的相位差層層壓體。
在上述權(quán)利要求1所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求2所述，優(yōu)選上述能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子中至少1種聚合形成的物質(zhì)。由于如上所述使用聚合性液晶材料，在硬化步驟中，僅通過圖案狀地照射使聚合性液晶材料聚合的活性放射線后，進行顯像，就能夠容易地進行相位差層的圖案形成，而且能夠形成高精細的圖案。
特別是，在上述權(quán)利要求1所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求3所述，優(yōu)選上述能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體聚合形成的物質(zhì)。這是由于在上述聚合性液晶材料中，聚合性液晶單體的處理最為容易，能夠比較容易地形成相位差層層壓體。
在上述權(quán)利要求1～3中任意一項所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求4所述，上述具有取向能力的基材可以是在透明基板上形成取向膜得到的基材。這是因為通過采取另外設(shè)計取向膜的結(jié)構(gòu)，能夠使取向方向的自由度變得非常高。
這時，如權(quán)利要求5所述，上述取向膜可以是具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，并使上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多數(shù)取向方向形成的取向膜。
通過如上所述形成取向膜，由于能夠形成在同一相位差層內(nèi)具有不同取向方向的相位差部的圖案，因此可以應(yīng)用于各種光學(xué)用途。
另一方面，在上述權(quán)利要求1～3中任意一項所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求6所述，上述具有取向能力的基材可以是延伸膜。這是由于如上所述以延伸膜作為具有取向能力的基材，具有容易形成基材且工藝上簡便的優(yōu)點。
另外，本發(fā)明如權(quán)利要求7所述，提供一種相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，包括下述步驟準備基材的基材準備步驟；在上述基材上涂覆具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料，形成折射率各向異性材料層的涂覆步驟；對上述折射率各向異性材料層實施取向處理的取向處理步驟；對上述取向處理步驟中進行了取向處理的折射率各向異性材料層的取向進行固定的取向固定化步驟；使上述折射率各向異性材料層形成圖案的圖案化步驟。
按照本發(fā)明，通過適當選擇折射率各向異性材料和取向處理方法，能夠比較容易地決定折射率各向異性材料的取向方向，因此能夠大幅度提高所得相位差層層壓體的設(shè)計自由度。
在上述權(quán)利要求7所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求8所述，優(yōu)選上述基材是具有取向能力的基材，上述折射率各向異性材料是能夠形成向列相的液晶材料，上述取向處理步驟是使上述折射率各向異性材料層保持在上述液晶材料為液晶相的溫度的步驟。這是由于這時在取向處理步驟中，僅通過在具有取向能力的基材上保持液晶材料成為液晶層的溫度，就可以容易地進行取向處理，而且通過選擇具有取向能力的基材以及液晶材料，可以得到取向方向的自由度非常高的相位差層層壓體。
在上述權(quán)利要求8記載的發(fā)明中，如權(quán)利要求9所述，優(yōu)選上述液晶材料是具有聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物以及聚合性液晶高分子中至少一種的材料，上述取向固定化步驟是照射使上述具有聚合性液晶單體、聚合液晶低聚物以及聚合性液晶高分子中至少一種的材料進行聚合的活性放射線的步驟。這是由于如上所述以聚合性液晶材料作為液晶材料，具有下述優(yōu)點通過圖案狀地進行取向固定化步驟中的活性放射線照射，然后進行顯像步驟，能夠形成高精細的相位差層圖案。
在上述權(quán)利要求8記載的發(fā)明中，如權(quán)利要求10所述，優(yōu)選上述液晶材料是聚合性液晶單體，這是由于聚合性液晶材料中，聚合性液晶單體的操作性最好。
在上述權(quán)利要求9或10所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求11所述，上述活性放射線照射步驟是圖案狀照射活性放射線的步驟，而且在上述圖案狀照射活性放射線的步驟之后，可以具有使未聚合部分的液晶材料顯像的顯像步驟。這是由于通過采取這種構(gòu)成，能夠在工藝上容易地形成高精細的相位差層圖案。
在上述權(quán)利要求8～11任意一項所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求12所述，優(yōu)選上述具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。這是由于如上所述另外設(shè)計取向膜，通過選擇取向膜的種類，可以使液晶材料的取向方向為各種方向，因此能夠大幅度提高相位差層層壓體的設(shè)計自由度。
在上述權(quán)利要求12所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求13所述，優(yōu)選上述取向膜可以具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的取向方向形成。由于如上所述取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，在同一相位差層內(nèi)，可以具有沿不同方向取向的相位差部。因此，具有可以得到能夠應(yīng)用于各種光學(xué)用途的相位差層層壓體的優(yōu)點。
另一方面，在上述權(quán)利要求8～11中任意一項所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求14所述，上述具有取向能力的基材可以是延伸膜。這時，不需要花費在基材上形成取向膜的工夫，能夠在工藝上容易地制備具有取向能力的基材，結(jié)果能夠降低所得相位差層層壓體的成本。
在本發(fā)明中如權(quán)利要求15所述，提供一種液晶顯示裝置，其特征在于，使用權(quán)利要求1至6中任意一項所述的相位差層層壓體。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有上述相位差層層壓體，因此能夠成為品質(zhì)優(yōu)良的液晶顯示裝置。
另外，在本發(fā)明中如權(quán)利要求16所述，提供一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶顯示元件和相位差光學(xué)元件，所述液晶顯示元件含有液晶層，而且包括構(gòu)成多個像素的多個單元液晶池，上述液晶層表面的液晶分子能夠在上述各單元液晶池內(nèi)沿規(guī)定的多個不同導(dǎo)向器方向取向；相位差光學(xué)元件設(shè)置在上述液晶顯示元件厚度方向的至少一側(cè)，并在對應(yīng)于上述各單元液晶池中的上述液晶分子的導(dǎo)向器方向分割成多個補償取向區(qū)域，同時在每個該補償取向區(qū)域中液晶性物質(zhì)受到取向限制并固化。該液晶顯示裝置由于液晶層的液晶分子進行取向使之具有多個導(dǎo)向器方向，相位差層的(液晶固化后的)分子對應(yīng)于該多個導(dǎo)向器方向取向，因此能夠進行精細的光學(xué)補償，可以大幅度改善視覺依賴性的問題，實現(xiàn)高品位的圖像顯示。
而且，在權(quán)利要求16中，如權(quán)利要求17所述，可以在將上述液晶顯示元件的上述各單元液晶池分割成多數(shù)顯示取向區(qū)域的同時，使上述液晶層表面的液晶分子取向，使之在上述每個顯示取向區(qū)域具有不同的導(dǎo)向器方向，而且對應(yīng)于上述顯示取向區(qū)域形成上述相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域。通過如上所述對應(yīng)于液晶顯示元件的顯示取向區(qū)域形成相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域，能夠容易地實現(xiàn)優(yōu)良的光學(xué)補償。
另外，在權(quán)利要求17中，如權(quán)利要求18所述，可以對應(yīng)于上述單元液晶池的上述顯示取向區(qū)域，設(shè)計多數(shù)上述相位差光學(xué)元件的上述補償取向區(qū)域。通過這樣處理，能夠?qū)崿F(xiàn)更精細的光學(xué)補償。
另外，在權(quán)利要求17或18中，如權(quán)利要求19所述，上述液晶顯示元件的顯示取向區(qū)域能夠以下述形態(tài)形成，即，將對應(yīng)的上述各單元液晶池圍繞其中心以等角度間隔分割成至少4個以上區(qū)域。
另外，在權(quán)利要求16中，如權(quán)利要求20所述，可以使上述液晶顯示元件的上述液晶層表面的液晶分子取向，從而具有對于相應(yīng)的上述單元液晶池的中心對稱的導(dǎo)向器的方向。
另外，在權(quán)利要求19或20中，如權(quán)利要求21所述，上述相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域能夠以下述形態(tài)形成，即，將對應(yīng)的上述單元液晶池圍繞其中心以等角度間隔分割成至少4個以上區(qū)域。
通過采用權(quán)利要求19～21的結(jié)構(gòu)，能夠改善所有觀察方向上的視角依賴性問題。例如，如果使液晶顯示元件內(nèi)的液晶分子沿4個方向取向，再使相位差層內(nèi)的分子以適合各個液晶分子取向方向的樣態(tài)取向，則可以降低視角依賴性，得到高顯示質(zhì)量。
另外，在權(quán)利要求21中，如權(quán)利要求22所述，可以使上述相位差光學(xué)元件圍繞上述對應(yīng)的上述單元液晶池中心180°對峙形成的一對上述補償取向區(qū)域的取向方向相同。這樣，可以維持良好的光學(xué)補償，并使相位差光學(xué)元件的制造更加容易。
另外，在權(quán)利要求16～22中任意一項中，如權(quán)利要求23所述，上述液晶顯示元件的驅(qū)動方式可以為TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、VA(Vertically Alignment)方式、MVA(Multi-domain Vertically Alignment)方式、PVA(Patterned Vertically Alignment)方式、IPS(In-PlaneSwitching)方式、OCB(0ptically Compensated Birefringence)方式以及ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式中任意一種方式。通過如權(quán)利要求16～22中任意一項所述的那樣構(gòu)成采用上述任意一種方式的液晶顯示裝置，可以比較容易且確實地實現(xiàn)高品質(zhì)液晶顯示裝置。
另外，權(quán)利要求16～23中任意一項所述的發(fā)明中，如權(quán)利要求24所述，能夠以權(quán)利要求1～6中任意一項所述的相位差層層壓體作為上述相位差光學(xué)元件。


圖1是表示本發(fā)明的相位差層層壓體的一個實例的截面示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的相位差層層壓體的另一實例的截面示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的相位差層層壓體的另一實例的截面示意圖。
圖4是表示以圖案狀形成了取向方向的取向膜的平面示意圖。
圖5是表示本發(fā)明相位差層層壓體制造方法的一個實例的工藝圖。
圖6是表示使用本發(fā)明相位差層層壓體得到的光學(xué)元件的一個實例的截面示意圖。
圖7是表示使用本發(fā)明相位差層層壓體得到的光學(xué)元件的另一實例的截面示意圖。
圖8是表示本發(fā)明實施方式中液晶顯示裝置的簡要結(jié)構(gòu)的分解側(cè)視圖。
圖9是放大表示相同液晶顯示裝置的主要部位結(jié)構(gòu)的側(cè)截面圖。
圖10是表示相同液晶顯示裝置的補償取向區(qū)域的側(cè)視圖。
圖11是表示相同液晶顯示裝置的顯示取向區(qū)域以及補償取向區(qū)域的側(cè)視圖。
發(fā)明的最佳實施方式以下，將本發(fā)明分為相位差層層壓體和相位差層層壓體的制造方法兩部分進行說明。
A.相位差層層壓體本發(fā)明的相位差層層壓體特征在于，具備有取向能力的基材，以及為了使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性而在上述基材上形成的相位差層。
本發(fā)明的相位差層層壓體由于具有這種結(jié)構(gòu)，因此通過使基材的取向能力為例如使液晶對規(guī)定相位差層表面具有規(guī)定角度取向的取向能力，使用能夠這樣取向的液晶材料形成相位差層層壓體，從而能夠容易地形成對相位差層表面具有規(guī)定角度的相位差層。具有這種相位差層的相位差層層壓體除了以前的用途以外，還可以擴展新的用途。
以下，通過附圖具體說明這種相位差層層壓體。圖1表示本發(fā)明的相位差層層壓體的一個實例，表示在表面具有取向能力的基材1上形成了相位差層2，使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的狀態(tài)。
在本發(fā)明中，如圖2所示，具有上述取向能力的基材1可以由透明基板3和透明基板3上形成的取向膜4構(gòu)成。通過使用取向膜4，如下所述可以大幅度提高相位差層2的取向方向的自由度，從而可以大幅度提高相位差層層壓體的取向方向的自由度。
另外，在本發(fā)明中，如圖3所示，在取向膜4上形成的相位差層可以形成圖案狀。例如，在通過將偏光狀態(tài)區(qū)分為右眼用和左眼用而能夠進行3維顯示的3維顯示裝置等中，必須有以圖案狀形成了相位差層的相位差層壓體，圖3所示的相位差層層壓體就可以在3維顯示裝置等中使用。
以下，按照各個要素對這種本發(fā)明的相位差層壓體進行詳細說明。
1.相位差層本發(fā)明的相位差層層壓體特征在于如圖1所示在具有取向能力的基材1上形成相位差層2，使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性。
(液晶材料)形成這種相位差層的材料如上所述可以使用液晶材料。本發(fā)明中所說的液晶材料是指在規(guī)定的溫度下能夠成為液晶相的材料，本發(fā)明的特征在于使用其液晶相為向列相的液晶材料。
在本發(fā)明中，在具有取向能力的基材上，通過使液晶材料形成液晶相，使相位差層內(nèi)的液晶分子方向進行取向，使之具有折射率各向異性，這部分內(nèi)容將在下述相位差層層壓體的制造方法一欄中詳細說明。因此，上述規(guī)定溫度的上限只要是基材不受損壞的溫度，或者如下所述在透明基板上形成取向膜時透明基板和取向膜不受損壞的溫度，并沒有特別的限定。具體而言，從控制加工溫度的難易和維持尺寸精度的觀點來看，適合使用在120℃以下，優(yōu)選100℃以下的溫度下為液晶相的液晶材料。
另一方面，能夠形成液晶相的溫度下限可以說是在作為相位差層層壓體使用時的溫度條件中，液晶材料能夠保持取向狀態(tài)的溫度。
其中，作為相位差層層壓體使用時液晶材料的狀態(tài)可以認為有兩種狀態(tài)。也就是說，如下所述在本發(fā)明中，可以使用沒有聚合性的高分子液晶材料，也可以使用聚合性的液晶材料。而且，聚合性液晶材料的場合，在形成相位差層時，如下述“相位差層層壓體的制造方法”一欄中詳細說明的那樣，通過照射規(guī)定的活性放射線使之聚合后使用。因此，這時作為相位差層層壓體使用時，液晶材料已經(jīng)聚合，取向狀態(tài)被固定。因而，對于聚合性液晶材料，形成液晶相的溫度的下限并沒有特別限定。
另一方面，使用沒有聚合性的高分子液晶材料時，即使是作為相位差層層壓體使用的場合，液晶相也呈玻璃狀態(tài)。因此，在保管或使用時溫度上升，會形成各向同性的狀態(tài)，取向方向紊亂，最終不能作為相位差層使用。因此，可以說在本發(fā)明中使用沒有聚合性的高分子液晶材料時，優(yōu)選形成各向同性相的溫度為規(guī)定溫度以上。這時形成各向同性相的溫度下限根據(jù)用途而不同，但一般為80℃以上，優(yōu)選100℃以上。
作為本發(fā)明中使用的能夠形成向列相的液晶材料，如上所述，可以例舉聚合性液晶材料和沒有聚合性的高分子液晶材料。
作為聚合性液晶材料，可以使用聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子中任意一種。另一方面，作為沒有聚合性的高分子液晶材料，由于如上所述取向狀態(tài)在相位差層層壓體的保管或使用溫度下必須保持一定，因此適合使用形成各向同性相的溫度比較高的液晶材料。
在本發(fā)明中，其中優(yōu)選使用聚合性液晶材料。這是因為這種聚合性液晶材料由于如下所述通過照射活性放射線等使之聚合能夠固定取向狀態(tài)，因此能夠在低溫狀態(tài)下容易地進行液晶的取向，而且在使用時由于取向狀態(tài)已固定，因此不管溫度等使用條件如何均可使用。
在本發(fā)明中，特別適合使用聚合性液晶單體。這是因為聚合性液晶單體與其它聚合性液晶材料，即聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子相比，能夠在更低的溫度下取向，而且取向時的靈敏度高，因此容易進行取向。
作為這種聚合性液晶材料的一個實例，可以使用通式(1)包括的化合物或者將下述化合物中2種以上混合使用。另外，通式(1)表示的液晶性單體的場合，X優(yōu)選為2～5(整數(shù))。
[式2] [式3] [式4] [式5] [式6] [式7] [式9] [式10] [式11] 此外，在本發(fā)明中還可以使用聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子等。作為這種聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子，可以適當選擇以前提出的物質(zhì)進行使用。
而且，在本發(fā)明中根據(jù)需要也可以使用光聚合引發(fā)劑。這是因為雖然在通過照射電子線使聚合性液晶材料聚合時，有時不需要光聚合引發(fā)劑，但是通過一般采用的例如紫外線(UV)照射進行固化時，為了促進聚合通常使用光聚合引發(fā)劑。
另外，除光聚合引發(fā)劑以外，在不損壞本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，也可以添加敏化劑。
作為這種光聚合引發(fā)劑的添加量，一般在0.01～20重量％，優(yōu)選0.1～10重量％，更優(yōu)選0.5～5重量％的范圍內(nèi)添加到本發(fā)明的聚合性液晶材料中。
另一方面，在本發(fā)明中如上所述也可以使用沒有聚合性的液晶材料。作為這種液晶材料，如上所述只要是在使用或保管相位差層層壓體時液晶的取向狀態(tài)不發(fā)生變化的材料，并沒有特別的限定，一般適合根據(jù)與形成液相或液晶相的溫度的關(guān)系使用高分子材料形成的液晶材料。關(guān)于這種液晶材料，只要是在液晶相的狀態(tài)下能夠形成向列相的材料，可以使用一般使用的材料，可以是主鏈型的液晶高分子，也可以是側(cè)鏈型的液晶高分子。
具體而言，作為主鏈型的液晶聚合物的實例，例如聚酯類或聚酰胺類、聚碳酸酯類或聚酯亞胺類等聚合物。
另外，作為側(cè)鏈型的液晶聚合物的實例，例如以聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷或聚丙二酸酯等為主鏈骨架，作為側(cè)鏈具有根據(jù)需要通過共軛性原子團構(gòu)成的間隔部由對位取代環(huán)狀化合物等構(gòu)成的低分子液晶化合物(介晶基團(mesogen group))的物質(zhì)等。
(折射率各向異性)在本發(fā)明中，上述材料有必要形成相位差層使之具有折射率各向異性。該折射率各向異性根據(jù)使用的液晶材料和材料表面的取向能力而不同，一般在平行于取向方向的面上，假定X軸與取向方向成直角，Y軸與取向方向平行時，優(yōu)選X軸方向的折射率nx與Y軸方向的折射率ny的差為Δn，即Δn＝|nx-ny|為0.05以上，優(yōu)選為0.1以上。這是因為如果不是具有這種程度的折射率各向異性的相位差層，實際使用中在厚度等方面可能會出現(xiàn)問題。
(圖案狀相位差層)在本發(fā)明中，由上述液晶材料形成的相位差層也可以形成圖案狀。
例如，在通過將單元液晶池部分分成右眼用和左眼用，使它們的偏光狀態(tài)不同，從而提供立體圖像的三維液晶顯示裝置等中，適合使用相位差層形成圖案狀的相位差層層壓體。這種圖案狀相位差層層壓體以前可以通過下述方法得到，即通過手工操作等將通常由拉伸薄膜構(gòu)成的相位差層切斷后貼付。但是，采用這種方法在成本方面存在問題，而且在形成該精細的圖案方面存在限度。
本發(fā)明就解決了這樣的課題，本發(fā)明提供一種相位差層層壓體，在相位差層層壓體中，在基材上能夠容易地形成以高精細圖案狀的相位差層。
在本發(fā)明中，根據(jù)液晶材料的種類不同，圖案的形成方法也不同。也就是說，根據(jù)使用聚合性液晶材料的場合以及使用通常的液晶材料的場合，圖案的形成方法也不同。
關(guān)于這種圖案的形成方法，將在下述“相位差層層壓體的制造方法”一欄中詳細說明，聚合性液晶材料的場合，通過圖案狀地進行用于使液晶材料的取向狀態(tài)固定的活性放射線照射，并在聚合后用溶劑除去未固化部分的液晶材料，能夠容易地進行相位差層的圖案化。
在本發(fā)明中，在該圖案化的難易程度方面，也優(yōu)選使用上述聚合性液晶材料中的聚合性液晶單體。這是因為使用聚合性液晶單體，顯像容易，圖案的界限良好，能夠形成更高精細的圖案。
另一方面，使用沒有聚合性的高分子液晶材料時圖案的形成方法可以例舉通過使用光致抗蝕劑的光刻法形成圖案的方法，或者通過噴嘴排出法或印刷法等將通常的液晶材料涂覆成圖案狀的方法等。
關(guān)于如上所述以圖案狀形成相位差層層壓體時的圖案，沒有特別的限定，例如可以是條狀，也可以是鋸齒狀等。
2.具有取向能力的基材本發(fā)明的相位差層層壓體如圖1所示，在具有取向能力的基材1上形成上述相位差層2構(gòu)成。
作為這種具有取向能力的基材，可以例舉如圖1所示基材1本身具有取向能力的情況，以及如圖2所示在透明基板3上形成取向膜4作為具有取向能力的基材1發(fā)揮功能的情況。以下，分別作為實施方式1和實施方式2進行說明。
a.實施方式1本實施方式是基材本身具有取向能力的方式，具體而言可以例舉基材為拉伸薄膜的情況。通過使用拉伸薄膜，能夠使液晶材料沿其拉伸方向取向。因此，由于基材的制備可以通過簡單地準備拉伸薄膜進行，具有工藝非常簡便的優(yōu)點。作為這種拉伸薄膜，可以使用市售的拉伸薄膜，也可以根據(jù)需要形成各種材料的拉伸薄膜。
具體而言，可以例舉聚碳酸酯類高分子、聚丙烯酸酯或聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯類高分子、聚酰亞胺類高分子、聚砜類高分子、聚醚砜類高分子、聚苯乙烯類高分子、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴類高分子、聚乙烯醇類高分子、醋酸纖維素類高分子、聚氯乙烯類高分子、聚甲基丙烯酸甲酯類高分子等熱塑性聚合物等構(gòu)成的薄膜，或者液晶聚合物構(gòu)成的薄膜等。
在本發(fā)明中，從拉伸倍率的幅度寬，而且容易得到等觀點來看，其中優(yōu)選使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
作為本發(fā)明中使用的拉伸薄膜的拉伸率，只要是能夠發(fā)揮取向能力的程度的拉伸率，并沒有特別的限定。因此，即使是雙軸拉伸薄膜，只要在雙軸間拉伸率不同就可以使用。
該拉伸率根據(jù)使用的材料有很大不同，沒有特別的限定，一般可以使用150％～300％的材料，優(yōu)選使用200％～250％的材料。
b.實施方式2實施方式2是上述具有取向能力的基材由透明基板和透明基板上形成的取向膜構(gòu)成的方式。
在本實施方式中，具有通過選擇取向膜可以選擇比較寬范圍的取向方向的優(yōu)點。通過選擇在透明基板上涂覆的取向膜形成用涂覆液的種類，可以實現(xiàn)各種取向方向，而且能夠進行更有效的取向。
本實施方式中使用的取向膜可以使用通常在液晶顯示裝置等中使用的取向膜，一般適合使用對聚酰亞胺類的取向膜實施摩擦處理后得到的物質(zhì)。
另外，作為本實施方式中使用的透明基板，只要是透明材料形成的物質(zhì)，并沒有特別限定，例如石英玻璃、派熱克斯(Pyrex，注冊商標)玻璃、合成石英板等不具有柔性的透明剛性材料，或者透明樹脂薄膜、光學(xué)用樹脂板等具有柔性的透明柔性材料。
(取向膜表面的取向方向的圖案化)在本實施方式中，也可以使上述取向膜表面的取向方向圖案化。也就是說，可以在取向膜上形成取向方向不同的圖案，使取向膜表面的取向方向成為至少沿2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案。
圖4是表示形成了取向方向不同的圖案的取向膜4的示意圖。另外，圖中的箭頭5表示取向方向。在圖4所示的實例中，顯示了以棋盤狀形成取向膜的不同圖案得到的取向膜，但是在本發(fā)明中也可以根據(jù)用途形成各種圖案，例如條狀圖案等。
通過這樣在取向膜表面形成取向方向不同的圖案，能夠?qū)τ谄渖显O(shè)置的具有折射率各向異性的液晶材料構(gòu)成的相位差層，形成沿著取向膜表面圖案的方向上具有折射率各向異性的圖案。結(jié)果，在相位差層層壓體中，能夠形成得到的相位差不同的部分構(gòu)成的圖案，能夠用于各種用途。
作為這種取向膜表面的圖案化方法，可以例舉在摩擦?xí)r使用掩膜的方法，或者在使用通過光進行取向的取向膜時通過掩膜曝光形成圖案的方法等。
3.其它此外，在本發(fā)明的相位差層層壓體中，根據(jù)使用的光學(xué)元件的用途，也可以形成保護層等其它功能性層。
另外，將本發(fā)明的相位差層層壓體作為λ/4相位差層時，可以通過粘結(jié)層將偏振片貼付在其上，作為圓偏振片使用。
而且，在本發(fā)明中，如圖6和圖7所示，也可以將2層以上相位差層層壓后使用。這時，優(yōu)選在相位差層上形成取向膜進行摩擦處理后，形成下一相位差層。作為取向膜，可以使用光取向膜。
在圖6所示的實例中，在玻璃基板11上通過取向膜12形成λ/2相位差層13，再在其上通過取向膜12形成λ/4相位差層14。另一方面，在圖7所示的實例中，在玻璃基板11上通過取向膜形成λ/4相位差層14，再在其上通過取向膜12形成λ/2相位差層13。
對于這種相位差層層壓體，通過由λ/2相位差層13側(cè)入射直線偏振光，或者由λ/4相位差層14側(cè)入射圓偏振光，可以得到特開平10-68816號公報記載的寬帶域相位差板。而且，如圖6所示，如果在玻璃基板11的相反側(cè)表面，通過粘結(jié)層15貼付偏振片，則可以得到由偏振片側(cè)入射未偏振光時的寬帶域圓偏振片。
另外，λ/2相位差層13和λ/4相位差層14的快軸(fastaxis)有必要以約60°(60±10°)交叉，因此2層取向膜的取向角度呈以約60°(60±10°)交叉的狀態(tài)。其方法可以采用例如改變摩擦方向等的方法。
B.相位差層層壓體的制造方法本發(fā)明的相位差層層壓體的制造方法特征在于，具有下述步驟準備基材的基材準備步驟；在上述基材上涂覆具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料，形成折射率各向異性材料層的涂覆步驟；對上述折射率各向異性材料層實施取向處理的取向處理步驟；
對上述取向處理步驟中進行了取向處理的折射率各向異性材料層的取向進行固定的取向固定化步驟。
采用本發(fā)明的相位差層層壓體的制造方法具有下述優(yōu)點，即，由于能夠在取向處理步驟中比較自由地決定取向方向，因此能夠形成相位差層的快軸(慢軸)方向不同的各種相位差層。
圖5表示這種本發(fā)明的相位差層的制造方法的一個實例。在該實例中，首先，如圖5(a)所示準備在透明基板3上形成取向膜4得到的基材1(基材準備步驟)。接著，在該基材1上形成聚合性液晶材料構(gòu)成的折射率各向異性材料層6(涂覆步驟)。然后，通過在規(guī)定的溫度條件下放置，使聚合性液晶材料沿著取向膜的取向方向進行取向(取向處理步驟)。接著，通過光掩膜7照射紫外線等活性放射線8，使聚合性液晶材料中僅照射了能量的部分固化成圖案狀(圖5(c)，取向固定化步驟)，最后，使用溶劑進行顯像，形成圖案狀的相位差層2，從而得到在基材1上以圖案狀形成了相位差層2的相位差層層壓體。
以下，按照各個步驟詳細說明這種本發(fā)明的相位差層層壓體的制造方法。
1.基材準備步驟在本發(fā)明的相位差層層壓體的制造方法中，首先進行準備基材的基材準備步驟。
在本發(fā)明中，隨下述取向處理步驟中的取向方法不同，基材的種類各不相同。也就是說，具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料是液晶材料，取向處理步驟中的取向方法為使用具有取向能力的基材的方法時，必須準備具有取向能力的基材。另一方面，取向方法為其它方法時，基材沒有必要特別地具有取向能力。
關(guān)于具有取向能力的基材，與上述“A.相位差層層壓體”之“2.具有取向能力的基材”一欄中說明的基材同樣，因此在這里省略其說明。
另一方面，作為不要求取向能力時的基板，可以根據(jù)用途適當選擇，由于通常要求有透明性，因此可以使用例如石英玻璃、派熱克斯(Pyrex，注冊商標)玻璃、合成石英板等不具有柔性的透明剛性材料，或者透明樹脂薄膜、光學(xué)用樹脂板等具有柔性的透明柔性材料。
2.涂覆步驟接著，進行在上述基材上涂覆具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料的涂覆步驟。
(折射率各向異性材料)作為本發(fā)明中使用的具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料，首先可以例舉液晶材料。關(guān)于該液晶材料，與上述“A.相位差層層壓體”之“1.相位差層”一欄說明的液晶材料相同，因此這里省略說明。
使用這種聚合性液晶材料形成折射率各向異性材料層時，有必要在下述的取向固定化步驟中通過活性放射線使之聚合，這時根據(jù)活性放射線的種類，例如利用紫外線進行固化時，根據(jù)需要可以使用光聚合引發(fā)劑。作為這種光聚合引發(fā)劑的具體實例，可以使用ChibaSpeciality Chemicals公司生產(chǎn)的Irg369、Irg907、Irg184等(商品名)。
作為液晶材料以外的折射率各向異性材料，分子的取向方向在某種程度上一致時，可以使用顯示折射率各向異性的材料形成層。作為這種材料，只要是一般通過拉伸能夠作為相位差層發(fā)揮功能的材料，并沒有特別的限定，具體而言可以例舉聚碳酸酯類高分子、聚丙烯酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯類高分子、聚酰亞胺類高分子、聚砜類高分子、聚醚砜類高分子、聚苯乙烯類高分子、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴類高分子、聚乙烯醇類高分子、醋酸纖維素類高分子、聚氯乙烯類高分子、聚甲基丙烯酸甲酯類高分子等熱塑性聚合物等。
在本發(fā)明中，其中優(yōu)選在下述實施取向處理的取向處理步驟中能夠通過施加強電場或磁場使上述折射率各向異性材料取向的具有較強極性的材料。具體而言，可以例舉引入了4-硝基苯基氨基甲酸酯的側(cè)鏈改性型苯氧基樹脂等。
(涂覆方法)在該涂覆步驟中，例如可以將上述材料溶解于溶劑等制成涂覆液，采用各種涂覆方法，例如旋涂法、澆鑄法、浸涂法、棒涂法、刮涂法、滾涂法、噴涂法等進行涂覆。
這樣，使用溶劑進行涂覆時，必須進行涂覆后除去溶劑的干燥步驟。
另一方面，也可以在折射率各向異性材料自身不分解，且不會給基材造成損害的溫度下，不加入溶劑，在加熱的狀態(tài)下涂覆融解流動的材料。這時的涂覆方法于上述方法相同。
在本發(fā)明中，從容易處理等觀點來看，優(yōu)選將上述材料溶解于溶劑中制成涂覆液后進行涂覆的方法。在本發(fā)明中，特別優(yōu)選如上所述使用聚合性液晶材料，可以說使用將其溶解于溶劑得到的涂覆液的方法是特別優(yōu)選的方法。
作為這時可以使用的溶劑，只要是能夠溶解上述聚合性液晶材料等的溶劑，且不妨礙具有取向能力的基材上的取向能力的溶劑，并沒有特別的限定。
具體而言，可以使用苯、甲苯、二甲苯、正丁基苯、二乙基苯、四氫萘等烴類，甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯、二甘醇二甲醚等醚類，丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、2，4-戊二酮等酮類，乙酸乙酯、乙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯、γ-丁內(nèi)酯等酯類，2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺類溶劑，氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、間二氯苯等鹵素類溶劑，叔丁醇、二丙酮醇、甘油、甘油一乙酸酯、乙二醇、三甘醇、己二醇、乙二醇一甲醚、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑等醇類，苯酚、對氯苯酚等酚類等的1種或2種以上。
有時僅使用一種溶劑，聚合性液晶材料等的溶解性不充分，或者如上所述具有取向能力的基板受到侵蝕。但是，通過混合使用2種以上溶劑，可以避免這種不良情況。上述溶劑中，作為單獨溶劑優(yōu)選的物質(zhì)是烴類溶劑和二醇一醚乙酸酯類溶劑，作為混合溶劑優(yōu)選的物質(zhì)是醚類或酮類與二醇類的混合體系。溶液的濃度依賴于液晶性組合物的溶解性以及所要制造的相位差層的膜厚，不能一概而論，通常在1～60重量％，優(yōu)選3～40重量％的范圍內(nèi)進行調(diào)整。
在本發(fā)明中，有時優(yōu)選如上所述在基板上以圖案狀形成相位差層。這時，在該涂覆步驟中，可以通過采用例如噴墨法等噴嘴排出法，或者進一步采用凹版印刷等印刷法，涂覆成圖案狀。這時，必須形成高精細圖案的場合，可以預(yù)先在基材上形成親水性區(qū)域和疏水性區(qū)域構(gòu)成的潤濕性圖案，在其親水性區(qū)域涂覆成圖案狀。
3.取向處理步驟接著，在本發(fā)明中，進行對于在基材上涂覆形成的折射率各向異性材料層實施取向處理的取向處理步驟。在本發(fā)明中，該取向處理步驟的方法包括兩種方法，即，使用具有取向能力的基材的方法，以及對折射率各向異性材料的分子本身施加外力使之取向的方法。以下分別進行說明。
(使用具有取向能力的基材的方法)將上述液晶材料作為折射率各向異性材料使用時，在本發(fā)明中可以將使用具有取向能力的基材的方法用于取向處理步驟。
使用具有取向能力的基材時，如下所述進行取向，即，在上述涂覆步驟中，將在具有取向能力的基材上形成的折射率各向異性材料，在此時為液晶材料，升溫至能夠形成液晶相的溫度后，保持溫度直到沿著基材的取向能力進行取向。
關(guān)于這時的溫度和保持時間等，根據(jù)使用的液晶材料和基材的取向能力等有很大變化，可以根據(jù)液晶材料和具有取向能力的基材適當設(shè)定。
另外，這時如果使用在透明基板上形成取向膜而得到的具有取向能力的基材，則由于能夠擴大取向方法，即相位差層的快軸(慢軸)方向的選擇幅度，因而優(yōu)選，并且使用取向膜時，能夠使取向方向形成圖案狀，關(guān)于這兩點，與上述“A.相位差層層壓體”之“2.具有取向能力的基材”一欄說明的內(nèi)容相同。
(對分子本身施加外力使之取向的方法)在本發(fā)明中，除使用具有取向能力的基材的方法以外，也可以通過對分子本身施加外力使之取向的方法，使具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料進行取向。
作為這種對分子本身施加外力使之取向的方法，是將上述涂覆步驟中在基材上形成的折射率各向異性材料升溫至其分子在層內(nèi)能夠移動的溫度，至少超過Tg的溫度后，對分子自身施加外力使之沿規(guī)定方向進行取向的方法。
作為這種施加外力的方法，可以例舉施加強靜電場的方法以及施加強磁場的方法等。
在使用上述具有取向能力的基材的方法中，作為折射率各向異性材料可以僅使用液晶材料，但是在本方法中并不限于液晶材料，只要是具有折射率各向異性形成能力的材料，可以使用任何一種材料。
例如，作為對分子本身施加外力的方法采用靜電場時，可以使用具有通過靜電場受力的分子結(jié)構(gòu)的折射率各向異性材料，具體而言可以使用具有極性的材料。另外，同樣采用磁場時，可以使用具有通過磁場受力的分子結(jié)構(gòu)的折射率各向異性材料，這時也同樣可以使用具有極性的材料。另外，這時，作為具有極性的材料，必須是具有折射率各向異性的材料，但是并不限于高分子材料，例如也可以是聚合性單體或聚合性低聚物等。這是因為只要在電場或磁場等中進行了取向的狀態(tài)下，通過例如照射活性放射線使之聚合的方法等能夠形成折射率各向異性材料即可。
按照本方法，例如通過控制靜電場的位置或磁場的位置，能夠容易地改變?nèi)∠蚍较?，即相位差層的快軸(慢軸)方向。因此，能夠使之向任何方向進行取向，故具有相位差層層壓體的用途范圍變得非常寬的優(yōu)點。
4.取向固定化步驟在本發(fā)明中，對上述進行了取向處理的折射率各向異性材料層進行取向固定化步驟，使形成的取向固定化。
該取向固定化步驟可以在進行取向處理步驟的同時進行，也可以在取向處理步驟結(jié)束后進行。例如上述取向處理步驟為采用靜電場的方法時，可以在施加靜電場的同時進行取向固定化步驟，此時為降低溫度等。
在本發(fā)明中，取向固定化步驟根據(jù)使用的折射率各向異性材料不同，采用不同的方法進行。具體而言，分為折射率各向異性材料為聚合性材料的情況以及為不具有聚合性的高分子材料的情況。以下分別說明折射率各向異性材料為聚合性材料的情況，以及為不具有聚合性的高分子材料的情況。
(聚合性材料)在本發(fā)明中，如上所述，作為折射率各向異性材料，優(yōu)選使用聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物以及聚合性液晶高分子這些聚合性液晶材料。
使用這種聚合性液晶材料時的取向固定化步驟為，對于在具有取向能力的基材上形成的由聚合性液晶材料構(gòu)成的折射率各向異性材料層，照射使聚合活化的活性放射線的步驟。
本發(fā)明所說的活性放射線是指對于聚合性材料具有引起聚合的能力的放射線，如果有必要聚合性材料內(nèi)也可以含有聚合引發(fā)劑。
在本發(fā)明中，對于聚合引發(fā)劑通過紫外線(UV)而產(chǎn)生游離基后聚合性液晶材料進行游離基聚合的聚合性液晶材料，可以說作為活性放射線照射紫外線(UV)的方法是優(yōu)選的方法。這是因為作為活性放射線使用UV的方法是已經(jīng)確立的技術(shù)，因此包括使用的聚合引發(fā)劑，都很容易應(yīng)用到本發(fā)明中。
這種照射活性放射線的取向固定化步驟可以在上述取向處理步驟的處理溫度，即聚合性液晶材料為液晶相的溫度條件下進行，也可以在比成為液晶相的溫度低的溫度下進行。這是因為一旦形成了液晶相的聚合性液晶材料即使之后降低溫度，取向狀態(tài)也不會很快紊亂。
另外，作為聚合材料，有時如上所述使用不具有液晶性的常規(guī)聚合性材料，這時也同樣可以進行取向固定化步驟。
(不具有聚合性的高分子材料)具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料是不具有聚合性的高分子材料時，作為液晶材料，可以例舉上述聚合性液晶材料以外的不具有聚合性的一般液晶高分子。
使用這種液晶高分子時的取向固定化步驟是，使溫度由成為液晶相的溫度降低至成為固相的溫度的步驟。在上述取向處理步驟中，通過進行取向處理，液晶高分子成為沿著具有取向能力的基材的取向具有向列規(guī)則性的液晶相。而且，通過在這種狀態(tài)下使溫度達到成為玻璃狀態(tài)的溫度，能夠全部形成具有折射率各向異性的相位差層。
另一方面，在上述取向處理步驟中，采用對分子本身施加外力使之取向的方法時，也同樣可以在取向狀態(tài)下降低溫度，從而在分子取向的狀態(tài)下進行固定。這樣，可以全部形成具有折射率各向異性的相位差層。這時的溫度降低，具體而言優(yōu)選降低至Tg以下的溫度。
(相位差層的圖案化)在本發(fā)明中，有時根據(jù)使用用途有必要使如上所述在基材上形成的相位差層形成圖案。這種圖案化可以如上所述在上述涂覆步驟中進行，但是從圖案的精度等方面來看，優(yōu)選在該取向固定化步驟中進行。
也就是說，使用上述聚合性材料時，通過圖案狀地照射活性放射線，以圖案狀形成聚合部位后，進行使用溶劑等顯像的顯像步驟，能夠容易地使相位差層形成圖案。
其中，作為顯像時可以使用的溶劑，例如丙酮、乙酸-3-甲氧基丁酯、二甘醇二甲醚、環(huán)己酮、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷、甲乙酮等。
作為這種以圖案狀照射活性放射線的方法，適合采用例如圖5所示使用光掩膜的方法，但是并不限于此，也可以例如通過以激光作為活性放射線，進行描繪照射。
在本發(fā)明中，然后使用溶劑等進行顯像時，在利用上述活性放射線進行固化時，優(yōu)選使固化部分的聚合性液晶材料固化至85％以上固化的狀態(tài)。這是因為在之后使用溶劑進行顯像時，能夠有效防止固化部分的光學(xué)特性劣化或膨潤。
另一方面，作為使用不具有聚合性的材料時形成圖案的方法，可以采用使用光致抗蝕劑的光刻法進行。
5.其它在本發(fā)明中，通過進行上述取向固定化步驟，能夠得到在基材上形成了相位差層的相位差層層壓體，而且根據(jù)需要也可以進一步形成保護層等其它功能層。
另外，將本發(fā)明的相位差層層壓體制成λ/4相位差層時，也可以包括通過粘結(jié)層在其上貼付偏振片的步驟。這樣，可以制造圓偏振片。
而且，在本發(fā)明中，由于也可以是圖6和圖7所示將2層以上相位差層層壓得到的相位差層層壓體，因此可以反復(fù)進行上述涂覆步驟、取向處理步驟、取向固定化步驟2次以上。另外，象圖6和圖7所示的實例那樣，使用取向膜進行取向處理時，優(yōu)選在取向固定化步驟后進行取向膜形成步驟。
C.液晶顯示裝置本發(fā)明的液晶顯示裝置特征在于使用上述“A.相位差層層壓體”中說明的相位差層層壓體，可以說使用相位差層在基材上形成了圖案狀的相位差層層壓體的液晶顯示裝置是特別優(yōu)選的方式。
這是因為如上所述使用聚合性液晶材料，特別是聚合性液晶單體的相位差層層壓體，在取向固定化步驟中，例如通過使用光掩膜進行活性放射線的圖案照射，能夠容易地形成在基材上形成了具有高精細圖案的相位差層的相位差層層壓體，安裝了這種具有高精細相位差層圖案的相位差層層壓體的液晶顯示裝置，能夠具有迄今為止所沒有的高品質(zhì)。
作為這種液晶裝置的實例，可以例舉特開平9-304740號公報中記載的3維液晶顯示裝置，例如，該裝置的液晶顯示板全面設(shè)計成條狀的相位差板使用上述在基材上以圖案狀形成了相位差層的相位差層層壓體。
另外，作為其它實例，可以例舉特開平8-234205號公報中記載的投影型顯示裝置，例如該投影型顯示裝置的形成了圖案狀的λ/2相位差板使用上述在基材上以圖案狀形成了相位差層的相位差層層壓體。
而且，作為其它優(yōu)選的實施方式，還可以例舉圖8～10所示的液晶顯示裝置50，該液晶顯示裝置50具備液晶顯示元件56和相位差層(相位差光學(xué)元件)60，液晶顯示元件56包括液晶層52，而且由構(gòu)成多個像素的多個單元液晶池54構(gòu)成，液晶層52表面的液晶分子在各單元液晶池54內(nèi)進行取向，從而具有多個不同的導(dǎo)向器方向(圖10中箭頭的方向)，相位差層60設(shè)置在液晶顯示元件56的厚度方向的兩側(cè)，對應(yīng)于各單元液晶池54中的液晶分子的導(dǎo)向器方向，分割為多個(在本實施方式的實例中為4個)補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D，同時在該補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D中液晶性物質(zhì)受到取向限制并被固化。
液晶顯示元件56為MVA方式，如圖9所示，在一對取向膜62、63之間密封有液晶層52。另外，圖中的符號66為透明電極，符號68為透明基材，符號70為偏振片。
而且，如圖10所示，液晶層52表面的液晶分子進行取向，使之具有對于相應(yīng)的各單元液晶池54的中心對稱的導(dǎo)向器方向。具體而言，如圖9所示在一側(cè)取向膜62的對應(yīng)于各單元液晶池54的中心的位置，形成突出成半球狀的肋狀物62A，液晶層52表面的液晶分子由肋狀物62A以放射狀突出的方式傾斜。
相位差層56的4個補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D構(gòu)成如下，即，按照將對應(yīng)的各單元液晶池54圍繞其中心以等角度間隔分割成多個區(qū)域(本實施方式的實例中為4個)的形態(tài)，在各單元液晶池54中形成4個區(qū)域，在這些補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D中液晶性物質(zhì)分割取向，同時固化。
這樣，對應(yīng)液晶層52的液晶分子的導(dǎo)向器方向，使相位差層60的分子在各補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D進行取向，從而能夠進行比以前精細且多樣的光學(xué)補償，能夠大幅度改善視覺依賴性的問題，實現(xiàn)高品質(zhì)的圖像顯示。
作為使液晶性物質(zhì)在各補償取向區(qū)域進行分割取向并固化的方法，如上所述可以對于每個補償取向區(qū)域反復(fù)進行在基板上涂覆具有向列規(guī)則性的液晶性物質(zhì)，用靜電場或磁場使之沿規(guī)定方向取向，使用光掩膜照射紫外線等使之固化的步驟；也可以準備采用掩膜摩擦法加工使各補償取向區(qū)域的取向方向不同的取向膜，在該取向膜上涂覆液晶性物質(zhì)在取向的狀態(tài)下使之固化。
另外，在該實施方式的實例中，液晶層52表面的液晶分子進行取向，使之具有對于相應(yīng)的各單元液晶池54的中心對稱的導(dǎo)向器方向，但是也可以如圖11所示，將液晶顯示元件56按各單元液晶池54分割成多個(在本實施方式的實例中為4個)顯示取向區(qū)域72A、72B、72C、72D，同時液晶層5 2表面的液晶分子在各顯示取向區(qū)域72A、72B、72C、72D中取向，對應(yīng)各顯示取向區(qū)域72A、72B、72C、72D形成補償取向區(qū)域58A、58B、58C、58D。
作為對于取向膜59實施取向處理，使每個顯示取向區(qū)域72A、72B、72C、72D的取向方向不同的方法，除使用四棱錐型的肋狀物以外，也可以采用公知的光取向膜法等。
這樣，通過對應(yīng)于各顯示取向區(qū)域的液晶分子的取向，使相位差層的分子按每個補償取向區(qū)域進行取向，能夠?qū)崿F(xiàn)更精細的光學(xué)補償。
另外，在上述實施方式的實例中，液晶顯示元件56的各單元液晶池54分割成4個顯示取向區(qū)域，但是本發(fā)明并不限于此，例如也可以在取向膜上形成三棱柱、三棱錐的肋狀物，將液晶顯示元件按各單元液晶池分割成2個或3個顯示取向區(qū)域，還可以在取向膜上形成五棱以上的多棱錐的肋狀物，分割成5個以上顯示取向區(qū)域。這時，不言而喻也能夠得到提高顯示品質(zhì)的效果。
另外，上述半球狀的肋狀物62A可以說將液晶顯示元件按單元液晶池分割成無限的顯示取向區(qū)域。
同樣，可以將相位差層按單元液晶池分割成2個或3個顯示取向區(qū)域，也可以分割成5個以上顯示取向區(qū)域。
另外，在上述實施方式的實例中，液晶顯示元件54的單元液晶池60對應(yīng)于4個顯示取向區(qū)域58A、58B、58C、58D一對一地設(shè)置相位差層60的補償取向區(qū)域72A、72B、72C、72D，但是本發(fā)明并不限于此，對于單元液晶池的一個顯示取向區(qū)域也可以設(shè)置多個光學(xué)補償元件的補償取向區(qū)域。這樣可以實現(xiàn)更精細且多樣的光學(xué)補償。
另外，在上述實施方式的實例中，相位差層56設(shè)置在液晶顯示元件54的厚度方向的兩側(cè)，但是本發(fā)明并不限于此，按照光學(xué)補償?shù)姆绞揭部梢灾辉谝壕э@示元件的厚度方向的一側(cè)設(shè)置相位差層。
另外，在上述實施方式的實例中，液晶顯示元件56為MVA方式，但是本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明當然也可以適用于例如PVA方式等其它VA方式、TN方式、STN方式、IPS方式、0CB方式和ECB方式等的液晶顯示元件。
而且，本發(fā)明并不限于上述實施方式。上述實施方式是例舉的實例，只要具有與本發(fā)明的權(quán)利要求記載的技術(shù)思想實質(zhì)上相同的構(gòu)成，并發(fā)揮了同樣的作用效果，均包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
例如，在上述“A.相位差層層壓體”的說明中，作為相位差層使用的材料，采用了能夠形成向列相的液晶材料，但是在本發(fā)明中，只要是不形成膽甾醇相的液晶材料，均可以沒有問題地使用，因此即使是能夠形成近晶相的液晶材料也包括在本發(fā)明中。
實施例以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。
配制溶解了聚合性液晶單體的甲苯溶液，聚合性液晶單體在兩端具有能夠聚合的丙烯酸酯，且在中央部的介晶部分(mesogen group)和上述丙烯酸酯之間具有間隔基團，液晶-各向同性轉(zhuǎn)移溫度(液晶形成各向同性相的溫度)為100℃。另外，在上述甲苯溶液中，相對于上述單體分子添加5重量％的光聚合引發(fā)劑(Chiba SpecialityChemicals公司生產(chǎn)的Irg184)。
另一方面，在玻璃基板上涂覆聚酰亞胺成膜，沿一定方向?qū)嵤┠Σ撂幚?，形成取向膜?br> 然后，將這種帶有取向膜的玻璃基板安裝在旋涂器上，在取向膜上旋涂上述甲苯溶液達到5μm的膜厚。
接著，在80℃下加熱1分鐘，使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)后，確認取向膜上形成的液晶膜(未固化狀態(tài)的液晶膜)呈向列相。
然后，通過具有規(guī)定圖案的開口部的光掩膜，用紫外線照射裝置以100mJ/cm2的照射線向上述未固化狀態(tài)的向列相液晶膜照射紫外線。另外，這時紫外線的照射量設(shè)定為能夠達到向列相液晶膜中照射了紫外線的部分90％以上發(fā)生聚合(固化)的狀態(tài)。
然后，將這樣形成了向列相液晶膜的帶取向膜玻璃基板浸漬在丙酮中，搖動1分鐘，除去向列相液晶膜中未固化的部分。
最終由丙酮中取出上述玻璃基板，干燥后，制得相位差層層壓體，該相位差層層壓體僅照射了紫外線的部分形成了所需圖案的向列相液晶膜，除此以外的部分按照露出取向膜的圖案狀形成相位差層。
另外，該實施例中形成的向列相液晶膜具有幾乎均一的膜厚(1.5μm)，形成的圖案精度非常高。
工業(yè)實用性按照本發(fā)明，由于將能夠形成向列相的液晶材料用于圖案狀的相位差層，因此可以發(fā)揮下述效果，即通過選擇使用的液晶材料的種類以及具有取向能力的基材，能夠容易地決定取向方向，提供能夠用于各種光學(xué)元件的相位差層層壓體。
權(quán)利要求
1.一種相位差層層壓體，其特征在于，具備有取向能力的基材，以及在上述基材上形成圖案狀以使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的相位差層。
2.如權(quán)利要求1所述的相位差層層壓體，其特征在于，上述能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子中至少1種聚合形成的物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的相位差層層壓體，其特征在于，上述能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體聚合形成的物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項所述的相位差層層壓體，其特征在于，上述具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。
5.如權(quán)利要求4所述的相位差層層壓體，其特征在于，上述取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，且上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多個取向方向形成。
6.如權(quán)利要求1～3中任意一項所述的相位差層層壓體，其特征在于，上述具有取向能力的基材是延伸膜。
7.一種相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，包括下述步驟準備基材的基材準備步驟；在上述基材上涂覆具有折射率各向異性形成能力的折射率各向異性材料，形成折射率各向異性材料層的涂覆步驟；對上述折射率各向異性材料層實施取向處理的取向處理步驟；對上述取向處理步驟中進行了取向處理的折射率各向異性材料層的取向進行固定的取向固定化步驟；以及使上述折射率各向異性材料層形成圖案的圖案化步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述基材是具有取向能力的基材，上述折射率各向異性材料是能夠形成向列相的液晶材料，上述取向處理步驟是使上述折射率各向異性材料層保持在上述液晶材料為液晶相的溫度的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述液晶材料是具有聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物以及聚合性液晶高分子中至少一種的材料，上述取向固定化步驟是照射使上述具有聚合性液晶單體、聚合液晶低聚物以及聚合性液晶高分子中至少一種的材料進行聚合的活性放射線的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述液晶材料是聚合性液晶單體。
11.如權(quán)利要求9或10所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述活性放射線照射步驟是圖案狀照射活性放射線的步驟，而且在上述圖案狀照射活性放射線的步驟之后，具有使未聚合部分的液晶材料顯像的顯像步驟。
12.如權(quán)利要求8～10中任意一項所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。
13.如權(quán)利要求11所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。
14.如權(quán)利要求12所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多個取向方向形成。
15.如權(quán)利要求13所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多個取向方向形成。
16.如權(quán)利要求8～10中任意一項所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述具有取向能力的基材是延伸膜。
17.如權(quán)利要求11所述的相位差層層壓體的制造方法，其特征在于，上述具有取向能力的基材是延伸膜。
18.一種液晶顯示裝置，其特征在于，使用相位差層層壓體，所述相位差層層壓體具備有取向能力的基材，以及在上述基材上形成圖案狀以使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的相位差層。
19.如權(quán)利要求18所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子中至少1種聚合形成的物質(zhì)。
20.如權(quán)利要求18所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體聚合形成的物質(zhì)。
21.如權(quán)利要求18～20中任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。
22.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，且上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多個取向方向形成。
23.如權(quán)利要求18～20中任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的具有取向能力的基材是延伸膜。
24.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括液晶顯示元件和相位差光學(xué)元件，上述液晶顯示元件含有液晶層，而且包括構(gòu)成多個像素的多個單元液晶池，上述液晶層表面的液晶分子能夠在上述各單元液晶池內(nèi)沿規(guī)定的多個不同導(dǎo)向器方向取向；上述相位差光學(xué)元件設(shè)置在上述液晶顯示元件的厚度方向的至少一側(cè)，對應(yīng)于上述各單元液晶池中上述液晶分子的導(dǎo)向器方向分割成多個補償取向區(qū)域，同時在每個該補償取向區(qū)域中液晶性物質(zhì)受到取向限制并固化。
25.如權(quán)利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在將上述液晶顯示元件的上述各單元液晶池分割成多個顯示取向區(qū)域的同時，使上述液晶層表面的液晶分子取向，使之在上述每個顯示取向區(qū)域具有不同的導(dǎo)向器方向，而且對應(yīng)于上述顯示取向區(qū)域形成上述相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域。
26.如權(quán)利要求25所述的液晶顯示裝置，其特征在于，對應(yīng)于上述單元液晶池的一個上述顯示取向區(qū)域，設(shè)計多個上述相位差光學(xué)元件的上述補償取向區(qū)域。
27.如權(quán)利要求25或26所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述液晶顯示元件的顯示取向區(qū)域以下述形態(tài)形成，即，將對應(yīng)的上述各單元液晶池圍繞其中心以等角度間隔分割成至少4個以上區(qū)域。
28.如權(quán)利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述液晶顯示元件的上述液晶層表面的液晶分子進行取向，從而具有對于相應(yīng)的上述單元液晶池的中心對稱的導(dǎo)向器的方向。
29.如權(quán)利要求27所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域以下述形態(tài)形成，即，將對應(yīng)的上述單元液晶池圍繞其中心以等角度間隔分割成至少4個以上區(qū)域。
30.如權(quán)利要求28所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差光學(xué)元件的補償取向區(qū)域以下述形態(tài)形成，即，將對應(yīng)的上述單元液晶池圍繞其中心以等角度間隔分割成至少4個以上區(qū)域。
31.如權(quán)利要求29所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差光學(xué)元件圍繞上述對應(yīng)的上述單元液晶池中心180°對峙形成的一對上述補償取向區(qū)域的取向方向相同。
32.如權(quán)利要求24～26、28、30中任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述液晶顯示元件的驅(qū)動方式為TN方式、STN方式、VA方式、MVA方式、PVA方式、IPS方式、OCB方式以及ECB方式中的任意一種方式。
33.如權(quán)利要求24～26、28、30中任意一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差光學(xué)元件具備有取向能力的基材，以及在上述基材上形成圖案狀以使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的相位差層。
34.如權(quán)利要求33所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層壓體的能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物和聚合性液晶高分子中至少1種聚合形成的物質(zhì)。
35.如權(quán)利要求33所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的能夠形成向列相的液晶材料是使聚合性液晶單體聚合形成的物質(zhì)。
36.如權(quán)利要求33所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的具有取向能力的基材是在透明基板上形成取向膜得到的基材。
37.如權(quán)利要求36所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的取向膜具有沿至少2種不同方向取向的部分構(gòu)成的圖案，且上述取向膜上的上述液晶材料的折射率各向異性沿著該取向膜的多個取向方向形成。
38.如權(quán)利要求33所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述相位差層層壓體的具有取向能力的基材是延伸膜。
全文摘要
本發(fā)明的主要目的在于提供一種相位差層內(nèi)分子的取向方向的自由度非常高，且容易制造的相位差層層壓體。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種相位差層層壓體，其特征在于，具備有取向能力的基材，以及在上述基材上形成圖案狀以使能夠形成向列相的液晶材料具有折射率各向異性的相位差層。
文檔編號G02F1/13363GK1520525SQ0281271
公開日2004年8月11日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月8日
發(fā)明者鹿島啟二 申請人:大日本印刷株式會社