偏光膜、层压体和液晶显示装置.pdf

具体实施方式

下面详细描述本发明。注意，在本发明的说明书中，所有使用“～”表示的数值范围是指包含置于其前面和后面作为下限值和上限值的数值在内的范围。

本发明涉及满足预定光学特性的偏光膜。本发明的偏光膜可用作单元内偏光器。具有本发明的偏光膜的示例性液晶显示装置为下述液晶显示装置，所述装置具有第一和第二外部偏光层、设置于二者之间的液晶单元和设置在液晶单元中的本发明的偏光膜。在该实施方式中，偏光膜用于减轻因设置在液晶单元中的各种组件、特别是滤色片层而可能引起的消偏作用。为此，可以优选在液晶单元中依次设置滤色片层、内部偏光层和受驱液晶层。

下面几段文字将说明一个实施方式，所述实施方式具有依次堆叠的第一外部偏光层、滤色片层、内部偏光层(本发明的偏光膜)、受驱液晶层和第二外部偏光层。

将内部偏光层设置为可使其透光轴保持与第一和第二外部偏光层的透光轴具有预定关系，以避免显示性能的劣化。在第一外部偏光层、内部偏光层和第二外部偏光层的透光轴的面内方向中的优选关系有所不同，这取决于是否存在下述情况：对于入射在液晶单元上的偏光，期望受驱液晶层提供黑色状态下的延迟量为接近于零或λ/2。在受驱液晶层在黑色状态下提供约为零的延迟量的一个实施方式中，优选将内部偏光层的透光轴的角度设置为0°，并将第二外部偏光层的透光轴的角度设置为90°，同时假定第一外部偏光层的透光轴的方位角为0°。另一方面，在受驱液晶层在黑色状态下提供约为λ/2的延迟量的一个实施方式中，优选将内部偏光层的透光轴的角度设置为0°，并将第二外部偏光层的透光轴的角度设置为0°，同时假定第一外部偏光层的透光轴的方位角为0°。无论在哪一个实施方式中，第一外部偏光层和内部偏光层的透光轴的角度都优选是重合的。

对于在液晶显示装置上的光的入射光方向，可以采用允许光在入射在受驱液晶层上之前先入射在内部偏光层上(换言之，允许光由第一外部偏光层的外侧入射)的任一实施方式，或者允许光入射在受驱液晶层上之后再入射在内部偏光层上(换言之，允许光由第二外部偏光层的外侧入射)的实施方式。在允许光由第一外部偏光层的外侧入射的实施方式中，光经第一外部偏光层偏振、通过在穿过滤色片层时发生散射而消偏从而产生混合有非偏振光的光，并在穿过内部偏光层时再次偏振然后入射至受驱液晶层上，由此可以抑制因滤色片层的消偏而引起的漏光。另一方面，在允许光从第二外部偏光层的外侧入射的实施方式中，光经第二外部偏光层偏振，然后穿过黑色状态下的受驱液晶层，但是大部分光随后在穿过被设置来与受驱液晶层所输出的光呈正交尼科尔(cross-Nicol)关系的内部偏光层时被吸收。由于只有少量的光输入至滤色片层，因此可以将因散射而引起的消偏光的量抑制到较低水平。

通过利用对内部偏光层的操作，也可以生产具有依次堆叠有滤色片层、内部偏光层、受驱液晶层和第二外部偏光层的液晶显示装置，而不使用第一外部偏光层。

如上所述，通过在液晶单元中设置内部偏光层，可以抑制因滤色片层的消偏作用而引起的黑色状态下的漏光。然而，实践中内部偏光层也会产生消偏作用。因此，可以说设置内部偏光层并不总会改善液晶显示装置的对比度。消偏的可能原因例如是因表面不规则性而引起的散射、因材料分子在层中的群体密度分布或取向分布而引起的散射等等。当然，由特定物质构成的内部偏光层也会同样引起散射。

另一方面，在白色状态下，无论光的入射方向来自第一外部偏光层的外侧还是第二外部偏光层的外侧，都可允许具有与内部偏光层的透光轴的方向基本相同的电场方向的偏振光通过。然而，生产在接近透光轴的方向上能100％透光的偏光层是很困难的，会不可避免地降低透过内部偏光层输出的光的量。因此，为获得理想的白色状态，需要提高内部偏光层在接近透光轴方向上的透射率值。

于是，本发明人基于表示液晶显示装置中各个组件的光学特性的参数预测了对比度比值，并检验了能够提供最高对比度比值的特性。

本文所采用的方法是测量由滤色片产生的消偏指数的方法，和利用穆勒矩阵(Mueller matrix)(其主要在以下文献中提出：Y.Utsumi等，SID 08Digest，129(2008)；Y.Utsumi等，Euro Display 2005301(2005)；等等)预测使用滤色片的液晶显示装置的对比度的方法。

预测的方法的步骤如下：

首先，确定各个组件的穆勒矩阵。

透光轴方位角＝0°的偏光板

P：偏光片的偏光度；

T_Pol：偏光片的透射率值。

透光轴方位角＝90°的偏光板

DI_CF：滤色片的消偏指数；

T_CF：滤色片的透射率值。

MLC=TLC100001-DILC00001-DILC00001-DILC]]>

DI_LC：液晶单元的消偏指数；

T_LC：液晶单元的透射率值。

然后，将各个组件的穆勒矩阵相乘，由此确定液晶显示装置的透射率值I。

MPol1MLCMCFMPol21000=IMCS]]>

液晶显示装置的对比度可以根据得自各个组件的参数来计算，方法是先计算以下两种实施方式的透射率值：在一种实施方式中两个偏光片的透光轴按同一方向排列(对应于液晶显示装置的白色状态)，在另一种实施方式中它们彼此成90°排列(对应于液晶显示装置的黑色状态)；再计算(白色状态下的透射率值)/(黑色状态下的透射率值)。

然而，本发明人从研究中发现，对于在滤色片与受驱液晶层之间设置有线性偏光层的实施方式，所获得的通过将具有上述形式的M_Pol直接应用于内部偏光层的穆勒矩阵而计算的对比度值远大于测量值，结果导致了对对比度预测的失败。经进一步研究，本发明人还发现，内部偏光层还显示出消偏作用，并且可合理地采用以下形式的穆勒矩阵。

MInPol=T′1P′00P′1-DI′0000......00......]]>

P’：内部偏光层的偏光度；

DI’：内部偏光层的消偏指数；

T’：内部偏光层的透射率值。

然后，本发明人利用上述穆勒矩阵计算了两种实施方式的对比度比值，其中在一个实施方式中液晶显示装置具有在液晶单元中设置的内部偏光层，而另一个实施方式中不具有内部偏光层，并由二者之间的比较发现，当满足以下条件时，通过设置内部偏光层，可以提高液晶显示装置的对比度比值：

DI′P′>DI1CFP1CF]]>

DI’：内部偏光层的消偏指数；

P’：内部偏光层的偏光度；

DI₁：第一外部偏光层和滤色片层的组合的消偏指数；

DI_1CF＝1-P_1CF²

P_1CF：第一外部偏光层和滤色片层的组合的偏光度；

P_1CF＝P(1-DI_CF)

P’：第一外部偏光层的偏光度；

DI_CF：滤色片层的消偏指数。

简而言之，若DI’/P’(内部偏光层的消偏性与偏光性之比所表示的指数)小于DI_1CF/P_1CF(第一外部偏光层和滤色片层的组合的消偏性与偏光性之比所表示的指数)，则通过使用内部偏光层，可以更大程度地改善具有内部偏光层的液晶显示装置的对比度比值。

获得穆勒矩阵的各个参数的步骤如下：

获得如用于液晶显示装置的背光等发散光源，将两个外部偏光层以正交尼科尔排列或以平行排列的方式设置在所述光源前方，然后测量这两种实施方式的亮度值。

P=Cont-1Cont+1]]>

获得内部偏光层的偏光度P’的步骤如下：

获得如用于液晶显示装置的背光等发散光源，将两个内部偏光层以正交尼科尔排列或以平行排列的方式设置在所述光源前方，然后测量这两种实施方式的亮度。

P′=Cont-1cont+1]]>

获得内部偏光层的消偏指数DI’的步骤如下：

获得如用于液晶显示装置的背光等发散光源，并将第一测量偏光层、内部偏光层和第二测量偏光层设置在所述光源前方且按照上述顺序堆叠。

现将通过其透光轴方位角分别为a°、b°和c°的偏光层观察的亮度写作[a/b/c]，通过以下等式计算消偏指数DI’，其中P表示测量偏光层的偏光度：

DI′=1+2PP′+P2+X(P2-1)P2(1+X)]]>

X=[0/0/0][0/90/90]]]>

获得内部偏光层的透射率值T’的步骤如下：

获得如用于液晶显示装置的背光等发散光源并测量亮度，该亮度被称为光源亮度。然后在所述光源前方设置内部偏光层并测量亮度，该亮度被称为内部偏光层的单层亮度。透射率值T’可以由以下等式计算：

通过与也适用于滤色片层、液晶单元和外部偏光层的相似步骤，可以确定透射率值。

获得滤色片层的消偏指数DI_CF的步骤如下：

获得如用于液晶显示装置的背光等发散光源，并将待测第一偏光层、滤色片层和待测第二偏光层设置在所述光源前方且按照上述顺序堆叠。测量待测第一和第二偏光层在平行排列和正交尼科尔排列下的亮度值，所述亮度也称作平行亮度和正交尼科尔亮度。通过使用这些值的比率Cont，可以由以下等式计算消偏指数DI_CF，其中P表示待测偏光层的偏光度。

DICF=1-1P2Cont-1Cont+1]]>

通过上述研究，并考虑到当前可用的外部偏光层的各种特性和设置在液晶单元中的各种组件，本发明人发现，如果内部偏光层的偏光度P’和消偏指数DI’满足关系DI’/P’≤4.3×10^-4，则通过内部偏光层自身即可改善黑色状态，且几乎不会产生不良效果。本发明中，内部偏光层的DI’/P’优选等于或小于3.5×10^-4，更优选小于或等于2.5×10^-4。虽然优选将最小的可能值作为下限(理论极限为0)，但10^-6以上的值不会造成问题，甚至10^-5以上的值也基本不会造成问题。

本发明的偏光膜的偏光度P’和消偏指数DI’不受特别限制，只要满足上述关系即可。一般而言，偏光度P’优选等于或大于0.4。偏光度P’小于0.4的内部偏光层不会起到偏光层的作用。偏光度P’更优选等于或大于0.5，进而更优选等于或大于0.6。上限值优选设定为尽可能接近1(1是理论极限值)，并优选落在0.4～1.0的范围内。偏光度P’为0.99以下不会造成问题，0.95以下的值基本不会造成问题，甚至0.90以下的值也几乎不会造成问题。

通常，本发明的偏光膜的消偏指数DI’优选等于或小于3.5×10^-4，更优选等于或小于2×10^-4，进而更优选等于或小于1×10^-4。虽然下限值优选设定为尽可能接近零(其为理论极限值)，但10^-6以上的值不会造成问题，甚至10^-5以上的值基本不会造成问题。

本发明的偏光膜的透射率值优选等于或大于30％，更优选等于或大于35％。小于30％的透射率值会导致白色状态的亮度较低，使得即使可以减轻黑色状态下的漏光也无法改善对比度比值。虽然透射率值优选设定为尽可能大的值，但是使用当前可用的材料生产的偏光膜的实际透射率值至多为70％左右，通常为60％以下。

本发明中，对于内部偏光层的消偏指数DI’与滤色片层的消偏指数DI_CF之间的关系没有特别限制。只要满足上述关系，无论在DI’＝DI_CF还是在DI’＞DI_CF的条件下，都可以获得本发明的效果。不过，优选的是DI’不大于2.5×DI_CF。

在本发明中，由于使用满足上述关系的偏光膜作为内部偏光层以获得本发明的效果，因此可以通过使用通常可获得的任何组件和液晶单元来构造其它组件(如设置在液晶单元外侧的第一和第二外部偏光层)和液晶单元。

例如，第一和第二偏光层可以采用普通线性偏光膜，其偏光度优选等于或大于0.999，更优选等于或大于0.9999，进而更优选等于或大于0.99995。虽然上限值优选设定为尽可能接近1(其为理论极限值)，但0.999999以下的值即可采用，甚至0.99999以下的值也基本不会造成问题。

对于液晶单元也不存在特别限制。可以采用具有受驱液晶层且另外还具有滤色片层、电极层和取向膜等的任何普通液晶单元。一般而言，液晶单元的消偏指数约为10^-3以下，优选等于或小于5×10^-4，更优选等于或小于2×10^-4。虽然下限值优选设定为尽可能接近0(其为理论极限值)，但10^-5的值即已足够适合，甚至2×10^-5以上的值也基本不会造成问题。

滤色片层的情况也类似，可以采用任何普通滤色片层。普通滤色片层的消偏指数等于或小于1.0×10^-3，优选等于或小于2×10^-4，更优选等于或小于1×10^-4。虽然下限值优选设定为尽可能接近零(其为理论极限值)，但10^-5以上的值不会造成问题，甚至2×10^-5的值也基本不会造成问题。

下面，将参照附图，说明本发明的液晶显示装置的实施方式。

图1是说明本发明的液晶显示装置的一个实施方式的截面示意图。注意各个组件的厚度的相对关系与实际关系并不相符。下文中所参照的附图亦如此。背光设置在附图下方，使得显示屏朝上。

图1所示的液晶显示装置具有一对外部偏光层12a和12b，和设置在二者之间的液晶单元10。液晶单元10具有一对基板14和16。上基板14在其内表面上具有按照下述顺序堆叠的滤色片层18、内部偏光层20(本发明的偏光膜)和透明电极层22。另一方面，下基板16具有像素电极层24，所述像素电极层24含有设置在其内表面上的开关元件。将设置在基板14与16之间的液晶层26配置来由透明电极层22和像素电极层24驱动。

在此实施方式中，由于经配置而满足上述条件的内部偏光层20的固有的消偏作用得到抑制，因此可以减轻因设置在液晶单元中的滤色片层和其它各种组件的消偏作用而引起的黑色状态下的漏光。

外部偏光层12a和12b的透光轴的方向根据黑色状态下液晶层26的所需延迟量而有所不同。在黑色状态下液晶层26的延迟量约为0的实施方式中这两个轴彼此正交，而在延迟量约为λ/2的实施方式中这两个轴彼此平行。在上述两种实施方式中，内部偏光层20的透光轴与外部偏光层12a的透光轴平行。

注意，简化起见，图1中的各个组件被显示为具有一致结构。例如，图2是显示普通RGB滤色片层的一部分的示例性截面示意图，由此可知，也可以以类似图2所示的方式将图1中所示的滤色片层构造为具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的各个颜色层和于其中设置的黑色基体(BM)。

由于图1只是示意图，因此液晶显示装置当然可以具有普通液晶显示装置所具有的其它各种组件。例如，在液晶单元10与各个外部偏光层12a和12b之间可以设置针对光学补偿的延迟层。作为另外一种选择，在滤色片层18与内部偏光层20之间可以设置平整层或用于形成内部偏光层的取向膜。作为另外一种选择，可在透明电极层22与液晶层26之间、和在像素电极层与液晶层26之间分别设置用于控制液晶层26的取向的取向膜。此情况亦适用于下文中所参照的附图。

图3说明了本发明的另一个实施方式，所述实施方式涉及所谓的阵列上滤色片(color-filter-on-array，COA)结构。为避免重复性的详细说明，对于所有与图1中所示的组件相同的组件提供相同的参考数字或符号。

图3所示的液晶显示装置采用了基于所谓的阵列上滤色片(COA)结构的液晶单元10’，其中，滤色片层18’和内部偏光层20’设置在像素电极24’的上方。

根据此实施方式的液晶显示装置，类似于图1所示的液晶显示装置，可以借助于内部偏光层20’而获得减少黑色状态下的漏光的效果，并且，也有望通过采用COA结构而获得改善白色状态下的亮度的效果。

图4A和4B涉及基于半透明系统的本发明的又一个实施方式，其中，图4A显示的是透射部分的结构，图4B显示的是反射部分。注意，为避免重复性说明，对于所有与图1中所示的组件相同的组件提供相同的参考数字或符号。

图4A和4B中所示的液晶显示装置具有半透明液晶单元10”。如图4A所示，透射部分被构造为与图1所示的液晶单元10相似。另一方面，如图4B所示，反射部分具有设置在像素电极24与基板16之间的反射层28，以便利用透过外部偏光层12a进入的外部光。根据此实施方式的液晶显示装置，类似于图1所示的液晶显示装置的情况，可以借助于内部偏光层20获得减少黑色状态下的漏光的效果，并且，还可以通过采用既利用背光光束也利用外部光的半透明结构而获得改善白色状态下的亮度的效果和降低驱动能耗的效果。

下文将详细描述适用于本发明的液晶显示装置的各个组件，特别是本发明的偏光膜，重点描述优选适用于制造的材料和方法。

[偏光膜]

本发明的偏光膜的类型不受特别限制。偏光膜的类型包括：含碘偏光片所代表的吸收型；线栅偏光片所代表的反射型；和格兰-汤姆逊棱镜所代表的偏振分光型。虽然可采用这些类型中的任一种，但是，反射型因其非吸光性而倾向于在液晶单元中存在较大量的杂散光，因此在抑制黑色状态下的漏光方面是不利的。另一方面，偏振分光型在试图应用于液晶显示器时仅能较困难地进行缩小。因此，优选不存在这些问题的吸收型偏光层。

考虑到要满足上述条件，本发明的偏光膜优选具有大偏光度和大透射率值。由于透射率值随厚度增加而按比例降低，因此偏光膜可以优选为无论其多薄都具有大偏光度的膜。优选使用含有一种或多种液晶偶氮染料的组合物来形成满足这些特性的偏光膜。

偶氮染料中，优选由式(I)表示的偶氮染料。

式中，R¹～R⁴分别表示氢原子或取代基；R⁵和R⁶分别表示氢原子或可选地具有取代基的烷基；L¹表示-N＝N-、-N＝CH-、-C(＝O)O-或-OC(＝O)-；A¹表示可选地具有取代基的苯基、可选地具有取代基的萘基、或可选地具有取代基的芳香性杂环基；B¹表示可选地具有取代基的二价芳烃基或可选地具有取代基的二价芳香性杂环基；n为1～4的整数，B¹在n大于或等于2的情况下可以相同，也可以不同。

R¹～R⁴所表示的取代基的实例分别包括烷基(优选C_1-20、更优选C_1-12、特别优选C_1-8烷基，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、环戊基和环己基)、烯基(优选C_2-20、更优选C_2-12、特别优选C_2-8烯基，如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基和3-戊烯基)、炔基(优选C_2-20、更优选C_2-12、特别优选C_2-8炔基，如炔丙基和3-戊炔基)、芳基(优选C_6-30、更优选C_6-20、特别优选C_6-12芳基，如苯基、2，6-二乙基苯基、3，5-二(三氟甲基)苯基、萘基和联苯基)、具有取代基或不具有取代基的氨基(优选C_0-20、更优选C_0-10、特别优选C_0-6氨基，如不具有取代基的氨基、乙基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基和苯氨基)、烷氧基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6烷氧基，如甲氧基、乙氧基和丁氧基)、氧代羰基(优选C_2-20、更优选C_2-15、特别优选C_2-10氧代羰基，如甲氧基羰基、乙氧基羰基和苯氧基羰基)、酰氧基(优选C_2-20、更优选C_2-10、特别优选C_2-6酰氧基，如乙酰氧基和苯甲酰氧基)、酰氨基(优选C_2-20、更优选C_2-10、特别优选C_2-6酰氨基，如乙酰氨基和苯甲酰氨基)、烷氧基羰基氨基(优选C_2-20、更优选C_2-10、特别优选C_2-6烷氧基羰基氨基，如甲氧基羰基氨基)、芳氧基羰基氨基(优选C_7-20、更优选C_7-16、特别优选C_7-12芳氧基羰基氨基，如苯氧基羰基氨基)、磺酰氨基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6磺酰氨基，如甲磺酰氨基和苯磺酰氨基)、氨磺酰基(优选C_0-20、更优选C_0-10、特别优选C_0-6氨磺酰基，如不具有取代基的氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基)、氨基甲酰基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6氨基甲酰基，如不具有取代基的氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基)、烷硫基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6烷硫基，如甲硫基和乙硫基)、芳硫基(优选C_6-20、更优选C_6-16、特别优选C_6-12芳硫基，如苯硫基)、磺酰基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6磺酰基，如甲磺酰基和甲苯磺酰基)、亚磺酰基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6亚磺酰基，如甲基亚磺酰基和苯基亚磺酰基)、脲基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6脲基，如不具有取代基的脲基、甲基脲基和苯基脲基)、酰氨基磷酸酯基(优选C_1-20、更优选C_1-10、特别优选C_1-6酰氨基磷酸酯基，如二乙基酰氨基磷酸酯基和苯基酰氨基磷酸酯基)、羟基、巯基、卤原子(例如，氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、氰基、硝基、异羟肟基(hydroxamic group)、亚氨基(-CH＝N-或-N＝CH-)、偶氮基、杂环基(优选C_1-30、更优选C_1-12杂环基，其具有至少一个选自氮原子、氧原子、硫原子等的杂原子，所述杂环基 包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并唑基、苯并咪唑基和苯并噻唑基)和甲硅烷基(优选C_3-40、更优选C_3-30、特别优选C_3-24甲硅烷基，如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)。

这些取代基可以具有一个或多于一个的取代基。两个或多于两个取代基可以相同，也可以不同。并且它们可以结合而形成环。

R¹～R⁴的优选实例包括氢原子、烷基、烷氧基和卤原子，更优选氢原子、烷基和烷氧基，特别优选氢原子和甲基。

R⁵或R⁶所表示的可选地具有取代基的烷基优选为C_1-20、更优选C_1-12、特别优选C_1-8烷基，如甲基、乙基和正辛基。R⁵或R⁶所表示的烷基的取代基的实例包括上文作为R¹～R⁴中任一个的取代基实例的那些取代基。当R⁵或R⁶表示烷基时，其可以与R²或R⁴结合而形成环。优选的是，R⁵和R⁶分别表示氢原子或烷基；更优选的是，R⁵和R⁶分别表示氢原子、甲基或乙基。

式中，A¹表示可选地具有取代基的苯基、可选地具有取代基的萘基或可选地具有取代基的芳香性杂环基。

苯基或萘基的取代基可以是具有至少一个能够增强偶氮化合物的溶解性或向列型液晶性的基团的任何取代基、具有至少一个能够控制偶氮染料色调的供电子或吸电子基团的任何取代基，或具有至少一个能够固定偶氮化合物取向的聚合性基团的任何取代基。其具体实例包括上文作为R¹～R⁴中的任一个的取代基实例的那些取代基。优选的取代基的实例包括可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的烯基、可选地具有取代基的炔基、可选地具有取代基的芳基、可选地具有取代基的烷氧基、可选地具有取代基的氧代羰基、可选地具有取代基的酰氧基、可选地具有取代基的酰氨基、可选地具有取代基的氨基、可选地具有取代基的烷氧基羰基氨基、可选地具有取代基的磺酰氨基、可选地具有取代基的氨磺酰基、可选地具有取代基的氨基甲酰基、可选地具有取代基的烷硫基、可选地具有取代基的磺酰基、可选地具有取代基的脲基、硝基、羟基、氰基、亚氨基、偶氮基和卤原子；所述取代基的更优选的实例包括可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的烯基、可选地具有取代基的芳基、可选地具有取代基的烷氧基、可选地具有取代基的氧代羰基、可选地具有取代基的酰氧基、硝基、亚氨基和偶氮基。在这些取代基中，就每种具有的碳原子的那些取代基而言，其中的碳原子数的优选范围与R¹～R⁴中的每一个所表示的取代基的碳原子数的优选范围相同。

苯基或萘基可以具有1～5个选自上述实例的取代基，优选的是，苯基或萘基可以具有一个选自上述实例的取代基。就苯基而言，优选的是，其在相对于L¹的对位具有一个选自上述实例的取代基。

芳香性杂环基可以优选衍生于单环或双环型杂环。嵌在芳香性杂环基中的除碳原子外的其它原子可以是氮、硫或氧原子。嵌在芳香性杂环基中的两个或多个原子可以彼此相同，也可以不同。芳香性杂环基的实例包括吡啶基、喹啉基、苯硫基、噻唑基、苯并噻唑基、噻二唑基、喹诺酮基(quinolonyl)、萘酰亚胺基(Naphthalimidoyl)和噻吩并噻唑基。

优选的是，芳香性杂环基为吡啶基、喹啉基、噻唑基、苯并噻唑基、噻二唑基或噻吩并噻唑基；更优选的是，芳香性杂环基为吡啶基、苯并噻唑基或噻吩并噻唑基。

优选的是，A¹表示可选地具有取代基的苯基、吡啶基、苯并噻唑基或噻吩并噻唑基。

式中，B¹表示可选地具有取代基的二价芳烃基或可选地具有取代基的二价芳香性杂环基。式中，n为1～4的整数，B¹在n等于或大于2时可以相同，也可以不同。

芳烃基的优选实例包括苯基和萘基。芳烃基的取代基的优选实例包括可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的烷氧基、羟基、硝基、卤原子、可选地具有取代基的氨基、可选地具有取代基的酰氨基和氰基。其中，更优选的是可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的烷氧基和卤原子；特别优选的是甲基和卤原子。

芳香性杂环基可以优选衍生于单环或双环型杂环。嵌在芳香性杂环基中除碳原子外的其它原子可以是氮、硫或氧原子。嵌在芳香性杂环基中的两个或多于两个原子可以彼此相同，也可以不同。芳香性杂环基的实例包括吡啶基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻二唑基、邻苯二甲酰亚氨基和噻吩并噻唑基。其中，更优选噻吩并噻唑基。

芳香性杂环基的取代基的实例包括：烷基，如甲基和乙基；烷氧基，如甲氧基和乙氧基；氨基，如不具有取代基的氨基和甲基氨基；乙酰氨基、酰氨基、硝基、羟基、氰基和卤原子。在这些取代基中，就每种具有碳原子的那些取代基而言，其中的碳原子数的优选范围与R¹～R⁴中的每一种所表示的取代基的碳原子数的优选范围相同。

偶氮染料的优选实例包括式(Ia)～(Ic)中的任一式所表示的那些偶氮染料。

式中，R⁷和R⁸分别表示氢原子、甲基或乙基；L^1a表示-N＝N-、-N＝CH-、-O(C＝O)-或-CH＝CH-；A^1a表示基团(IIa)或(IIIa)；并且B^1a和B^2a分别表示基团(IVa)、(Va)或(VIa)。

式中，R⁹表示可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的芳基、可选地具有取代基的烷氧基、可选地具有取代基的氧代羰基或可选地具有取代基的酰氧基。

式中，m表示0～2的整数。

式中，R¹⁰和R¹¹分别表示氢原子、甲基或乙基；L^1b表示-N＝N-或-(C＝O)O-；L^2b表示-N＝CH-、-(C＝O)O-或-O(C＝O)-；A^1b表示基团(IIb)或(IIIb)；并且m表示0～2的整数。

式中，R¹⁴表示可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的芳基、可选地具有取代基的烷氧基、可选地具有取代基的氧代羰基或可选地具有取代基的酰氧基。

式中，R¹²和R¹³分别表示氢原子、甲基或乙基；并且A^1c表示基团(IIc)或(IIIc)。

式中，R¹⁴表示可选地具有取代基的烷基、可选地具有取代基的芳基、可选地具有取代基的烷氧基、可选地具有取代基的氧代羰基或可选地具有取代基的酰氧基。

式(Ia)、(Ib)和(Ic)中的各基团的取代基的实例包括上文作为R¹～R⁴中的任一个的取代基实例的那些取代基。在这些取代基中，就每种具有碳原子的那些取代基(例如烷基)而言，其中的碳原子数的优选范围与R¹～R⁴中的每一种所表示的取代基的碳原子数的优选范围相同。

式(Ia)、(Ib)或(Ic)所表示的化合物可以具有一个或多个聚合性基团作为取代基。使用具有一个或多个聚合性基团的化合物有助于改善硬化性(hardenability)。聚合性基团的实例包括不饱和聚合性基团、环氧基和氮丙啶基；优选不饱和聚合性基团；并且更优选乙烯不饱和型聚合性基团。乙烯不饱和型聚合性基团的实例包括丙烯酰基和甲基丙烯酰基。

优选的是，聚合性基团存在于分子末端，即优选的是，聚合性基团作为式(I)中的R⁵和/或R⁶的取代基或者A¹的取代基存在。

式(I)所表示的化合物的实例包括但不限于以下化合物。

“No.”表示编号，下同。

式(I)表示的偶氮化合物可以根据Journal of Materials Chemistry((1999)，9(11)，2755-2763)中描述的方法容易地制备。

优选的是，式(I)表示的偶氮化合物在10℃～300℃的温度、更优选在100℃～250℃的温度表现出向列型液晶性。

在用于形成本发明的偏光膜的组合物中，优选组合物中所含液晶材料的30％以上、更优选50％以上为着色剂化合物。偶氮染料可以通过其自身的自取向能力而使其分子取向，并且可以固定取向状态，以便获得即使以较小的厚度也能表现出较大偏光度的偏光膜。另一方面，对于所谓的客体-主体(GH)型偏光器的示例性情形，由于非生色性液晶化合物的取向能力较低，因而可能不总能获得较大的偏光度，所述GH偏光器通过下述方式形成：使用含有二色性染料和非生色性液晶化合物的组合物，并使二色性染料分子沿非生色性液晶化合物分子的取向方向而取向。

注意，本发明中，短语“某些材料表现出液晶性”是指材料自身在室温、加热后、冷却后或先加热再冷却后表现出液晶态。该短语也指代某些材料在其独自溶解于溶剂中后表现出液晶态。

本发明中，短语“某些材料表现出生色性”是指材料在380nm～780nm的波长显示具有下述强度的吸收峰，所述强度大于在小于380nm的波长区域内首次出现的吸收峰的吸光度的1/100。

偏光膜制备用组合物优选含有两种或多于两种类型的式(I)所表示的偶氮染料。本发明中可以使用偶氮染料的任何组合，为实现高偏光度，优选的是，通过混合偶氮染料来制备组合物以使组合物变黑。

优选的是，组合物可以含有至少一种类型的式(Ia)所表示的偶氮染料和至少一种类型的式(Ib)或(Ic)所表示的偶氮染料。

更优选的是，组合物可以含有至少一种类型的式(Ia)所表示的偶氮染料、至少一种类型的式(Ib)所表示的偶氮染料和至少一种类型的式(Ic)所表示的偶氮染料。

偏光膜制备用组合物可以含有除式(I)所表示的偶氮染料以外的任何着色材料，除非会降低本发明的效果。优选的是，所述除式(I)所表示的偶氮染料以外的着色材料选自表现出液晶性的化合物。

组合物可以包含除液晶偶氮染料以外的添加剂。添加剂的实例可为：为改善涂布性而加入的表面活性剂、促进液晶偶氮染料分子的水平取向的添加剂、固化组分(非液晶单体和聚合引发剂)和非液晶聚合物粘合剂。组合物中含有的一种或多于一种液晶偶氮染料的含量优选为20质量％以上，特别优选为30质量％以上。

本发明的偏光膜优选为通过涂布所述组合物而形成的膜。涂布方法可以是任何公知的方法，例如旋涂法、凹版印刷法、柔性版印刷法、喷墨印刷法、模具涂布法(die coating)、狭缝模具涂布法、盖涂法(cap coating)、浸涂法等。其中，特别优选的是狭缝涂布法(slit coating)。采用狭缝涂布法，可以稳定地形成高度均匀的膜，而不会在涂布过程中对涂布液施加剪切应力。另外，在狭缝涂布法中，由于涂布液通过狭缝的挤出方向可能与下文中将描述的取向膜的摩擦方向或光的照射方向等一致，因此较不容易发生因涂布液散布方向与摩擦方向之间的不一致而引起的对取向的干扰(例如，在旋涂法中，由于涂布液通过离心力散布在表面上，因此涂布液的散布方向无法与整个表面上的摩擦方向一致)。根据狭缝涂布法，可以形成具有优异的均匀性和二色性的偏光层。

内部偏光层可优选利用具有摩擦表面的取向膜、光致取向膜(photo-aligned film)和任何其它取向膜来形成。本发明所采用的取向膜可以是任何层，只要其上能够具备所需的液晶偶氮染料分子取向模式即可。取向膜通常可通过下述方式提供：摩擦有机化合物(优选聚合物)膜的表面、无机化合物的斜向真空蒸发、形成具有微槽(micro-groove)的层、或通过Langmuir-Blodgett(LB)法的有机化合物的堆叠(例如ω-栝楼酸、二(十八烷基)二甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)。作为另外一种选择，还已知有施加电场或磁场时和光照射时能够表现出取向功能的取向膜。其中，从控制取向膜的预倾角的容易性考虑，本发明中可优选通过摩擦形成的取向膜，但从良好的取向一致性考虑，则可能优选通过光照射形成的光致取向膜。

摩擦取向膜

通过摩擦形成的取向膜所采用的聚合物材料在大量文献中都有描述，并且有许多可以通过商购获得。聚(乙烯醇)或聚酰亚胺及其衍生物优选适用于本发明的取向膜。取向膜的详细情况可以参考WO01/88574A1的第43页第24行至第49页第8行的描述。

取向膜的厚度优选为0.01μm～10μm，更优选为0.01μm～1μm。

摩擦通常通过用纸或布以固定方向摩擦聚合物层的表面数次而提供。具体而言，在本发明中，优选通过“Ekisho Binran (The Handbook ofLiquid Crystal)”(Maruzen Co.，Ltd.出版，2000年10月30日)中描述的方法来提供。

改变本文可采用的摩擦的密度的方法也可见于上述“Ekisho Binran(The Handbook of Liquid Crystal)”(Maruzen Co.，Ltd.出版)。摩擦密度(L)通过以下等式(A)定量：

L＝Nl(1+2πrn/60v)         ...等式(A)

等式(A)中，N表示摩擦的次数，1表示摩擦辊的接触长度，r表示辊的直径，n表示辊的转数(rpm)，v表示平台的移动速度(每秒)。

摩擦密度可以通过以下方式来提高：增加摩擦次数、增加摩擦辊的接触长度、增加摩擦辊的直径、增加辊的转数或提高平台的移动速度。另一方面，可以通过使上述条件反向变化来降低摩擦密度。

取向膜的摩擦密度和预倾角相关，因而较高的摩擦密度对应于较低的预倾角，较低的摩擦密度对应于较大的预倾角。

光致取向膜

通过光照射而形成的取向膜可采用的光致取向材料在大量文献中有述。构成本发明的取向膜的材料的优选实例包括：日本特开2006-285197号公报、特开2007-76839号公报、特开2007-138138号公报、特开2007-94071号公报、特开2007-121721号公报、特开2007-140465号公报、特开2007-156439号公报、特开2007-133184号公报、特开2009-109831号公报和日本特许第3883848号和特许第4151746号描述的偶氮化合物；日本特开2002-229039号公报描述的芳香酯化合物；日本特开2002-265541号公报和特开2002-317013号公报描述的具有光致取向单元的马来酰亚胺和/或烯基取代的降冰片烯酰亚胺(nadimide)化合物；日本特许第4205195号和特许第4205198号描述的光交联性硅烷衍生物；和日本特表2003-520878号公报、特表2004-529220号公报和特许第4162850号的PCT国际公开的公开的日文翻译中所描述的光交联性聚酰亚胺、聚酰胺或酯。其中，优选偶氮化合物和光交联性聚酰亚胺、聚酰胺或酯。

然后使用线性偏振光或非偏振光照射上述材料制成的光致取向膜，由此制造光致取向膜。

在本专利说明书中，术语“线性偏振光的照射”是指引发光致取向材料中的光反应的操作。本文所采用的光的波长可能根据所使用的光致取向材料而有所不同，并且不受特别限制，只要波长为光反应所需即可。光照射所使用的光优选具有200nm～700nm的峰值波长，并且更优选峰值波长为400nm以下的紫外照射。

通常用于光照射的光源例如为那些常用光源，包括如钨灯、卤素灯、氙灯、氙闪光灯、汞灯、汞氙灯和碳弧灯等灯；各种类型的激光(例如，半导体激光、氦-氖激光、氩离子激光、氦镉激光、YAG激光)；发光二极管；阴极射线管等。

本文所用线性偏振光的获得方法例如为使用偏光片(例如，含碘偏光片、含二色性染料偏光片、线栅型偏光片)的方法；使用棱镜元件(例如，格兰-汤姆逊棱镜)的方法；使用允许以布鲁斯特角入射的反射偏光器的方法；或使用从偏振激光源发射的光的方法。作为另外一种选择，可以使用滤光器或波长转换元件等选择性地照射仅具有必需的波长的光。

在使用线性偏振光的情况下，本文可采用的照射方法例如为使光从取向膜的顶面或背面沿与其正交或斜交的方向照射。由于光的入射角根据光致取向材料而变化，因此其可以在0°～90°(正交)、优选40°～90°的范围内调节。

在使用非偏振光的情况下，光以斜交方向照射，其中，入射角可以在10°～80°、优选20°～60°、特别优选30°～50°的范围内调节。

照射时间优选为1分钟～60分钟，更优选为1分钟～10分钟。

若需要使偏光膜图案化，对其可采用的方法可以是例如通过光掩模来照射光并重复图案化所需的次数，和例如通过激光束扫描来绘制图案。

作为另外一种选择，内部偏光层可以通过使用转印材料而形成。更具体而言，先通过上述方法在临时支持体上形成偏光层，然后再将偏光层转印至液晶单元基板的表面上。

下面将说明除内部偏光层以外的其它组件。

[外部偏光层]

用于本发明的液晶显示装置的第一和第二外部偏光层优选采用常用偏光器。本文可采用的示例性产品为含碘偏光片或含染料偏光膜，它们由粘合于其两个表面的聚合物基体和保护膜构成，所述聚合物基体例如为浸入碘溶液或二色性染料溶液中后拉伸的聚(乙烯醇)基体，所述保护膜由TAC、环烯烃聚合物、丙烯酸树脂或聚丙烯等制成。也可以采用Ta₂O₅/SiO₂光子晶体(通过自动克隆技术生产的晶体膜)等。

除此以外，也可以采用日本特开2000-352611号公报中描述的利用聚合性胆甾相液晶的线性或圆偏光器；特开平H011-101964号公报、特开2006-161051号公报和特开2007-199237号公报、特表2002-527786号公报、特表2006-525382号公报、特表2007-536415号公报和特表2008-547062号公报的PCT国际公开的公开日文翻译和特许第3335173号中描述的利用单轴取向液晶并含有二色性染料的客体-主体型线性偏光器；特开昭S55-95981号公报中描述的利用通常由铝构成的金属栅格的线栅偏光器；特表2002-510062号公报的PCT国际公开的公开日文翻译中描述的无机可见光反射型偏光器；特开2002-365427号公报中描述的由其中具有散布或取向的碳纳米管的液晶化合物的高分子化合物构成的偏光器；特开2006-184624号公报中描述的由其中具有散布或取向的金属颗粒的聚合物构成的偏光器；特开平H011-248937号公报、特表平H10-508123号公报、特表2005-522726号公报、特表2005-522727号公报和特表2006-522365号公报的PCT国际公开的公开日文翻译中描述的聚乙烯撑型线性偏光器；特开平H07-261024号公报、特开平H08-286029号公报、特开2002-180052号公报、特开2002-90526号公报、特开2002-357720号公报、特开2005-154746号公报、特开2006-47966号公报、特开2006-48078号公报、特开2006-98927号公报、特开2006-193722号公报、特开2006-206878号公报、特开2006-215396号公报、特开2006-225671号公报、特开2006-328157号公报、特开2007-126628号公报、特开2007-133184号公报、特开2007-145995号公报、特开2007-186428号公报、特开2007-199333号公报、特开2007-291246号公报、特开2007-302807号公报、特开2008-9417号公报、以及特表2002-515075号公报、特表2006-518871号公报、特表2006-508034号公报、特表2006-531636号公报、特表2006-526013号公报和特表2007-512236号公报的PCT国际公开的公开日文翻译中描述的由通常由(生色团)(SO₃M)_n表示的溶致液晶染料构成的偏光器；和特开平H08-278409号公报和特开平H011-305036号公报中描述的由二色性染料构成的偏光器。虽然胆甾相液晶通常具有圆偏振分光的功能，但若与λ/4片结合，则其可以成为线性偏光器。λ/4片优选由含有至少一种液晶化合物的组合物构成，并优选由如下形成的层构成：使含有至少一种具有聚合性基团的液晶化合物的组合物进入液晶相，并通过加热和/或紫外线照射而固化该组合物。

其中，从偏光度方面考虑，特别可以优选使用含碘偏光膜、含染料偏光膜、由二色性染料构成的偏光膜和线栅型偏光器。

[液晶单元基板]

此处可采用的基板例如为下述基板：常用于液晶显示装置的由无碱玻璃、钠玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃和石英玻璃构成的基板；用于如固体成像装置等光电转换装置的基板；硅基板；塑料基板；和另外的其上形成有功能层的上述基板，所述功能层例如为透明导电膜、滤色片膜、电极和FTF等。这些基板可以具有设置于其上的用于分隔各个像素的黑色基体或者用于改善粘合性的透明树脂层。塑料基板优选具有在其表面上形成的阻气层和/或耐溶剂层。

作为另外一种选择，也可以采用上文中所述的具有所谓COA结构的基板，其中，内部偏光层可以设置在COA结构的上方。

本发明所采用的基板的透光率值优选为80％以上。塑料基板可以优选由光学各向同性聚合物膜构成。此处可采用的聚合物和优选实施方式的具体实例可以是日本特开2002-22942号公报的第[0013]段所描述的那些实例。甚至也可采用如聚碳酸酯和聚砜等已知容易表现双折射的聚合物，但要先使用WO00/26705中描述的分子来改性以降低其表现度。

[受驱液晶层]

本发明的液晶显示装置的工作模式不受特别限制，允许采用VA、IPS、TN、OCB、HAN、ECB、STN、DSTN和PSA中的任一种模式；和使用垂直取向的面内电场转换液晶、铁电液晶、反铁磁性液晶和蓝相液晶的模式；使用这些液晶中的任何液晶的多域液晶(multi-domain liquidcrystal)(例如，MVA和PVA)；和ASV。受驱液晶层也可以为基于不同于上述模式的工作模式的液晶显示装置所采用。采用的目标可以是如图1和图3所示的透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置，或者如图4所示的半透明型液晶显示装置。这些类型的液晶显示装置例如为“EkishoHyoji Sochi Kosei Zairyo no Saishin Gijutsu(构成液晶显示装置的材料的最新技术)”(Yasufumi Iimura编辑，CMC Publishing Co.，Ltd.出版，第1章)中所描述的那些装置。

本发明优选采用的受驱液晶材料可以是下述材料：用于具有VA、IPS、TN、OCB、HAN、ECB、STN、DSTN和PSA工作模式的普通液晶显示装置的那些材料；垂直取向的面内电场转换液晶；铁电液晶；反铁磁液晶；和蓝相液晶。这些液晶材料例如为“Ekisho Hyoji Sochi KoseiZairyo no Saishin Gijutsu(构成液晶显示装置的材料的最新技术)”(Yasufumi Iimura编辑，CMC Publishing Co.，Ltd.出版，第3章)中所描述的那些材料。

[像素电极层]

本发明的液晶显示装置可采用的像素电极层不受特别限制。通常，需要设置像素电极，以对为液晶显示装置的各像素所提供的各薄膜晶体管(TFT)施加电压。各TFT和像素电极通过接触孔而电连接。

本文优选可采用的TFT例如为α-Si TFT、LTPS-TFT、II-VI族化合物半导体TFT、μc-Si TFT、HTPS-TFT、氧化物半导体TFT、ZnO TFT、In-Ga-Zn-O TFT和有机半导体TFT等。也可以优选采用“HakumakuToranjisuta Gijutsu no Subete-Kozo，Tokusei，Seizo Purosesu kara JisedaiTFT made(薄膜晶体管技术大全——从结构、特性、制造工艺到下一代TFT)”(Yasuhiro Ukai编写)中所描述的TFT。

[透明电极层]

通过溅射使用ITO可以形成透明电极层。除ITO之外，也可以采用ZnO类透明导电膜、In₂O₃-ZnO类透明导电膜、添加Ga的ZnO(GZO)膜、添加银的ITO膜、p型氧化物透明导电膜、CuAlO₂铜铁矿膜、SrCu₂O₂膜、In₄Sn₃O₁₂透明导电膜、InGaZnO₄透明导电体、TiN膜和银纳米丝膜等。例如，还可以优选“Ekisho Hyoji Sochi Kosei Zairyo no Saishin Gijutsu(构成液晶显示装置的材料的最新技术)”(Yasufumi Iimura编辑，CMCPublishing Co.，Ltd.出版，第3章)中描述的材料；“Tomei Dodenmaku(透明导电膜)”(Yutaka Sawada编辑，CMC Publishing Co.，Ltd.出版)中描述的材料；“Tomei Dodenmaku no Gijutsu(透明导电膜技术)”(日本科学促进协会透明氧化物光电材料第166界委员会编撰)中描述的材料。

[平整层(透明树脂固化层)]

若滤色片层和TFT的表面具有不规则性，则可将平整层设置在这些表面上方。平整层可以设置在偏光膜等的表面上方，以提供物理强度、耐用性或光学特性。透明树脂固化层的厚度优选为1μm～30μm，并且特别优选为1μm～10μm。

透明树脂固化层优选基于电离辐射固化性(优选紫外固化性)化合物的交联反应或聚合反应而形成。本发明中的透明树脂固化层可以通过以下方式而形成：向偏光器的表面上涂布含有电离辐射固化性的多官能团单体或多官能团低聚物的涂层组合物，并使所述多官能团单体或多官能团低聚物进行交联反应或聚合反应。

[滤色片层]

本发明的液晶显示装置可采用的滤色片层不受特别限制。滤色片层通常被构造为具有设置在基板上的呈矩阵排列的红、绿和蓝点图案化像素，并利用如黑色基体等暗色分隔壁在边界处将所述像素分隔开来。可以优选使用利用颜料或染料作为其着色剂的两种类型的滤色片层。日本特开2009-139616号公报中描述了颜料和染料的优选实例。颜料优选具有较小的平均一次粒径。如铁氧化物和络合物氧化物等无机颜料也可优选作为所述颜料。本文可采用的构成黑色基体的优选材料包括石墨、炭黑、钛黑和铬等。滤色片制造方法的优选实例包括染色、印刷、着色抗蚀剂图案化(colored resist patteming)、转印加工和喷墨加工等。

[与延迟膜的结合使用]

本发明的液晶显示装置可以具有设置在液晶单元和外部偏光层之间或设置在液晶单元中的延迟层。延迟层用于以下目的：补偿因液晶单元、偏光片的角度依赖性等所引起的延迟。可用作本发明中的延迟层的延迟膜的实例例如为由各种聚合物的拉伸膜构成的那些膜，和通过涂布和随后进行聚合性液晶的取向固定而获得的那些膜。优选采用A板(A-plate)膜、C板(C-plate)膜、双轴膜、含有处于混合取向的碟状或棒状分子的膜中的任一种(按表示延迟的方向分类)。也可以优选使用具有额外的外部偏光层的功能的延迟膜和形成在液晶单元中的单元内延迟膜。这些种类的延迟膜的实例例如为“Ekisho Hyoji Sochi Kosei Zairyo no Saishin Gijutsu(构成液晶显示装置的材料的最新技术)”(Yasufumi Iimura编辑，CMCPublishing Co.，Ltd.出版，第3章)中描述的那些延迟膜。

[背光单元]

适用于本发明的液晶显示装置的背光单元可以由反射片、光源、导光板、扩散板和集光板等构成，并且可优选采用任何常用于液晶显示装置的那些背光单元而无需专门改造。光源例如为冷阴极射线荧光灯、氙荧光灯、LED和有机EL等。集光板例如为棱镜阵列片、透镜阵列片、光斑化片(dotted sheet)和亮度增强膜等。也可以优选采用被设计用于提供各向异性的反射率(因多个具有不同的各向异性的折射率的膜的堆叠而造成)的反射性偏振分光片；其中具有在其中取向的胆甾相液晶聚合物的膜；和通过使膜基(film base)能支持位于其上的如此取向的液晶层而获得的圆偏振分光片。

例如，“Ekisho Hyoji Sochi Kosei Zairyo no Saishin Gijutsu(构成液晶显示装置的材料的最新技术)”(Yasufumi Iimura编辑，CMC Publishing Co.，Ltd.出版，第3章)；和“Ekisho Hyoji Sochi-yo Bakku Raito Gijutsu(液晶显示装置的背光技术)”(Kalantar Kalil编辑，CMC Publishing Co.，Ltd.出版)中描述了构成背光单元的组件的大量实例，优选采用它们中的任一种。

[抗反射膜/保护膜]

本发明的液晶显示装置可以具有位于屏幕侧的抗反射膜。可以采用下述两种类型的抗反射膜中的任一类型：具有0％～0.5％左右的表面反射率的AR(抗反射)类型的抗反射膜，和具有0.5％～4％左右的表面反射率的LR(低反射)类型的抗反射膜，只要它们是常用于液晶显示装置和等离子体显示装置的那些抗反射膜即可。可以优选采用下述两种类型的抗反射膜中的任一类型：通过在膜中分散颗粒或提供表面不规则性而提供防眩性能的AG(防眩)涂饰类型的抗反射膜，和具有光滑的表面由此可确保高对比度和良好可见度但不具有防眩性能的透明涂饰(clear-finished)类型的抗反射膜。

[应用]

下面将说明本发明的液晶显示装置的应用。

本发明的液晶显示装置适用于大尺寸电视机。大尺寸电视机在用于观看电影等方面受到欢迎，与普通尺寸的电视机相比其需要具有更高的黑色状态的密集性。另外，由于其面积大，因此所用光源的尺寸和能耗也可能增加，从而就节能角度而言，确保白色状态下的高透射率值以由此保持高水平的光使用效率非常重要。

由于通过拉伸聚(乙烯醇)膜而制造的普通偏光膜在尺寸上受到拉伸机器的尺寸的限制，因此，可以采用受机器尺寸限制影响更小的涂布型偏光层作为大型电视机的外部偏光层，类似也适用于内部偏光层。

本发明的液晶显示装置也优选用于数字告示牌。数字告示牌是以在公共场所和商店等中安装的显示装置上的展示形式为用户提供广告信息等的系统。由于该系统用于远距离观看，因此对该系统而言重要的是确保高对比度以获得良好可见性。因为该系统可能用于户外，所以对其而言具有亮度也很重要。若在白色状态下的透射率值很低，则相应的是需要提高其背光的亮度，而这会导致能耗的问题。本发明的液晶显示装置较不容易产生此问题，这证明其可用于此类应用中。

本发明的液晶显示装置也优选用于使用LED背光或有机EL背光的电视机中。作为另外一种选择，本发明的液晶显示装置也优选用作投影仪的液晶面板。作为另外一种选择，本发明也适用于符合全高清或4K2K格式的高分辨率液晶显示装置。

作为另外一种选择，有效的是将本发明的液晶显示装置与旨在获得改善的颜色再现性的四种或多于四种颜色的滤色片相结合或者与光源相结合。

作为另外一种选择，将本发明的液晶显示装置应用于数码相机、汽车导航系统、手机和PDA等也是有效的。

本发明的偏光膜可以以与λ/4层结合的方式用于亮度改善膜。偏光膜适用于可采用偏光片的任何应用。例如，偏光膜还可以以与图案化的λ/4层结合的方式，应用于3D液晶显示装置和头盔式显示装置的图案化圆偏光片。作为另外一种选择，其还适用于T.Ohyama等在“SID’04DigestofTechnical Papers”(第1106～1109页(2004))中描述的半透明液晶显示装置。偏光膜可以用作反射部分侧上的内部偏光层，并且外部偏光层可以是通过与内部偏光层类似的涂布而形成的偏光层。其也可适用于二重显示(dual-view)和三重显示(triple-view)液晶显示装置。

本发明的偏光膜可用作椭圆偏振测量用偏光片，或者用作与图像传感器结合的偏振光接收元件。其还适用于光盘的拾取单元，或光通讯用偏光片。如果与λ/4延迟层结合，所述偏光膜还适于抗反射应用。抗反射应用包括防止在液晶显示装置和有机EL装置的电极上的反射。

本发明的偏光膜若与λ/4延迟层结合也可适用于自动对焦相机的偏光镜头。偏光太阳镜也可以是一种优选的应用。作为另外一种选择，在与λ/4延迟层结合的方式下，其也适用于液晶单元和各种类型显示装置的滤色片中的黑色基体的替代物。

实施例

下面将参考实施例进一步详细说明本发明。注意在不脱离本发明的主旨的情况下，可以适当修改以下实施例中所说明的材料、试剂、量和物质比例、操作等。因此本发明的范围不限于下述具体实施例。

1.实施例1

(1)外部偏光层的形成

将含碘偏光片连接于玻璃基板(液晶单元基板)的一个表面，同时于二者之间置入粘合膜，由此形成外部偏光层。通过下文所述方法测量的外部偏光层的偏光度为0.99978，几乎等于常用于液晶显示装置的偏光片的偏光度。

(2)滤色片层的形成

通过在500rpm下旋涂20秒，在玻璃基板的与具有此前形成于其上的外部偏光层的表面相反的表面上涂布来自FUJIFILM ElectronicMaterials，Co.，Ltd.的Color resist CG-9500L。在80℃干燥该涂布膜5分钟，然后在230℃的烘箱中退火1小时。由此形成滤色片层。通过下文所述方法测量的滤色片层的消偏指数为2.1×10^-4，几乎等于常用于液晶显示装置的滤色片的消偏指数。

(3)内部偏光层的形成

使用12号棒，在玻璃基板上的滤色片层上涂布来自Kuraray Co.，Ltd.的4％的聚(乙烯醇)水溶液“PVA103”，并在80℃使所涂布的溶液干燥5分钟。然后根据下表中所列条件摩擦所得膜。

根据同样于下表中列出的涂布条件，在摩擦表面上涂布具有下表中所列的组成的各涂布液。然后将各种所涂布的液体在70℃老化30秒，由此形成具有不同特性的内部偏光层。

表1

[光学特性评价]

拆开市售液晶电视机，取出背光模块以用作光源。将来自TOPCONCorporation的亮度计BM-5设置在在垂直方向上距离光源70cm远的位置，以便能够在1°的视角测量亮度。

如下所述测量外部偏光层的偏光度。以彼此紧密接触的方式将外部偏光层1和外部偏光层2依次堆叠在光源上并与其紧密接触。测量以下两种情况下的亮度：外部偏光层1与外部偏光层2的透光轴的相对方位角被调整为0°的表示平行排列的情况，和两者的透光轴的相对方位角被调整为90°的表示正交尼科尔排列的情况。由以下等式计算偏光度P：

P=Cont-1Cont+1]]>

如下所述测量滤色片层的消偏指数。以彼此紧密接触的方式将待测偏光层1、滤色片层和待测偏光层2依次堆叠在光源上并与其紧密接触。测量以下两种情况下的亮度：待测偏光层1与待测偏光层2的透光轴的相对方位角被调整为0°的表示平行排列的情况，和两者的透光轴的相对方位角被调整为90°的表示正交尼科尔排列的情况。由以下等式计算消偏指数DI_CF，其中P表示待测偏光层的偏光度。

DICF=1-1P2Cont-1Cont+1]]>

以与测量外部偏光层的偏光度相似的方式测量内部偏光层的偏光度P’。

如下所述测量内部偏光层的消偏指数DI’。

以彼此紧密接触的方式将待测偏光层1、内部偏光层和待测偏光层2依次堆叠在光源上并与其紧密接触。测量以下两种情况下的亮度：相对于待测偏光层1，内部偏光层和待测偏光层2的透光轴的相对方位角被调整为0°的表示平行排列的情况，和后两者的透光轴的相对方位角被调整为90°的表示正交尼科尔排列的情况。由以下等式计算消偏指数DI’，其中P表示待测偏光层的偏光度，P’表示内部偏光层的偏光度。

如下所述测量内部偏光层的单层透射率值T’。将内部偏光层设置为与光源紧密接触。在存在和不存在内部偏光层下测量亮度，并由以下等式计算单层透射率值T’。

如下所述测量液晶显示装置的对比度。以彼此紧密接触的方式将待测偏光层1、滤色片层、内部偏光层和待测偏光层2依次堆叠在光源上并与其紧密接触。测量以下两种情况下的亮度：相对于待测偏光层1，内部偏光层和待测偏光层2的透光轴的相对方位角被调整为0°的表示平行排列的情况，和后两者的透光轴的相对方位角被调整为90°的表示正交尼科尔排列的情况。由以下等式计算对比度：

如下测量由并入内部偏光层所引起的液晶显示装置的白色透射率值的降低率。以彼此紧密接触的方式将外部偏光层1、滤色片层、内部偏光层和外部偏光层2依次堆叠在光源上并与其紧密接触。在以下情况下测量亮度：相对于外部偏光层1，内部偏光层和外部偏光层2的透光轴的相对方位角被调整为0°的表示平行排列的情况，由此确定在内部偏光层存在下的白色亮度。另一方面，也测量从上述构造中移除内部偏光层的情况下的亮度，由此确定在不存在内部偏光层时的白色亮度。如下测量并入内部偏光层所引起的液晶显示装置的白色透射率值的降低率。由以下等式计算的降低率的值越小，则理想地意味着因内部偏光层引起的白色亮度降低的效应越低。

测量构造如下所列的各个样品，并计算降低率。

表2

对于除样品1(比较例)之外的所有实施例，所提供的堆叠顺序为外部偏光层/滤色片层/内部偏光层/液晶层/外部偏光层。

从上述结果可以理解，在通过将具有普通偏光度的外部偏光层和具有普通消偏指数的滤色片层与内部偏光层结合而制造的液晶显示装置中，通过采用本发明的DI’/P’为4.3×10^-4以下的偏光膜作为内部偏光层，对比度可以得到改善，同时因并入内部偏光层而造成的白色亮度的降低率也不大于30％左右。

接下来，制造下述各种样品，所述样品具有不同的内部偏光层的DI’/P’与滤色片层和外部偏光层的组合的D_1CF/P_1CF之间的关系，并以类似的方式检查对比度和白色透射率值的降低率。结果显示在下表中。

表3

对于除样品1(比较例)之外的所有实施例，所提供的堆叠顺序为外部偏光层/滤色片层/内部偏光层/液晶层/外部偏光层。

从上述结果可以理解，如果满足关系DI’/P’＜D_1CF/P_1CF，则对比度可以得到显著提高。

还应理解，如果内部偏光层具有30％以上的透射率值，则因并入内部偏光层而引起的白色透射率值降低的效应可以得到抑制。

2.实施例2(VA模式液晶显示装置的评价)

(1)比较例的VA模式液晶显示装置C1的制造

获得0.7mm厚的上面预先形成有充当钝化膜的氮化硅层的玻璃基板，且与形成薄膜晶体管的一般过程类似，通过膜的反复形成和图案化，在氮化硅层上形成如扫描线和信号线等互连线和充当开关元件的薄膜晶体管。然后于其上涂布紫外线固化性透明抗蚀剂，并使其在紫外线照射下固化，由此形成绝缘层同时留下未填充的通孔。

随后，通过溅射于其上堆叠200nm厚的ITO膜，然后蚀刻以形成像素电极层。在电极层上方，通过光刻法使用紫外固化性透明阴型抗蚀剂形成锯齿型图案的条纹(高度为1.5μm，底部宽度为10μm)，以提供取向控制用凸起。在如此获得的取向控制用凸起上，通过与上述相似的光刻法，使用紫外固化性透明阴型抗蚀剂形成2μm高的凸起，其稍后将用作间隔物。在其上具有如此形成的间隔物的基板上，通过旋涂来涂布JALS-688(来自JSR Corporation)而形成70nm厚的垂直取向膜，并在200℃退火1小时，由此制造TFT基板。

获得0.7mm厚的另一玻璃基板，并通过以下方式于其上反复进行光刻过程，所述方式通常为：涂布紫外线固化性着色抗蚀剂、设置具有预定光截获图案的光掩模、进行紫外线照射以固化预定部分的抗蚀剂，并通过显影以除去未固化部分。在此方式下，形成了由黑色基体划分的蓝色、绿色和红色的滤色片层。

然后，通过溅射在于其上沉积ITO膜，并蚀刻该膜以形成具有10μm宽的狭缝的透明电极，所述狭缝使玻璃基板于其中暴露。由此制造了具有透明电极的基板。然后，通过旋涂来涂布JALS-688(来自JSRCorporation)并通过将该涂布膜在200℃退火1小时而于其上形成70nm厚的垂直取向膜。以此方式获得相对的基板。

然后，通过使用如此制造的相对的基板和此前制造的TFT基板来构造液晶单元，并通过滴入或注入具有负介电各向异性的液晶材料(“MLC6608”，来自MERCK)于二者之间形成液晶层。然后将液晶单元在110℃退火1小时，以消除流动引起的取向效应，之后在其两个表面分别与偏光片粘接。由此获得了VA模式液晶显示装置(液晶显示装置C1)。

(2)比较例的VA模式液晶显示装置C2的制造

获得0.7mm厚的上面预先形成有充当钝化膜的氮化硅层的玻璃基板，且与形成薄膜晶体管的一般过程类似，通过膜的反复形成和图案化，在氮化硅层上形成如扫描线和信号线等互连线和充当开关元件的薄膜晶体管。然后，在其上形成有薄膜晶体管的基板的表面上，通过以下方式反复进行光刻，所述方式通常为：涂布紫外固化性彩色抗蚀剂、设置具有预定光截获图案的光掩模、进行紫外线照射以固化预定部分的抗蚀剂，并通过显影除去未固化部分。在此方式下，形成了由黑色基体划分的蓝色、绿色和红色的滤色片层。

随后，通过溅射于其上堆叠200nm厚的ITO膜，然后蚀刻以形成像素电极层。在透明电极层上方，通过光刻法使用紫外固化性透明阴型抗蚀剂形成锯齿型图案的条纹(高度为1.5μm，底部宽度为10μm)，以提供取向控制用凸起。在如此获得的取向控制用凸起上，通过与上述相似的光刻法，使用紫外固化性透明阴型抗蚀剂形成2μm高的凸起，其稍后将用作间隔物。在其上具有如此形成的间隔物的基板上，通过旋涂来涂布JALS-688(来自JSR Corporation)而形成70nm厚的垂直取向膜，并在200℃退火1小时，由此制造COA基板。

获得另一块0.7mm厚的玻璃基板，通过溅射在于其上沉积ITO膜，然后蚀刻该膜以形成具有10μm宽的狭缝的透明电极，所述狭缝使玻璃基板于其中暴露。由此制造了具有透明电极的基板。然后，通过旋涂来涂布JALS-688(来自JSR Corporation)并通过将该涂布膜在200℃退火1小时而于其上形成70nm厚的垂直取向膜。以此方式获得相对的基板。

然后，通过使用如此制造的相对的基板和此前制造的COA基板来构造液晶单元，并通过滴入或注入具有负介电各向异性的液晶材料(“MLC6608”，来自MERCK)于二者之间形成液晶层。然后将液晶单元在110℃退火1小时，以消除流动引起的取向效应，之后在其两个表面分别与偏光片粘接。由此获得了VA模式液晶显示装置(液晶显示装置C2)。

(3)实施例的VA模式液晶显示装置1的制造

以与液晶显示装置C1相似的方式制造本发明的实施例的VA模式液晶显示装置(液晶显示装置1)，不同之处在于，内部偏光层根据以下步骤使用狭缝涂布器通过涂布而形成，从而设置在用于制造比较例的液晶显示装置C1的相对的基板的ITO层与滤色片层之间。

(中间层/取向膜形成用涂布液AL-1的制备)

制备以下组合物，并通过30μm孔的聚丙烯过滤器过滤。将滤液用作中间层/取向膜形成用涂布液AL-1。

聚(乙烯醇)

(偏光膜形成用涂布液POL-1的制备)

制备以下组合物，并通过0.2μm孔的聚丙烯过滤器过滤。将滤液用作偏光膜形成用涂布液POL-1。

(光敏树脂层形成用涂布液PP-1的制备)

制备以下组合物，并通过0.2μm孔的聚丙烯过滤器过滤。将滤液用作光敏树脂层形成用涂布液PP-1。

(内部偏光层的形成)

在之前于其上形成有黑色基体层的基板上形成蓝色、绿色和红色滤色片层，并使用线棒涂布中间层/取向膜形成用涂布液AL-1。干燥涂布液，然后对所得取向膜进行摩擦。发现该膜的干膜厚度为1.6μm。然后使用狭缝涂布器涂布偏光膜形成用涂布液POL-1，接下来在50℃干燥60秒，由此形成干膜厚度为0.36μm的涂布膜。然后在氮气氛围(氧浓度为100ppm以下)下利用照射能为5J的紫外线来照射该涂布膜，以进行光聚合，再在180℃退火1小时，由此形成具有固定取向状态的偏光膜。

然后，以与比较例中的液晶显示装置C1的制造方法中所述的相似方式形成ITO层和垂直取向膜，由此获得相对的基板。

(4)实施例的VA模式液晶显示装置2的制造

以与液晶显示装置C2相似的方式制造本发明的实施例的VA模式液晶显示装置(液晶显示装置2)，不同之处在于，内部偏光层以与液晶显示装置1的制造方法相似的方式使用狭缝涂布器通过涂布而形成，从而设置在用于制造比较例的液晶显示装置C2的COA基板的像素电极层与滤色片层之间。

(5)实施例的VA模式液晶显示装置3的制造

以与液晶显示装置C1相似的方式制造本发明的实施例的VA模式液晶显示装置(液晶显示装置3)，不同之处在于，内部偏光层通过下述步骤形成，从而通过转印而设置在用于制造比较例的液晶显示装置C1的相对的基板的ITO层与滤色片层之间。

(热塑性树脂层形成用涂布液CU-1的制备)

制备以下组合物，并通过30μm孔的聚丙烯过滤器过滤。将滤液用作热塑性树脂层形成用涂布液CU-1。

(偏光器形成用转印材料R-1的制造)

使用线棒将热塑性树脂层形成用涂布液CU-1和用于使用狭缝涂布器制造内部偏光层的中间层/取向膜形成用涂布液AL-1依次涂布在临时支持体上(所述临时支持体由75μm厚的辊轧的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜构成)，干燥所述涂布膜，并对所得取向膜进行摩擦。发现涂布膜的干膜厚度分别为14.6μm和1.6μm。接下来，使用线棒将用于使用狭缝涂布器制造内部偏光层的偏光器形成用涂布液POL-1涂布于其上，然后将所述涂布膜在50℃干燥60秒，由此形成干膜厚度为0.36μm的涂布膜。然后在氮气氛围(氧浓度为100ppm以下)下利用照射能为5J的紫外线来照射该涂布膜，以进行光聚合，再在180℃退火1小时，由此形成具有固定取向状态的偏光膜。最后，在偏光膜的表面上涂布用于使用狭缝涂布器制造内部偏光层的感光树脂层形成用涂布液PP-1。然后干燥涂布膜，由此形成1.0μm厚的感光树脂层。如此制造了转印材料R-1。

(内部偏光层的形成)

使用如此获得的转印材料R-1，在滤色片层与相对的基板的ITO层之间形成内部偏光层。更具体而言，使用层合机Lamic II(来自HitachiPlant Technologies，Ltd.)在下述条件下将上文中制造的转印材料R-1层压至在100℃预热2分钟的基板上，所述条件为：橡胶辊温度为130℃、管线压力为100N/cm，并且传送速度为2.2m/分钟。在此过程中，在使感光树脂层的表面与基板的表面相接触的同时进行层压。分离临时支持体之后，使用超高压力汞灯以50mJ/cm²的曝光能对产品的整个表面进行曝光，由此将感光树脂层和偏光层固定在基板上。

(6)实施例的VA模式液晶显示装置4的制造

以与液晶显示装置C2相似的方式制造本发明的实施例的VA模式液晶显示装置(液晶显示装置4)，不同之处在于，通过使用上述转印材料R-1将内部偏光层设置在用于制造比较例的液晶显示装置C2的COA基板的像素电极层与滤色片层之间，从而转印通过线棒涂布形成的内部偏光层。

测量如此制造的VA模式液晶显示装置1～4和比较例的VA模式液晶显示装置C1和C2的对比度(白色亮度/黑色亮度)值。结果显示在下表中。该表还显示了各个液晶显示装置的内部偏光层的DI’/P’值，和滤色片层与外部偏光层的组合的DI_1CF/P_1CF值。

表4

*1“○”表示采用COA结构，“×”表示不采用COA结构。