TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Kompensationsfilm
und einen optischen Kompensator, die in der Lage sind, einen
Flüssigkristall-Display mit verbesserter Display-Färbung und
verbessertem Kontrastverhältnis bereitzustellen.
STAND DER TECHNIK
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Als Flüssigkristall-Display-Vorrichtung unter Verwendung einer
supergetwisteten nematische Struktur, wurde ein STN-Flüssigkristall-
Display des Aufbau: erster
Polarisator/Treiberflüssigkristallzelle/Farbtonkompensations-Flüssigkristallzelle/zweiter Polarisator
entwickelt [Nikkei Microdevices, August 1987, S. 36-38 und Nikkei
Mircodevices, Oktober 1987, S. 84-88].
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Das auf den ersten Polarisator auftreffende und diesen passierende
Licht wird linear polarisiertes Licht, das anschließend in elliptisch
polarisiertes Licht durch Doppelbrechung umgewandelt wird, wenn es die
Treiber-Flüssigkristallzelle passiert. Die elliptische
Polarisationsrate und der Orientierungswinkel hängen von der
Wellenlänge ab. Das aus der Antriebs-Flüssigkristallzelle austretende
Licht wird jedoch in der umgekehrten Richtung gedreht, wenn es die
Farbton-kompensierende Flüssigkristallzelle passiert, so daß das
elliptisch polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht
rückumgewandelt wird (d.h., die Phasendifferenz wird aufgehoben),
welches durch den zweiten Polarisator austritt. Auf diese Weise wird
die Wellenlängenabhängigkeit von transmittiertem Lichtes eliminiert,
und ein im wesentlichen schwarz-weißer-Display erhalten. Daher kann,
falls notwendig, ein Vollfarb-Display durch Zufügen von Farbfiltern
verwirklicht werden.
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Der obige STN-Flüssigkristall-Display, der eine
Treiberflüssigkristallzelle und eine Farbton-kompensierende
Flüssigkeitszelle beinhaltet, ist dick und schwer und, als zusätzlicher
Nachteil, kostspielig bei der Herstellung. Es besteht auch das Problem,
daß der Display im Reflexionsmodus zu dunkel ist.
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Daher erweckt zur Behebung dieser Nachteile ein System (im folgenden
als FTN-Modus bezeichnet), Aufmerksamkeit, das einen optischen
Kompensator beeinhaltet, der anstelle der Farbton-kompensierenden
Flüssigkristallzelle einen monoaxial orientierten Polymerfilm umfaßt,
der mit einem optisch isotropen Film auf jeder Seite laminiert ist. Die
grundsätzliche Architektur dieses FTN-Flüssigkristall-Displays ist:
Polarisator/Flüssigkristallzelle/optischer Kompensator/Polarisator.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 64-519, wie von einem der
Erfinder der vorliegenden Erfindung früher eingereicht, offenbart, daß
als oben genannter monoaxial orientierter Film Polyvinylalkohol,
Polyester, Polyetheramid, Polyethylen usw. verwendet werden kann.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 1-118805 beschreibt einen
optischen Kompensator, der erhältlich ist durch Orientieren eines Films
aus Polyvinylalkohol oder einem Derivat davon in einer Richtung,
Behandeln des orientierten Film mit einer wäßrigen Borsäure
enthaltenden Lösung und Laminieren eines optisch nicht orientierten
Polymerfilms auf eine oder jede Seiten des orientierten Films. Das
vorstehend erwähnte Derivat von Polyvinylalkohol bedeutet ein
Polyvinylacetal wie Polyvinylbutyral, Polyvinylformal usw.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 1-118819 und die japanische
Patentanmeldung Kokai Nr. 1-124821 offenbaren die Verwendung eines
optisch kompensierenden Films, umfassend einen orientierten
synthetischen Harzfilm oder einen optischen Kompensator, umfassend
diesen optischen Kompensationsfilm und einen optisch isotropen amorphen
Film, der auf mindestens eine Seite davon laminiert ist, als eine der
transparenten Elektroden-tragenden Substrate einer
Flüssigkristallzelle.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 1-127329 offenbart ein Laminat
mit einer optischen Kompensationsfunktion, das erhältlich ist durch
Laminieren eines optischen Kompensators ähnlich dem obigen mit einer
Trennfolie mit einer Klebschicht. In dieser Patentliteratur ist
offenbart, daß Polycarbonat, Phenoxyharz, Polyparabansäureharz,
Fumarsäureharz, Polyaminosäureharz, Polystyrol, Polysulfon,
Polyetherpolysulfon, Polyarylenester, Polyvinylalkohol, Ethylen-
Vinylalkohol-Copolymer, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat,
Polyester, Cellulosepolymer usw. eingesetzt werden kann. Beiläufig muß
festgestellt werden, daß diese Patentanmeldungen genauso wie die
japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-158701, auf die unten Bezug
genommen wird, alle von einem anderen Anmelder unter den gegenwärtigen
Anmeldern eingereicht wurden.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-158701 offenbart einen
optischen Komposit-Kompensator, umfassend einen doppelbrechenden
Mehrschichtenfilm, erhältlich durch Laminierung einer Vielzahl
niedrigorientierter doppelbrechender Gußfilm-Einheiten, mit einem
Gangunterschiedswert von 30 bis 1000 nm unter Ausrichtung der
jeweiligen optischen Achsen, und erwähnt als Filmmaterialien
Vernetzungsharze wie vernetztes Phenoxyetherharz, Epoxyharz, Acrylharz,
Urethanharz usw., Polycarbonat, Polyarylenester, Polyethersulfon,
Polysulfon, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat,
Polyvinylchlorid, Polystyrol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer,
Polyvinylalkohol, amorphes Polyolefin, Fumarsäureharz,
Polyaminosäureharz, ABS-Harz usw.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-256003 offenbart einen
optischen Film, der im wesentlichen für einen optischen Kompensator
vorgesehen ist, der erhältlich ist durch Orientieren eines
thermoplastischen Polymerfilms ohne Dickeänderung in monoaxialer Weise
rechtwinklig zur Extrusionsrichtung oder in biaxialer Weise mit einem
Gangunterschiedswert von nicht mehr als 1200 nm mit einer Variants von
nicht mehr als 10 % beim Gangunterschiedswert, und erwähnt als
thermoplastisches Polymer Polycarbonatharz, Poly(meth)acrylatharz,
Polystyrolharz, Acrylnitrilharz, Polyesterharz
(Polyethylenterephthalat, Polyestercopolymer usw.), Polyamidharz,
Polyvinylchlorid, Polyolefinharz, Polysulfon, Polyethersulfon,
Fluorharz usw.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-256023 offenbart einen
Flüssigkristall-Display, einschließend einen Film aus planar
orientierten Molekülen mit einem negativen intrinsischen
Doppelbrechungswert und einen monoaxial orienterten Film aus einem
Polymeren, mit einem positiven Doppelbrechungswert, die zwischen einer
Flüssigkristallzelle und einem Polarisator angeordnet sind, und erwähnt
als Beispiele für das erstere Polymer Polystyrol und Acrylatpolymere
und als Beispiele für das letztere Polymer Polycarbonat, Polyarylat,
Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid,
Polyphenylenoxid, Polyallylsulfon, Polyamidimid, Polyolefin,
Polyacrylnitril, Cellulose und Polyester.
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Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-257103 lehrt einen optischen
Kompensator, umfassend ein Laminat aus einem optischen
Kompensationsfilm, der erhältlich ist durch monoaxiale Orientierung
eines Polyvinylalkoholfilms und einen Gangsunterschiedswert von 300 bis
800 nm aufweist, mit einem Polysulfon oder Polyarylatfilm.
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Mit jedem der monoaxial orientierten Film umfassenden optischen
Kompensationsfilm aus den in der obigen Vielzahl der Literatur
beschriebenen Polymeren oder mit jedem der optischen Kompensatoren, die
hergestellt werden durch Laminieren eines optisch isotropen Filmes auf
einer oder beiden Seiten des optischen Kompensationsfilms ist es jedoch
unmöglich, die durch die STN-Zelle verursachte Phasendifferenz über den
gesamten Wellenlängenbereich zu kompensieren, so daß die Probleme der
Färbung und des niedrigen Kontrastverhältnisses nicht vollständig
gelöst werden.
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Da daher diese Technologien zwar in der Lage sind, die Probleme der
großen Dicke und des Gewichtes zu lösen, die mit dem STN
Flüssigkristall-Display-Modus unter Verwendung einer Treiber-
Flüssigkristall-Zelle und einer Farbtonkompensations-Flüssigkristall-
Zelle unvermeidlich sind, sind sie jedoch hinsichtlich Färbung und
Kontrastverhältnis dem Modus unterlegen, der eine farbtonkompensierende
Flüssigkristallzele verwendet. Dieser Aspekt ist ein wichtig Problem,
das durch den FTN-Modus gelöst werden muß, der einen optischen
Kompensator aus Polymerfilmen verwendet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine radikale
Lösung der lange existierenden Probleme der Färbung und des niedrigen
Kontrastverhältnisses im FTN-Modus zur Verfügung zu stellen, der einen
optischen Kompensationsfilm oder einen optischen Kompensator für die
Farbtonkompensation in einem Flüssigkristall-Display anwendet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der optische Kompensationsfilm entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist in Anspruch 1 definiert.
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Es ist insbesondere wünschenswert, daß der orientierte Film einen
Gangunterschiedswert von R = 60 - 1000 nm und einen Wellenlängen-
Dispersions-Wert, wie durch die folgende Gleichung definiert, von
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νRF ≥ 1,10
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aufweist.
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νRF = Δn d (450 nm)/Δn d (590 nm)
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Der erfindungsgemäße optische Kompensator ist ein Laminat, das den
obigen optischen Kompensationsfilm und einen auf mindestens einer Seite
dieses Films laminierten optisch isotropen Film umfaßt.
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail beschrieben.
Polymer (A)
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Als Polymer (A) wird ein Polymer eingesetzt, das in der Lage ist, einen
Film zu ergeben, der alle der folgenden Anforderungen erfüllt.
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Brechungsindex nD ≥ 1,60,
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Abbe-Zahl νD, ≤ 30,0
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Glasübergangstemperatur Tg = 60 bis 160ºC
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Der Brechungsindex nD, steht für den Brechungsindex relativ zur Natrium-
D-Linie (589 nm), wie in Übereinstimmung mit ASTM D-542 gemessen. Falls
der Brechungsindex nD geringer ist als 1,60, können die Probleme der
Färbung und des niedrigen Kontrastverhältnisses nicht gelöst werden,
sogar wenn die anderen Anforderungen erfüllt werden.
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Die Abbe-Zahl νD ist ein Indikator, ausgedrückt durch die Gleichung νD
= (nD-l)/(nF-nC), wobei nD, nF und nC jeweils die Brechungsindices
relativ zur D-Linie (589 nm), F-Linie (486 nm) und C-Linie (656 nm)
sind. Falls diese Abbe-Zahl 30,0 überschreitet, können die Probleme der
Färbung und des niedrigen Kontrastverhältnisses nicht gelöst werden,
sogar wenn die anderen Anforderungen erfüllt werden.
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Es ist auch notwendig, daß die Glasübergangstemperatur Tg im Bereich
von 60 bis 160ºC liegt. Falls die Glasübergangstemperatur niedriger ist
als 60ºC, wird die Wärmebeständigkeit ungeeignet. Andererseits wird die
Ziehfähigkeit verschlechter, wenn die Glasübergangstemperatur 160ºC
übersteigt.
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Als Polymer (A), das alle der obigen drei Anforderungen erfüllt, kann
unter anderem bromiertes oder chloriertes Phenoxyetherpolymer,
Polyethylennaphtalat, Bisphenol-aromatische Dicarbonsäure-Polykondensat
(Polykondensate von jedem der Bisphenole wie Bisphenol A,
Tetrabrombisphenol A, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)cyclohexan, 4,4'-
Dihydroxytetraphenylmethan, Bisphenol S usw. mit Dicarbonsäuren wie
Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Pyridin-
2,5-dicarbonsäure, Diphenyl-4,4-dicarbonsäure usw und deren Derivate),
Polyvinylnaphthalin, Polyvinylcarbazol, Polypentabromphenylmethacrylat,
Polypentachlorphenylmethacrylat, Poly(α-naphthylmethacrylat), Poly(p-
divinylbenzol) usw. erwähnt werden. Das Polymer (A) kann ein Copolymer
(einschließlich einem Pfropfcopolymer), eine Zusammensetzung
coexistierender Polymere, ein nachträglich modifiziertes Polymer, eine
Polymermischung usw. sein.
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Unter den obigen Polymeren sind vernetzte bromierte oder chlorierte
Phenoxyetherharze und Polyethylennaphthalat besonders wichtig. Während
die charakteristischen Werte dieser Polymerfilme unter anderem vom
Molekulargewicht, der Filmbildungstechnologie und dem
Halogenierungsgrad, abhängen, sind einige typische charakteristische
Werte unten gezeigt.
Bromiertes Phenoxyetherpolymer
Chioriertes Phenoxyetherpolymer
Polyethylennaphthalat
Polyvinylnaphthalin
Polyvinylcarbazol
Poly(p-divinylbenzol)
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Die bisher als Phasendifferenzfilme vorgeschlagenen Polymerfilme
unterscheiden sich von den oben erwähnten Werten des Brechungsindex nD,
der Abbe-Zahl νD oder der Glasübergangstemperatur Tg und sind daher
nicht wirksam genug, um die Aufgaben zu erfüllen.
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Polycarbonat: nD 1,58 - 1,59
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Polymethylmethacrylat: nD 1,49, νD 57
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Polyvinylalkohol: nD 1,49 - 1,53
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Polyethylenterephthalat: nD 1,53
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Polyethylen: nD 1,51
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Polypropylen: nD 1,49
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Polyvinylchlorid: nD 1,54 - 1,55
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Polysulfon: Tg > 160ºC
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Polyethersulfon: Tg > 160ºC
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Polyarylat: nD 1,61, νD 26, Tg 215ºC
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Polystyrol: nD 1,59, νD 31
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Polyphenylenoxid: Tg 209ºC
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Polyacrylnitril: nD 1,52, νD 52
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Cellulosepolymer: nD 1,49 - 1,51
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Amorphes Polyolefin: nD 1,52
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Nylon 6: nD 1,52 - 1,53, νD 40
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ABS-Harz: nD 1,54
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Polyestercopolymer: nD 1,52 - 1,57
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Phenoxyetherpolymer, weder bromiert noch chloriert: nD < 1,60
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Polytetrafluorethylen: nD 1,35.
Polymer (B)
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Als Polymer (B) wird ein Polymer verwendet, das in der Lage ist, einen
Film mit einem Brechungsindex von nD < 1,60 zu ergeben. Falls der
Brechungsindex nD zu klein ist, wird Lichtstreuung auftreten, wenn das
Polymer mit dem Polymer (A) gemischt und zu einem Film geformt wird.
Daher ist der Brechungsindex bevorzugt nicht kleiner als nD = 1,50.
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Anders als beim Polymer (A) besteht beim Polymer (B) keine kritische
Beschränkung der Abbe-Zahl νD. Daher kann die Abbe-Zahl νD kleiner als
30,0 sein oder 30,0 überschreiten.
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Da jedoch wenige Polymere Abbe-Zahlen unter 30,0 ergeben, liegt dieser
Wert üblicherweise über 30,0. Was den Glasübergangspunkt Tg betrifft,
so kann er ebenfalls niedriger sein als 60ºC oder 160ºC übersteigen, da
die notwendige Wärmebeständigkeit und Ziehfähigkeit beim Mischen mit
Polymer (A) erzielt werden können.
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Das Polymer (B), das für diesen Zweck verwendet werden kann, schließt
Polycarbonat, Phenoxyetherpolymer, Polystyrol, Nylon-6,
Polybutylenterephthalat, Polyarylat, Polysulfon, Polyethersulfon,
Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid und Polyparabensäure usw. ein.
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Der angestrebte Polymerfilm kann erhalten werden durch Formen einer die
Polymere (A) und (B) umfassenden Zusammensetzung zu einem Film durch
Gießen oder Schmelzextrusion.
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Das Ziehen eines Polymerfilms wird im allgemeinen bei oder etwa bei
einer Temperatur, die um 5 bis 40ºC höher ist als die
Glasübergangstemperatur Tg, insbesondere etwa 10 bis 30ºC höher
durchgeführt, und das Ziehen wird bevorzugt gefolgt von Altern. In
vielen Fällen ist das Ziehverhältnis etwa 1,1 bis 6, insbesondere 1,2
bis 4 pro Richtung. Es ist auch möglich, Filme in einer Richtung mit
Beschränkung des Zugverhältnisses in einer rechtwinkligen Richtung oder
Beschränkung des Schrumpfens in einer rechtwinkligen Richtung zu
ziehen, und in einem solchen Fall wird der Film ein biaxial
orientierter Film.
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Es ist besonders bevorzugt, daß der Gangunterschiedswert R des
orientierten Films 60 bis 1000 nm beträgt. Falls der
Gangunterschiedswert R des orientierten Films geringer ist als 60 nm,
wird die Phasendifferenzfunktion ungeeignet. Wenn der
Gangunterschiedswert R andererseits 1000 nm übersteigt, muß die
Filmdicke signifikant erhöht werden, falls dies jedoch erfolgt, wird
die falkultative Homogenität geopfert und der Farbton-kompensierende
Effekt reduziert.
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Der oben erwähnte Gangunterschiedswert R ist ein Indikator, der durch
die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann.
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R = d n&sub1; - n&sub2; = Δn d
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(wobei d die Dicke des Films darstellt, n&sub1; den Brechungsindex in
Richtung der optischen Achse oder der Richtung rechtwinklig dazu
bezeichnet, n&sub2; den Brechungsindex in der Richtung rechtwinklig zur
Richtung von n&sub1; bezeichnet, und der Brechungsindex ein Wert relativ zur
Natrium-D-Linie ist).
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Es ist besonders bevorzugt, daß der orientierte Film einen
Wellenlängendispersionswert von νRF > 1,10 aufweist. Der
Wellenlängendispersionswert νRF ist ein Indikator, der durch die
folgende Gleichung definiert ist.
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νRF = Δn d (450 nm)/Δn d (590 nm)
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Falls dieser Wert geringer ist als 1,10, wird die Dispergierbarkeit
ungeeignet, so daß die Probleme der Färbung und des niedrigen
Kontrastverhältnisses des Displays nicht gelöst werden können. Der
Wellenlängendispersionswert νRF nähert sich bevorzugt dem Wert des
Flüsskristalls, nämlich 1,10 bis 1,18. In Abhängigkeit von den
Kompensierungsbedingungen für die Flüssigkristallzelle existieren
jedoch Fälle, bei denen ein signifikanter Farbkompensationseffekt sogar
bei einem großen Wert von 1,2 erzielt werden kann.
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Daher sollten das Mischungsverhältnis der Polymere (A) und (B), die
Polymerfilmdicke und die Zugbedingungen so ausgewählt werden, daß der
obige Gangunterschiedswert und der Wellenlängendispersionswert νRF
erzielt werden. In vielen Fällen ist das Mischungsverhältnis der
Polymere (A) und (B) 20 : 80 95 : 5 und bevorzugt 30 : 70 90 : 10,
nach Gewicht, obwohl dieser Bereich nicht kritisch ist.
Optischer Kompensationsfilm
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Der diesen orientierten Film umfassende optisch kompensierende Film
wird im allgemeinen geschützt durch Laminieren eines optisch isotropen
Films auf mindestens einer Seite davon, um dadurch einen optischen
Kompensator bereitzustellen.
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Der optisch isotrope Film für diesen Zwecke schließt Filme ein, unter
anderem aus Cellulosepolymeren (z.B. Cellulosetriacetat), Polycarbonat,
Polyparabansäureharz, Polystyrol, Polyethersulfon, Polyarylenester,
Polysulfon, Polyvinylchlorid, Poly-4-methylpenten, Polyphenylenoxid,
sauerstoffundurchlässigem Harz, vernetztem Harz usw. Das vorstehend
erwähnte sauerstoffundurchlässige Harz schließt Polyvinylalkohol,
Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid
usw. ein, und das vernetzte Harz schließt vernetztes Phenoxyetherharz,
Epoxyharz, Acrylatharz, Acrylepoxyharz, Urethanharz usw. ein. Nicht nur
ein Einzelschichtenfilm, sondern jedoch auch Kompositfilm wie ein
Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer/vernetztes Phenoxyether-Harz-Film kann
eingesetzt werden. Der Gangunterschiedswert des optisch isotropen Films
ist bevorzugt nicht größer als 30 nm und für noch bessere Ergebnisse
nicht größer als 10 nm.
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Die einfache Handhabung für die Herstellung eines Flüssigkristall-
Displays kann sichergestellt werden, indem eine Trennfolie durch eine
druckempfindlichen Klebstoffschicht auf mindestens einer Seite des
optischen Kompenssationsfilms oder optischen Kompensators angebracht
wird.
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Der optische Kompensationsfilm oder optische Kompensator entsprechend
der Erfindung kann mit einem Polarisator verbunden werden, um einen
optischen Kompensator bereitzustellen, der mit einem Polarisator
versehen ist, oder kann als Substrat einer Flüssigkristall-Zelle
eingesetzt werden oder vor der Herstellung der Flüssigkristall-Zelle
mit einem Flüssigkristall-Zell-Substrat laminiert werden, um einen
Flüssigkristall-Zell-Schirm zur Verfügung zu stellen, der mit einem
optischen Kompensator ausgerüstet ist.
(Betrieb)
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Entsprechend einer von den Erfindern der vorliegenden Erfindung
durchgeführten Untersuchung wurde entdeckt, daß, wenn ein Polymerfilm
mit einem Brechungsindex von nD ≥ 1,60, einer Abbe-Zahl von νD ≤ 30,0
und einer Glasübergangstemperatur Tg von 60 bis 160ºC in mindestens
einer Richtung orientiert wird, der Wellenlängendispersionswert νRF als
"Attribut" eines solchen Films erhöht wird. Daher kann, wenn ein
Polymerfilm mit einem solchen charakteristischen Wert ausgewählt und
mit genügender Aufmerksamkeit hinsichtlich der Dicke gestreckt wird,
ein orientierter Film mit einem Gangunterschiedswert im Bereich von 60
- 1000 nm und einem Wellenlängendispersionswert von νRF ≥ 1,10 erhalten
werden. Da dieser orientierte Film einen solchen großen
Wellenlängendispersionswert νRF besitzt, resultiert die Verwendung des
Films (2 oder mehr können eingesetzt werden) in signifikanten
Verbesserungen der Färbung und des Kontrastverhältnisses. Da jedoch
Polymere mit den obigen charakteristischen Werten im allgemeinen teuer
sind und sich nicht leicht bei der Filmbildung und beim Strecken
kontrollieren lassen, besteht ein Kostennachteil und darüber hinaus
wird ausgefeilte Produktionstechnologie benötigt. Daher wird in der
vorliegenden Erfindung ein Ausgleich gesucht, indem das Polymer (B) mit
Polymer (A) gemischt wird, wobei ausreichend Aufmerksamkeit dem
Brechungsindex nD des Polymeren (B) für die Verhinderung der
Lichtstreuung gewidmet wird, um dadurch den notwendigen
Gangunterschiedswert und den Wellenlängendispersionswert νRF zu
erzielen.
(Wirkung der Erfindung)
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Der optische Kompensationsfilm oder optische Kompensator entsprechend
der Erfindung ist dadurch charakterisiert, daß ein durch Mischen von
Polymer (A) mit Polymer (B) in einer erfinderischen Kombination
hergestellter Film gestreckt wird, so daß ein orientierter Film mit dem
notwendigen Gangunterschiedswert R und Wellenlängendispersionswert νRF
erhalten wird. Daher wird der Flüssigkristall-Display unter
Einbeziehung dieses optischen Kompensators bemerkenswert hinsichtlich
der Farbgebung und des Kontrastverhältnisses verbessert, die die
Nachteile des FTN-Modus sind, während die Vorteile des Modus, nämlich
sein minimales Gewicht und die Dicke genauso wie Helligkeit ausgenutzt
werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines
Flüssigkristall-Displays unter Einbeziehung des erfindungsgemäßen
optischen Kompensators illustriert;
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die die Architektur einer
Flüssigkristall-Display-Vorrichtung unter Einbeziehung des optischen
Kompensationsfilms entsprechend der Erfindung zeigt;
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Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die die Architektur einer
Flüssigkristall-Display-Vorrichtung unter Einbeziehung des optischen
Kompensationsfilms entsprechend der Erfindung zeigt;
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Orientierungsbeziehung der Achsen im
Flüssigkristall-Display zeigt, die in den erfindungsgemäßen Beispielen
verwendet werden;
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Orientierungsbeziehung von Achsen im
Flüssigkristall-Display zeigt, der in den erfindungsgemäßen Beispielen
verwendet wird.
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Die auf den Zeichnungen verwendeten Legenden, haben die folgenden
Bedeutungen.
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(101) Oberer Polarisator
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(102) Flüssigkristall-Zelle
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(103) Substrat
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(104) Transparente Elektrode
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(105) Orientierter Film
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(106) Abstandhalter
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(107) Flüssigkristall
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(108) Unterer Polarisator
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(109) Optischer Kompensator
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(201) Oberer Polarisator
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(202) Flüssigkristall-Zelle
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(203) Substrat
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(204) Transparente Elektrode
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(205) Orientierter Film
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(206) Abstandhalter
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(207) Flüssigkristall
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(208) Unterer Polarisator
-
(209) Optischer Kompensationsfilm
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(210) Optischer Kompensationsfilm
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(301) Oberer Polarisator
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(302) Flüssigkristall-Zelle
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(303) Substrat
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(304) Transparente Elektrode
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(305) Orientierter Film
-
(306) Abstandhalter
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(307) Flüssigkristall
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(308) Unterer Polarisator
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(309) Optischer Kompensationsfilm
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(310) Optischer Kompensationsfilm
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(401) Drehwinkel des Flüssigkristalls
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(402) Reibrichtung des oberen Substrats
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(403) Winkel zwischen horizontaler Richtung zur Reibrichtung des
oberen Substrates
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(404) Reibrichtung des unteren Substrats
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(405) Richtung der Polarisierungsachse des oberen Polarisators
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(406) Winkel zwischen horizontaler Richtung und Richtung der
Polarisierungsachse des oberen Polarisators
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(407) Richtung der Polarisierungsachse des unteren Polarisators
-
(408) Winkel zwischen der horizontalen Richtung zur Richtung der
Polarisationsachse des unteren Polarisators
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(409) Richtung der Orientierungsachse des optischen Kompensators
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(410) Winkel zwischen der horizontalen Richtung zur Richtung der
Orientierungsachse des optischen Kompensators
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(501) Drehwinkel des Flüssigkristalls
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(502) Reibrichtung des oberen Substrats
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(503) Winkel zwischen der horizontalen Richtung zur Reibrichtung
des oberen Substrates
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(504) Reibrichtung des unteren Substrates
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(505) Richtung der Polarisationsachse des oberen Polarisators
-
(506) Winkel zwischen der horizontalen Richtung zur Richtung der
Polarisationsachse des oberen Polarisators
-
(507) Richtung der Polarisationsachse des unteren Polarisators
-
(508) Winkel zwischen der horizontalen Richtung und der Richtung
der Polarisationsachse des unteren Polarisators
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(509) Richtung der Orientierungsachse des oberen optischen
Kompensationsfilms
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(510) Winkel zwischen der horizontalen Richtung zur Richtung der
Orientierungsachse des oberen optischen Kompensationsfilms
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(511) Richtung der Orientierungsachse des unteren optischen
Kompensationsfilms
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(512) Winkel zwischen der Horizontalrichtung zur Richtung der
Orientierungsachse des unteren optischen Kompensationsfilms
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung weiter. In der
folgenden Beschreibung sind alle Teile auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1
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Ein bromiertes Phenoxyetherharz mit einem Bromgehalt von 52,9 Gew.-%
(Tohto Kasai Co., Ltd., YPB-43C), dessen chemische Formel unten gezeigt
ist (chemische Formel 1), das einen Gußfilm mit einem Brechungsindex
von nD = 1,64, einer Abbe-Zahl von νD = 24 und einer DSC
Glasübergangstemperatur von Tg = 149ºC ergibt, und ein Polycarbonat,
welches einen Gußfilm mit einem Brechungsindex nD = 1,59, einer Abbe-
Zahl νD = 30,3 und einer DSC-Glasübergangstemperatur Tg = 135ºC ergibt,
wurden bereitgestellt.
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Eine Lösung, die 20 Teile des obigen bromierten Phenoxyetherharzes und
5 Teile des Polycarbonats in 75 Teilen Cyclohexanon enthielt, wurde auf
einen Polyesterfilmträger gegossen und partiell getrocknet, bis der
Lösungsmittelrückstand 5 Gew.-% betrug. Der Gußfilm wurde vom
Polyesterträger abgezogen und getrocknet, bis das Restlösungsmittel 0
war. Der resultierende Film hatte eine Dicke von 110 µm, einen
Brechungsindex nD = 1,63, eine Abbe-Zahl νD = 25, eine DSC-
Glasübergangstemperatur Tg = 138ºC und einen Gangunterschiedswert R = 2
nm.
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Dieser Film wurde dann zweifach in einer Richtung bei 162ºC gestreckt
und Alterung bei der gleichen Temperatur während 8 Stunden unterworfen,
wonach beide Ränder abgeschnitten wurden. Das Verfahren ergab einen
optischen Kompensationsfilm, umfassend einen orientierten Film mit
einer Dicke von 78 µm, einem Gangunterschiedswert von R = 575 nm und
einem Wellenlängendispersionswert νRF = 1,13. So wurden optisch
isotrope Filme, jeweils umfassend einen 60 µm dicken
Cellulosetriacetatfilm, auf die jeweiligen Seiten des obigen optisch
kompensierenden Films mit einem Urethanklebstoff laminiert, wobei ein
optischer Kompensator erhalten wurde.
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Eine Trennschicht mit einer Klebstoffschicht wurde hergestellt durch
Auftragen eines druckempfindlichen Acrylklebstoffes in einer Dicke von
30 µm auf eine trennmittelbehandelte Seite einer 40 µm dicken
Polyesterfilm-Trennfolie, und diese Trennfolie wurde auf jede Seite des
oben hergestellten optischen Kompensators laminiert. Um den optischen
Kompensator anzuwenden, wird die Trennschicht lediglich abgezogen, und
der Rest wird an das Substrat gebunden.
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Unter Verwendung dieses optischen Kompensators wurde eine
Flüssigkristall-Display-Vorrichtung hergestellt, umfassend
Polarisator/Flüssigkristall-Zelle/optischen Kompensator/Polarisator.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Flüssigkristall-Display
unter Einbeziehung des optischen Kompensators aus diesem Beispiel
zeigt. Die Flüssigkristall-Zelle (102) enthält einen Flüssigkristall
(107) in dem durch die gegenüberstehenden transparenten Elektroden
(104) definierten Raum, und geriebene orientierte Filme (105), wobei
Abstandhaltermittel (106) dazwischengesetzt sind. Der optische
Kompensator (109) wird unterhalb dieser Flüssigkristall-Zelle (102)
angeordnet, und die Anordnung wird zwischen dem oberen Polarisator
(101) und dem unteren Polarisator (108) in Form eines Sandwiches
angeordnet. Fig. 4 zeigt die Orientierungsbeziehung zwischen Achsen im
Flüssigkristall-Display von Fig. 1 in der Draufsicht. Die
Referenznummer (401) steht für den Drehwinkel des Flüssigkristalls,
(403) für den Winkel zwischen horizontaler Richtung zur Reibrichtung
(402) des oberen Substrats der Flüssigkristall-Zelle, (404) für die
Reibrichtung des unteren Substrats der Flüssigkristall-Zelle, (406) für
den Winkel zwischen horizontaler Richtung und Richtung der
Polarisationsachse (405) des oberen Polarisators, (408) für den Winkel
zwischen horizontaler Richtung zur Richtung der Polarisationsachse des
unteren Polarisators, und (410) für den Winkel zwischen der
horizontalen Richtung zur Richtung der Orientierungsachse (409) des
optischen Kompensators. Die Richtung des Winkels ist positiv, wenn sie
im Uhrzeigersinn liegt. Das Produkt Δnd der Brechungsindex-Anisotropie
Δn des Flüssigkristalls und die Zelldicke d war 0,86 µm. Der Drehwinkel
(401) des Flüssigkristalls wurde auf 240º im Uhrzeigersinn von unten
nach oben eingestellt, der Winkel (403) wurde auf 30º eingestellt, der
Winkel (406) auf 65º, der Winkel (408) auf 95º und der Winkel (410) auf
50º. Der hier verwendete Polarisator umfaßte einen Polyvinylalkohol-
Iod-Polarisationsfilm und einen Cellulosetriacetatfilm, der an beide
Seite davon gebunden war, und hatte eine sichtbare Lichtdurchlässigkeit
von 42 % und einen Polarisationsgrad von 99 %. Der in die
Flüssigkristall-Zelle eingesiegelte Flüssigkristall war ein nematischer
Flüssigkristall mit einem Wellenlängendispersionswert von νLC = 1,14.
Dieser Flüssigkristall war eine Zusammensetzung, die durch die
folgenden chemische Formeln (2) dargestellt werden kann.
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Dieser Flüssigkristall-Display war bemerkenswert verbessert
hinsichtlich der Färbung und des Kontrastverhältnisses und etwas
hinsichtlich der Helligkeit, und war daher im wesentlichen vergleichbar
mit einem Flüssigkristall-Display unter Verwendung einer
Farbtonkompensierenden Flüssigkristall-Zelle. Der optische Kompensationsfilm
kann anstelle des optischen Kompensators verwendet werden.
Beispiel 2
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Ein Polyethylennaphthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,65, einer Abbe-Zahl von νD = 18 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur von Tg = 113ºC ergab, und ein
Polyethylenterephthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,56, einer Abbe-Zahl von νD = 36 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur von Tg = 72ºC ergab, wurden bereitgestellt.
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Eine das obige Polyethylennaphthalat und Polyethylenterephthalat in
einem Gewichtsverhältnis von 70 : 30 umfassende Zusammensetzung wurde
in einen Extruder gegeben und bei einer Temperatur von 290ºC extrudiert
zur Herstellung eines Films mit einer Dicke von 92 µm, einer
Glasübergangstemperatur Tg = 108ºC und einem Gangunterschiedswert R =
18 nm.
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Dieser Film wurde dann 1,9fach in einer Richtung bei einer Temperatur
von 130ºC gestreckt und einer Alterung von 4 Sekunden bei der gleichen
Temperatur unterworfen, wonach beide Kanten abgeschnitten wurden. Das
obige Verfahren ergab einen optischen Kompensationsfilm (optischen
Kompensator), umfassend einen orientierten Film mit einer Dicke von 65
µm, einem Gangunterschiedswert von R = 575 nm und einem
Wellenlängendispersionswert von νRF = 1,15.
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Unter Verwendung des obigen optischen Kompensators wurde ein
Flüssigkristall-Display in ansonsten gleicher Weise wie bei Beispiel 1
hergestellt. Dieser Flüssigkristall-Display war deutlich in der
Farbgebung und dem Kontrastverhältnis verbessert und im wesentlichen
vergleichbar mit einer Flüssigkristall-Zelle, die eine
Farbtönungskompensations-LC-Zelle beinhaltet.
Beispiel 3
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Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß
ein chloriertes Phenoxyetherharz anstelle des bromierten
Phenoxyetherharzes verwendet wurde. Das Ergebnis war so
zufriedenstellend wie das Ergebnis, das in Beispiel 1 erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein Polycarbonatfilm wurde hergestellt durch Gußtechnik. Dieser Film
hatte eine Dicke von 170 µm, einen Brechungsindex von nD = 1,58, eine
Abbe-Zahl von νD = 30,3, eine Glasübergangstemperatur von Tg = 140ºC,
und einen Gangunterschiedswert von R = 7 nm.
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Dieser Film wurde dann auf das 2fache in eine Richtung bei einer
Temperatur von 170ºC gestreckt und dann für 6 Sekunden der Alterung bei
165ºC unterworfen, wonach beide Kanten abgeschnitten wurden.
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Das Verfahren ergab einen orientierten Film mit einer Dicke von 110 µm,
einem Gangunterschiedswert R = 570 nm und einem
Wellenlängendispersionswert von νRF = 1,09.
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Dann wurde ein Paar von optisch isotropen Filmen, die jeweils einen 50
µm dicken Cellulosetriacetatfilm umfaßten, auf die jeweiligen Seiten
des obigen orientierten Films mit einem Urethanklebstoff gebunden, um
einen optischen Kompensator herzustellen.
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Unter Verwendung dieses optischen Kompensators wurde ein
Flüssigkristall-Display wie in Beispiel 1 hergestellt. Dieser
Flüssigkristall-Display zeigte eine intensive blaue Farbe und besaß ein
niedriges Kontrastverhältnis.
Vergleichsbeispiel 2
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Das Verfahren von Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt unter
Verwendung von Polymethylmethacrylat, Polyvinylalkohol, Ethylen-
Vinylalkohol-Copolymer, Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid,
Polystyrol, Phenoxyetherpolymer und Polyacrylnitril. Folglich wurde
jedes dieser Polymere in einen Film gegossen und monoaxial gestreckt
mit einem Zugverhältnis von 1,5 bis 4, und ein Paar von optisch
isotropen Filmen, die jeweils einen Cellulosetriacetatfilm umfaßten,
wurde auf die jeweiligen Seiten des orientierten Films laminiert, um
einen optischen Kompensator herzustellen. Unter Verwendung dieses
optischen Kompensators wurde ein Flüssigkristall-Display hergestellt
und bewertet. Als Ergebnis zeigten alle Anzeigen ähnliche Farbtönungen
und besaßen niedrige Kontrastverhältnisse, genau wie in
Vergleichsbeispiel 1.
Beispiel 4
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Ein Polyethylennaphthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,65, einer Abbe-Zahl νD = 18 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur Tg = 113ºC ergab, und ein
Polyethylenterephthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,56, einer Abbe-Zahl νD = 36 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur Tg = 72ºC ergab, wurden in einem
Gewichtsverhältnis von 70 : 30 gemischt. Diese Zusammensetzung wurde in
einen Extruder gegeben und zu einem Film extrudiert. Dieser Film wurde
monoaxial gestreckt und ergab einen optisch kompensierenden Film mit
einer Dicke von 78 µm, einem Gangunterschiedswert R = 420 nm und einem
Wellenlängendispersionswert νRF = 1,14.
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Unter Verwendung von 2 Einheiten dieses optischen Kompensationsfilms
wurde ein Flüssigkristall-Display mit einer Struktur
Polarisator/Flüssigkristall-Zelle/optischer Kompensator/optischer
Kompensator/Polarisator hergestellt. Fig. 2 ist eine schematische
Ansicht dieses Flüssigkristall-Displays unter Einbeziehung des
optischen Kompensationsfilms dieses Beispiels. Die Flüssigkristall-
Zelle (202) enthält einen Flüssigkristall (207) in dem Raum, der
zwischen den transparenten Elektroden (204) liegt und geriebene
orientierte Filme (205) mit dazwischen angeordneten
Abstandshilfsmitteln (206). Unterhalb dieser Flüssigkristall-Zelle
(202) sind optische Kompensationsfilm (209), (210) angeordnet, und bei
Anordnung wird sandwichartig zwischen dem oberen Polarisator (201) und
dem unteren Polarisator (208) angeordnet. Die Orientierungsbeziehung
der Achsen in dem Flüssigkristall-Display als Draufsicht der Fig. 2 ist
in Fig. 5 gezeigt. Die Referenzzahl (501) steht für den Drehwinkel des
Flüssigkristalls, (503) für den Winkel zwischen der Horizontalrichtung
und der Reibrichtung (502) des oberen Substrates der Flüssigkristall-
Zelle (202), (504) für die Reibrichtung des unteren Substrates der
Flüssigkristall-Zelle (202), (506) für den Winkel zwischen der
horizontalen Richtung zur Richtung der Polarisationsachse (505) des
oberen Polarisators, (508) für den Winkel zwischen der
Horizontalrichtung zur Richtung der Polarisationsachse (507) des
unteren Polarisators, (510) für den Winkel zwischen der horizontalen
Richtung zur Richtung der Orientierungsachse (509) des oberen optischen
Kompensators, und (512) für den Winkel zwischen der Horizontalrichtung
zur Orientierungsrichtung (511) des unteren optischen
Kompensationsfilms. Der Winkel im Uhrzeigersinn ist positiv. Der
Drehwinkel (501) des Flüssigkristalls wurde in der Uhrzeigerrichtung
von unten nach oben auf 204º, der Winkel (503) wurde auf 30º, der
Winkel (506) auf 0º, der Winkel (508) auf 90º, der Winkel (510) auf
70º, und der Winkel (512) auf 30º eingestellt. Dieser Flüssigkristall-
Display war deutlich mehr verbessert in der Farbgebung und im
Kontrastverhältnis verglichen mit dem Flüssigkristall-Display des
Beispiels 2 und war vollständig vergleichbar mit einem Flüssigkristall-
Display unter Einbeziehung einer Farbton-kompensierenden
Flüssigkristall-Zelle.
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Weitere Verbesserungen in der Farbgebung und dem Kontrastverhältnis
können auch erhalten werden, wenn 3 oder mehr Einheiten eines optischen
Kompensationsfilms mit einem Gangunterschiedswert, der von dem des
obigen optischen Kompensationsfilms verschieden ist, anstelle von 2
Einheiten der obigen optischen Kompensationsfilme zwischen dem
Polarisator und der Flüssigkristall-Zelle verwendet werden. Der
optische Kompensator kann anstelle des optischen Kompensationsfilms
verwendet werden.
Beispiel 5
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Ein Polyethylennaphthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,65, einer Abbe-Zahl νD = 18 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur Tg = 113ºC ergab und ein
Polyethylenterephthalat, das einen schmelzextrudierten Film mit einem
Brechungsindex nD = 1,56, einer Abbe-Zahl νD = 36 und einer DSC-
Glasübergangstemperatur von Tg = 72ºC ergab, wurden in einem
Gewichtsverhältnis von 75 : 25 gemischt. Diese Zusammensetzung wurde in
einen Extruder gegeben und zu einem Film extrudiert. Der Film wurde
monoaxial gestreckt und ergab einen optischen Kompensationsfilm mit
einer Dicke von 85 µm, einem Gangunterschiedswert R = 400 nm und einem
Wellenlängendispersionswert νRF = 1,06.
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Unter Verwendung zweier Einheiten dieses optischen Kompensationsfilms
wurde ein Flüssigkristall-Display mit dem folgenden Aufbau hergestellt:
Polarisator/optisch kompensierender Film/Flüssigkristall-Zelle/optisch
kompensierender Film/Polarisator. Fig. 3 ist eine schematische
Darstellung dieses Flüssigkristall-Displays, der den optischen
Kompensationsfilm dieses Beispiels beinhaltet. Die Flüssigkristall-
Zelle (302) enthält einen Flüssigkristall (307) in dem durch die
nebeneinanderliegenden Substrate (303), die jeweils eine transparente
Elektrode (304) tragen, gebildete Raum, und einen geriebenen
orientierten Film (305) mit der Anordnung von Abstandshaltermitteln
dazwischen (306). Die optischen Kompensatoren (309) und (310) waren auf
den jeweiligen Seiten der obigen Flüssigkristall-Zelle (302) angeordnet
und der Aufbau wurde zwischen einem oberen Polarisator (301) und einem
unteren Polarisator (308) sandwichartig angeordnet. Die
Orientierungsbeziehung der Achsen in dem Flüssigkristall-Display von
Fig. 3 in der Draufsicht ist gleich dem in Fig. 5 gezeigten. Auch hier
ist die Uhrzeigerrichtung des Winkels positiv. Das Produkt Δnd der
Brechungsindexanisotropie des Flüssigkristalls Δn und der Zelldicke d
wurde auf 0,86 µm eingestellt. Der Drehwinkel (501) des
Flüssigkristalls in der Uhrzeigerrichtung von unten nach oben wurde auf
240º, der Winkel (503) auf 30º, der Winkel (506) auf 80º, der Winkel
(508) auf 10º, der Winkel (510) auf 110º, und der Winkel (512) auf 70º
eingestellt. Dieser Flüssigkristall-Display war hinsichtlich der
Färbung und des Kontrastverhältnisses stark verbessert verglichen mit
dem CLD aus Beispiel 2 und war vollständig mit einem Flüssigkristall-
Display unter Einbeziehung einer Farbton-kompensierenden
Flüssigkristall-Zelle vergleichbar. Es verseht sich, daß wie oben,
weitere Verbesserungen der Färbung und des Kontrastverhältnisses
erzielt werden können, in dem 2 oder mehr Einheiten eines optischen
Kompensationsfilms mit verschiedenem Gangunterschiedswert R anstelle
eines oder beider der obigen optisch kompensierenden Filme verwendet
werden kann, die auf beiden Seiten der Flüssigkristall-Zelle angeordnet
sind. Darüber hinaus kann der optische Kompensator anstelle des
optischen Kompensationsfilms verwendet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Der optische Kompensationsfilm und ein optischer Kompensator
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist besonders gut verwendbar
für die optische Kompensation in einem STN (supergetwisted nematisch)
Flüssigkristall-Display, d.h. beim FTN-Modus. Darüber hinaus kann er
bei solchen Anwendungen wie transparenten Brillenteilen und
transparenten Blendschutzeilen, optischen Filtern usw. verwendet
werden.