JP2004004847A

JP2004004847A - 正および負の複屈折リタデーションフィルムを含む補償板

Info

Publication number: JP2004004847A
Application number: JP2003140514A
Authority: JP
Inventors: Karl Skjonnemand; カール・スコネマンド; Tara Perrett; タラ・ペレット; Owain Parri; オウェイン・パッリ; Yu Jeong Su; イェオン・スー・ユー; Sergey Belyaev; セルゲイ・ベリアエフ; Byoung Jeon; ビオン・イェオン
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: KR20030089499A; TW200400389A; TWI284230B; US7283188B2; US20040051831A1; JP4847673B2; KR101012892B1

Abstract

【解決すべき課題】補償板の欠点を有さず、製造が容易であり、大規模であっても経済的な製造が可能となるＬＣディスプレイ、特にＶＡモードのディスプレイのための補償板を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの正の複屈折リタデーションフィルムおよび少なくとも一つの負の複屈折リタデーションフィルムを含む補償板。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
発明の分野
本発明は、正のおよび負の複屈折リタデーションフィルムを含む補償板、ディスプレイおよび光学的要素におけるその使用、その補償板を含むディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
背景および従来技術
液晶ディスプレイ　（ＬＣＤ）において使用する正のおよび負の複屈折を有するリタデーションフィルムを含む補償板は、従来技術として知られている。
例えば、垂直配向（ＶＡ）モードのＬＣＤにおいて、駆動していないホメオトロピック状態を補償する必要がある。透過型のＶＡ−モードＬＣＤは、交差偏光板間に挟まれた制御できるリタデーション層と考えることができる。図１Ａは、液晶　（ＬＣ）セル１３を透明電極層によって被覆した２つの基板１４および１５間のＬＣ媒体で挟む交差光学軸を有する２つの偏光板１１および１２を含む、典型的なＶＡ−ＬＣＤを示す。ＬＣ媒体は、負の誘電異方性Δεを有し、駆動していない状態で、ホメオトロピック配向、即ち、ＬＣ分子１６が、ほぼ基板に垂直に配向し、それは通常ＬＣ媒体に接触する基板１４および１５の表面に設けられた配向膜によって達成される。マルチドメイン（ＭＶＡ）ＬＣＤにおいて、ＬＣセルは、さらに多数の、典型的には４つの垂直ドメインに分割される。電極に電圧を印加するとき、ＬＣ媒体中のＬＣ分子は、負のΔεのためにほぼ基板と平行に配向する。ＭＶＡディスプレイの場合、方向性（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）、即ち、ＬＣ分子の長分子軸の好適な方向が、さらに、ドメインの異なる方向に配向し、対称的な視野角特性および良好な色性能を提供する。ＭＶＡ−ＬＣＤにおける多数のドメインの形成は、知られている種々の方法によって達成することができ、例えば、配向膜の特別な表面処理、電極へ溝を設けたり、またＬＣセルへ重合物質を添加するなどがある。
【０００３】
軸上では交差偏光板１１，　１２は、図１Ａに示すようにセルが垂直に配向し、ホメオトロピック状態で駆動していないとき、暗い状態となる。軸外では、二つの効果が減少したコントラスト比および色流失の原因となる光漏れをもたらす。まず始めに、ホメオトロピックに配向したＬＣは、図１Ｂに示すように軸外の偏光した光を遅延させ、非線系偏光状態をもたらす。第２に、図２Ａに示すように軸上から見たときに直交である偏光板の透過軸は、図２Ｂに示すように透過方向のいずれから見る際、もはや直交でない。図３Ａに示すディスプレイの等輝度プロットに示されている、暗い状態の光漏れは、図３Ｂに示す等コントラストプロットに示されているように４５°の方向に減少したコントラストをもたらす。
【０００４】
補償ＶＡ−ＬＣＤが、従来の技術において報告されている。従って、非特許文献１に示されているように、交差偏光板を介した光漏れの減少が、よく示され、二軸フィルムまたは一軸フィルムのいずれを用いても達成することができる。ＡＤ／ＩＤＷ　２００１，４８５ページの手順である。
【０００５】
正のまたは負の複屈折を有するリタデーションフィルムは、以下、それぞれ単に「正の」または「負の」リタデーションフィルムと呼ぶ。
２つの一軸フィルムである、隣接する偏光板に配向する正のＡ板および正のＣ板を組み合わせることにより、あらゆる視野角の許容できる暗い状態を達成する　（「Ａ板」および「Ｃ板」なる用語は後に定義する）。ＶＡセルの駆動していない状態のホメオトロピックＬＣは、正のＣリタデーション板として働き、従ってこの補償効果に役立つ。しかしながら、典型的なＶＡセル、例えば、４μｍの厚みのセルにおいて、過補償をもたらす過剰なリタデーションが存在する。最適な暗い状態を達成するために負のＣ板を加えることによって、これは解消することができる。
【０００６】
特許文献１および特許文献２は、第１の偏光板および第２の偏光板によって挟まれた切り替え可能なＬＣ層を含み、さらに正のおよび負の位相差板を含むＶＡ−ＬＣＤを開示する。正のおよび負の位相差板は両方とも、ディスプレイセルと第１の偏光板との間またはディスプレイセルと第２の偏光板との間に視野角およびディスプレイのコントラストを改善するために設置する。さらに正のおよび負の位相差板の組み合わせが二軸リタデーションフィルムによって置き換えられるディスプレイが開示されている。リタデーションフィルムには、一軸または二軸の延伸プラスチックフィルム、例えば、従来のトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルムなどの使用が、提案されており、典型的には、偏光板を被覆する保護フィルムとして標準ディスプレイに用いられる。
【０００７】
しかしながら、ＴＡＣなどの延伸プラスチックフィルムは、非常に小さい複屈折を有する。複屈折Δｎおよびフィルムの厚さｄの積によって光学リタデーションが得られるため、一般的には数十または数百ミクロンの厚いフィルム厚が、十分なリタデーション値を提供するためには必要であり、フラットパネルディスプレイに使用するためには不利である。さらに二軸フィルムは、制御が難しい横延伸押出またはキャストプラスチックの工程によって一般的には製造される。
【０００８】
重合ＬＣ物質の層を含む正のおよび負の位相差板の使用もまた従来提案されている。従って、短いらせんピッチおよびＵＶ光範囲において反射波長ピークを有する、コレステリックＬＣ　（ＣＬＣ）物質（ＵＶＣＬＣ）層が、負のＣ対称を有する可視光を遅延させ、負のＣ板位相差板として用いることができることが示された。例えば、特許文献３は、正のＡ板、負のＣ板および正のＯ板位相差板を含む視野角補償板を開示する。正のＡ板位相差板は、例えば、プレナー構造を有する重合ＬＣ物質で作られる。負のＣ板位相差板は、例えば、重合ＵＶＣＬＣ物質で作られる。正のＯ板位相差板は、例えば、傾斜した（ｔｉｌｔｅｄ）構造またはスプレー（ｓｐｌａｙｅｄ）構造を有する重合ＬＣ物質で作られる。特許文献３は、さらに補償板視野角およびコントラストを改善するためにＴＮまたはＶＡモードのＬＣＤに用いることができることを開示している。リタデーションフィルムは、高い複屈折を有するＬＣ物質を含むために、フィルムの厚みは、例えば延伸プラスチックフィルムと比較して減らすことができる。
【０００９】
しかしながら、ディスプレイセルのいずれの側面上の３つの積層位相差板の積み重ねの使用により、全ディスプレイ厚および物質が増加し、ＬＣフィルム位相差板が通常２つの個々の積層工程を用いて製造されるために製造コストが増加する。Ａ板は、偏光板の延伸方向に垂直に配向しなければならなく、ロールツーロールに積層することができない。好適な配向方向を有していない引き続くＵＶＣＬＣフィルムは、その後、Ａ板にまた個々に積層される。これにより、加工工程の数およびＬＣフィルムを断片に切断するときの物質ロスが増加する。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許　６，２８１，９５６号公報
【特許文献２】
米国特許６，１４１，０７５号公報
【特許文献３】
ＷＯ　０１／２０３９３号公報
【非特許文献１】
Ｉｓｈｉｎａｂｅ，　Ｔ．　Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，　Ｔ．　ＵｃｈｉｄａおよびＴ．　Ｆｕｊｉｍｕｒａ，　Ｙの「広い視野角偏光板および極度に高い品質のＬＣＤのための広い波長を有する４分の１波長板」
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、補償板の欠点を有さず、製造が容易であり、大規模であっても経済的な製造が可能となるＬＣディスプレイ、特にＶＡモードのディスプレイのための補償板を提供することである。他の目的は、ＬＣディスプレイに用いたときの良好な光学性能、特に、広い視野角での改善された中間色レベルの安定性を示す補償板を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、本発明の補償板の有利な使用を提供することにある。
さらに本発明の目的は、良好なコントラスト、減少した色変化および広い視野角などの有利な特性を示す、本発明の補償板を含む、液晶ディスプレイ、特にＶＡモード　ＬＣＤに関する。
本発明の他の目的は、以下の詳細な記述から当業者であれば直ちに明らかである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、本発明の補償板および液晶ディスプレイを提供することによって達成することができる。
【００１３】
発明の要約
本発明は、少なくとも一つの正の複屈折リタデーションフィルムおよび少なくとも一つの負の複屈折リタデーションフィルムを含む補償板に関する。
本発明は、さらに液晶ディスプレイなどの電気光学ディスプレイにおける本発明の補償板の使用に関する。
【００１４】
本発明は、さらに本発明の補償板を含む液晶ディスプレイに関する。
本発明は、さらに電界の付与によって少なくとも２つの異なる状態間で切り替え可能な液晶媒体を含み、正の複屈折リタデーションフィルムおよび負の複屈折リタデーションフィルムが切り替え可能な液晶媒体の異なる面に位置する、本発明の補償板を含む液晶ディスプレイに関する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
用語の定義
本出願において記載される光学的偏光、補償およびリタデーション層、フィルムまたは板に関して、本出願を通して用いる用語の定義を以下に示す。
本出願において用いる用語「フィルム」は、いくらか顕著な機械的安定性および可撓性を示す、自己支持性の、即ち独立のフィルム、並びに支持基板上の、または２枚の基板の間の被膜または層を含む。
【００１６】
用語「液晶または中間相形成物質」または「液晶または中間相形成化合物」は、１種または２種以上の棒型、板型またはディスク型の中間相形成基、即ち液晶相挙動を誘発することができる基を含む物質または化合物を示す。棒型または板型の基を有する液晶化合物は、「カラミティック（ｃａｌａｍｉｔｉｃ）」液晶としてもまた知られている。ディスク型の基を有する液晶化合物は、「ディスコティック（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）」液晶としてもまた知られている。中間相形成基を含む化合物または物質は、必ずしもそれ自体液晶相を示す必要はない。また、これらが、他の化合物との混合物においてのみ、あるいは中間相形成化合物または物質あるいはこの混合物が重合した際に、液晶相挙動を示すことも可能である。
【００１７】
単純のために、用語「液晶物質」は、以下で、液晶物質および中間相形成物質の両方に用い、用語「中間相形成分子（ｍｅｓｏｇｅｎ）」は、物質の中間相形成基に用いる。
用語「方向性」は、先行技術で知られており、液晶物質における中間相形成分子の長分子軸（カラミティック化合物の場合）または短分子軸（ディスコティック化合物の場合）の好適な整列方向を意味する。
【００１８】
用語「プレナー構造」または「プレナー配向」は、フィルムの光学的軸が、フィルム平面にほぼ平行であることを意味する。
用語「ホメオトロピック構造」または「ホメオトロピック配向」は、フィルムの光学的軸が、フィルム平面にほぼ垂直である、即ちフィルム法線にほぼ平行であることを意味する。
用語「ティルト構造」または「ティルト配向」は、フィルムの光学的軸が、フィルム平面に対して、０〜９０度の角度θで傾斜していることを意味する。
【００１９】
用語「スプレー構造」または「スプレー配向」は、前に定義した傾斜した配向を意味し、ここで、ティルト角は、さらに、フィルム平面に垂直な方向において、０〜９０°の範囲で、好ましくは最小値から最大値まで単調に変化する。
均一な配向を有する一軸的に正の複屈折液晶物質を含む、平面状、ホメオトロピックおよび傾斜した光学的フィルムにおいて、フィルムの光学的軸を液晶物質の方向性によって得る。
【００２０】
用語「らせん状にねじれた構造」は、中間相形成分子が、これらの主要な分子軸で、分子従属層内で好ましい方向に配向しており、異なる従属層におけるこの好ましい配向方向が、角度φでらせん軸の周囲にねじれている、１つまたは２つ以上の液晶物質の層を含むフィルムに関する。用語「プレナー配向のらせん状にねじれた構造」は、上述のらせん状にねじれた構造を有するフィルムを意味し、らせん軸はフィルム平面にほぼ垂直である、即ち、フィルム法線にほぼ平行である。
【００２１】
用語「Ａ板」は、層の平面に平行に配向したこの異常光軸、および層の平面に垂直に、即ち垂直に入射する光の方向に平行に配向したこの正常光軸（また「ａ軸」と呼ぶ）を有する一軸複屈折物質の層を用いる光学的位相差板に関するものである。
用語「Ｃ板」は、層の平面に垂直な、即ち垂直に入射する光の方向に平行な異常光軸（また「ｃ軸」と呼ぶ）を有する一軸複屈折物質の層を用いる光学的位相差板である。
用語「Ｏ板」は、層の平面に対して傾斜角で配向した異常光軸を有する一軸複屈折物質の層を用いる光学的位相差板である。
【００２２】
正のまたは負の複屈折を有するリタデーションフィルムをまた、短く、それぞれ「正の」または「負の」リタデーションフィルムと呼ぶ。
正の複屈折を有する光学的一軸複屈折物質を含む、Ａ板またはＣ板をまた「＋Ａ／Ｃ板」または「正のＡ／Ｃ板」と呼ぶ。負の複屈折を有する光学的一軸複屈折物質を含む、Ａ板またはＣ板を、また「−Ａ／Ｃ板」または「負のＡ／Ｃ板」と呼ぶ。
【００２３】
発明の詳細な説明
本発明の補償板は、従来のＬＣＤ、特にＤＡＰ（整列相の変形）またはＶＡ（垂直配向）モード、例えばＥＣＢ（電気的に制御された複屈折）、ＣＳＨ（色超ホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマティックまたはコレステリック）ディスプレイにおいて、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直整列）またはＰＶＡ（パターン化された垂直整列）ディスプレイ、ベントモードのディスプレイまたはハイブリッドタイプのディスプレイ、例えばＯＣＢ（光学的に補償されたベントセルまたは光学的に補償された複屈折）、Ｒ−ＯＣＢ（反射性ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマティック）またはパイセル（πセル）ディスプレイ、さらにはＴＮ（ねじれネマティック）、ＨＴＮ　（高度にねじれたネマティック）またはＳＴＮ　（超ねじれネマティック）モードのディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリックス駆動ＴＮ）ディスプレイまたは、「超ＴＦＴ」ディスプレイとしても知られているＩＰＳ　（平面切り替え）モードディスプレイ、または例えばＤＥ　１０２　１７２７３またはＷＯ　０２／９３２４４　Ａ１に記載の等方性状態の液晶に用いるディスプレイの補償に用いることができる。
特に好ましくは、ＶＡ、ＭＶＡ、　ＰＶＡ、ＯＣＢおよびπセルディスプレイである。
【００２４】
本発明の補償板は、好ましくは、正のＡ板リタデーションフィルムおよび負のＣ板リタデーションフィルムを含む。
正のＡ板位相差板に用いる適する光学的フィルムは、従来技術で知られており、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）フィルムなどの一軸延伸重合体フィルムである。
【００２５】
負のＣ板位相差板に用いる適する光学的フィルムは、従来技術で知られており、例えばＵＳ　４，７０１，０２８に記載されたＤＡＣまたはＴＡＣ、例えばＵＳ　５，１９６，９５３に記載の物理蒸着によって得られる無機薄膜、または例えばＵＳ　５，４８０，９６４またはＵＳ　５，３９５，９１８に記載の負の複屈折ポリイミド膜などの延伸または一軸圧縮プラスチックフィルムである。
【００２６】
特に好ましい態様は以下である。
−一つの正のＡ板リタデーションフィルムおよび一つの負のＣ板リタデーションフィルムを含む補償板
−重合または架橋ＬＣ物質を含む正のおよび負のリタデーションフィルム
−切り替え可能なＬＣ媒体の異なる面上のＬＣＤに設けられた正のおよび負のリタデーションフィルム
−プレナー配向の重合または架橋アキラルＬＣ物質を含む正のリタデーションフィルム
−らせん状にねじれた構造およびプレナー配向の重合または架橋コレステリックＬＣ　（ＣＬＣ）物質を含む負のリタデーションフィルム
−ＣＬＣ物質のらせんピッチが、２５０　ｎｍ未満である負のリタデーションフィルム
−厚みが、０．１〜３μｍであり、好ましくは、０．５〜１．５μｍである正のリタデーションフィルム
−厚みが、１〜４μｍであり、好ましくは、２〜３μｍである負のリタデーションフィルム
−光学的リタデーションが、３０〜２００　ｎｍであり、好ましくは、５０〜１５０ｎｍである正のリタデーションフィルム
−光学的リタデーションが、５０〜４００　ｎｍであり、１００〜２５０ｎｍである負のリタデーションフィルム
【００２７】
本発明の第１に好ましい態様では、正のおよび負のリタデーションフィルムが、重合または架橋ＬＣ物質を含む。正の位相差板は、好ましくは、例えばＷＯ　９８／０４６５１に記載のプレナー構造を有する重合ＬＣ物質を含む正のＡ板リタデーションフィルムである。負の位相差板は、好ましくは、重合キラルＬＣ、特に、例えばＧＢ　２，３１５，０７２、ＷＯ　０１／２０３９３およびＷＯ　０１／２０３９４に記載されているＵＶＣＬＣフィルムまたは高度にねじれたＡ板などの短いピッチおよびＵＶ範囲の反射を有するコレステリックＬＣ（ＣＬＣ）物質を含む、負のＣ板リタデーションフィルムである。
【００２８】
上述のように、負のＵＶＣＬＣフィルムは、従来の延伸プラスチック位相差板と比較して製造利点を有する。整列の方向をいずれの角度に設定することができ、ねじれおよびフィルムの厚みによってリタデーションが決められる。これによって、偏光板などの他の光学フィルムと共に個々に積層するよりむしろ、ロールツーロール被覆が可能となり、そこでは光学軸の平行配向が要求されない。さらに、ＬＣ物質を用いることにより、フィルムの厚みを減らすことができ、適するＬＣ物質を選択することにより、複屈折を容易に制御することができる。したがって、所望のリタデーションを簡便で容易に制御できる方法によって提供することができる。
【００２９】
本発明の第２に好ましい態様では、正のおよび負のリタデーションフィルムが、切り替え可能な液晶媒体の異なる面上に設けることができる。好ましくは、正のおよび負のリタデーションフィルムいずれも偏光板に隣接する。
【００３０】
これは図４に概略的に示し、第１の偏光板１１および第２の偏光板１２によって挟まれた２つの基板間の切り替え可能なＬＣ媒体を有するＬＣセル１３を含み、さらに正のリタデーションフィルム１７および負のリタデーションフィルム１８を含む、第２の好ましい態様によるディスプレイを示す。正のリタデーションフィルム１７は、好ましくは、プレナー構造を有する重合ＬＣ物質を含む正のＡ板リタデーションフィルムである。負のリタデーションフィルム１８は、好ましくは、重合キラルＬＣ、特にＵＶＣＬＣフィルムなどの短いピッチおよびＵＶ範囲の反射を有するらせん状にねじれた構造およびプレナー配向を有するコレステリックＬＣ（ＣＬＣ）物質を含む、負のＣ板リタデーションフィルムである。正のおよび負のリタデーションフィルム１７，　１８は、光学的性能に重大な影響を与えることなく、図４Ａおよび４Ｂの　ＬＣセル１３のいずれの面にも配置することができる。
【００３１】
上述のＬＣ物質で作られたリタデーションフィルムを用いる場合、２つの位相差板を分離し、セルの両面上の偏光板にそれらを配置することによって、光学的性能を低減することなく、または改善すらしながら容易に製造できる。上述のように、負のＣ板ＵＶＣＬＣフィルムは、偏光板上にロールツーロール積層され、安価で連続的な工程を提供する。正のＡ板ＬＣフィルムは、切断され、Ａ板の光学的軸および偏光板の配向吸収軸が互いに９０°に配向するように個々に偏光板に積層される。製造上の欠陥を有するＬＣフィルム断片は、高価な偏光板への積層前に廃棄することができる。一種類の安価なＬＣフィルムを最終的に廃棄しなければならないのみであるために、これにより、光学フィルムの消費量に対する全収量を改善する。これは、例えば、ＷＯ　０１／２０３９３に記載の３つの異なるフィルムである、一つＯ板、一つのＡ板および一つのＣ板位相差板の積み重ねを含み、互いにおよび偏光板上に個々に積層しなければならない従来の補償板と比較して有利である。
【００３２】
さらに、正のおよび負のフィルムの分離は、ＬＣディスプレイに用いたときに改善した光学的性能をもたらす。
【００３３】
上述および以下に記載の正のおよび負のリタデーションフィルムを含むＬＣＤは、本発明の他の態様である。特に好ましくは、以下の成分を含むＬＣＤである。
−互いに対向する面を有する２枚の透明な基板、該２枚の透明な基板の少なくとも一方の内側上に設けられており、任意に配向膜を重ねられている電極層が、および電界を付与することによって少なくとも２つの異なる状態間で切り替え可能な２枚の透明な基板の間に存在する液晶媒体、により形成される液晶セル
−液晶セルの片側に第１の直線偏光板
−前記第１の直線偏光板の反対側の液晶セルの側面に第２の直線偏光板
−液晶セルの両面に設置する、上述および以下に記載の少なくとも一つの正のリタデーションフィルムおよび少なくとも一つの負のリタデーションフィルム。
を含み、上記成分は、分離され、積み重なり、互いの最上部に載置され、互いの最上部上で被覆されるかまたは接着層により連結されていてもよい。
【００３４】
切り替え可能なＬＣ媒体が、負の誘電異方性を示し、切り替え可能な液晶媒体のＬＣ分子は、電界を付与していないときは、ほぼホメオトロピック配向を示すＬＣＤが非常に好ましい。
非常に好ましくは、ＬＣＤが、垂直配向（ＶＡ）、マルチドメインＶＡ　（ＭＶＡ）またはパターン化ＶＡ　（ＰＶＡ）モードのディスプレイである。これらの種類のディスプレイは、一般的に知られている。
【００３５】
ＬＣセル、個々の位相差板および直線偏光板などの本発明のＬＣＤの個々の光学的成分は、分離することができ、他の成分に積層することができる。それらは積み重ね、互いの最上部に載置され、または例えば、接着層により連結することができる。重合ＬＣ物質を含むフィルムの場合、２または３以上のフィルムの積み重ねは、他のフィルムに１つのフィルムのＬＣ物質を直接被覆し、後者を基板とすることによって製造することができる。
【００３６】
本発明のＬＣＤは、さらに１または２以上のさらなる光学的成分、例えば、Ａ、ＯまたはＣ板またはねじれた、ホメオトロピックの、プレナーの、傾斜したまたは広がった構造のリタデーションフィルムなどの偏光板または補償板またはリタデーションフィルムなどを含むことができる。特に好ましくは、重合または架橋ＬＣ物質を含む光学的フィルムである。傾斜したまたは広がったＬＣフィルムは、例えばＵＳ　５，６１９，３５２、ＷＯ　９７／４４４０９、ＷＯ　９７／４４７０２、ＷＯ　９７／４４７０３およびＷＯ　９８／１２５８４に記載されている。ホメオトロピックＬＣフィルムは、例えばＷＯ　９８／００４７５に記載されている。プレナーＬＣフィルムは、例えばＷＯ　９８／０４６５１に記載されている。
【００３７】
本発明のＬＣＤは、反射型または透過型ディスプレイであってもよく、さらに従来のバックライトなどの光源、または第１の直線偏光板ＬＣセルの反対側のＬＣセルの側面上に反射層を含んでもよい。ＬＣセルの一方の面上に反射層を有する反射型ディスプレイの場合、第２の直線偏光板は、省略してもよい。
【００３８】
本発明の補償板の負のおよび正の位相差板は、好ましくは、インシチュー重合によって重合可能なＬＣ物質から製造される。製造の好ましい方法では、重合可能なＬＣ物質は、基板に被覆され、所望の配向に配向され、続けて例えばＷＯ　０１−２０３９４、ＧＢ　２，３１５，０７２またはＷＯ　９８／０４６５１に記載されているように例えば、熱または化学線にさらすことによって重合する。
上述または以下に記載の液晶物質または中間相形成物質、化合物および重合体化合物は、特に好ましくは、カラミティック液晶または中間相形成物質から選択され、これらは改善された色度を有する良好な光学性能を提供し、特にモノマーの場合には、所望の方向に容易にかつ迅速に配向し、これは、大規模に重合体フィルムを製造する場合、特に重要である。
【００３９】
ＵＶＣＬＣフィルムの場合、重合可能なＬＣ物質は、好ましくは、１または２以上のアキラルで重合可能な中間相形成分子および少なくとも一つのキラル化合物を含む。キラル化合物は、例えば、従来のキラルドーパントなどの重合可能でないキラル化合物、重合可能キラル非中間相形成化合物または重合可能キラル中間相形成化合物から選択することができる。
【００４０】
プレナーＬＣフィルムの場合、重合可能なＬＣ物質は、好ましくは１または２以上のアキラルな重合可能な中間相形成分子を含む。
一般的に重合可能ＬＣ物質は、好ましくは、一つの重合可能官能基を有する（一反応性化合物）、少なくとも一つの重合可能中間相形成分子および２または３以上の重合可能な官能基を有する（二または多反応性化合物）、少なくとも一つの重合可能な中間相形成分子を含む。
【００４１】
二または多反応性化合物が、重合可能な物質に存在する場合、３次元ポリマーネットワークが形成され、ＬＣ物質の配向が、永久に固定される。そのようなネットワークによって作られた光学リタデーションフィルムは、自己支持性であり、高い機械的および熱的安定性およびその物理的および光学的特性の低い温度依存性を示す。
【００４２】
二または多反応性化合物の濃度を変化させることにより、重合体フィルムの架橋密度およびこれによる物理的および化学的特性は、例えばまた光学的リタデーションフィルムの光学的特性の温度依存性に重要であるガラス転移温度、熱的および機械的安定性または溶媒耐性を容易に調節することができる。
【００４３】
本発明に用いる重合可能な中間相形成一反応性、二反応性または多反応性化合物は、それ自体知られており、例えば有機化学の標準的な学術書、例えばＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ，　Ｍｅｔｈｏｄｅｎ　ｄｅｒ　ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅｍｉｅ，　Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ，　Ｓｔｕｔｔｇａｒｔに記載されている方法により製造することができる。代表的な例は、例えば、ＷＯ９３／２２３９７；ＥＰ　０　２６１　７１２；ＤＥ　１９５０４２２４；ＤＥ　４４０８１７１およびＤＥ　４４０５３１６に記載されている。しかし、これらの文献に開示されている化合物は、単に、本発明の範囲を限定しない例と考えるべきである。
【００４４】
特に有用なカラミティック一反応性および二反応性の重合可能な中間相形成化合物を示す例を、以下の化合物のリストに示すが、これは、例示的のみとして考慮されるべきであり、いかなる意味でも限定することを意図せず、代わりに、本発明を説明するものである：
【００４５】
【化１】

【００４６】
【化２】

【００４７】
【化３】

【００４８】
前記の式において、Ｐは、重合可能な基、好ましくはアクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシまたはスチレン基であり、ｘおよびｙは、各々、独立して１〜１２であり、ＡおよびＤは、任意に、Ｌ^１により一置換、二置換または三置換されている１，４−フェニレンまたは１，４−シクロヘキシレンであり、ｖは、０または１であり、Ｚ^０は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−または単結合であり、Ｙは、極性基であり、Ｒ^０は、非極性アルキルまたはアルコキシ基であり、Ｔｅｒは、テルペノイド基、例えばメンチルであり、Ｃｈｏｌは、コレステリル基であり、Ｌ^１およびＬ^２は、各々独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは、１〜７個のＣ原子を有する、任意にハロゲン化されたアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ基である。
【００４９】
この意味において、用語「極性基」は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＯＨ、ＯＣＨ_３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、４個までのＣ原子を有する、任意にフッ素化されたカルボニルまたはカルボキシル基あるいは１〜４個のＣ原子を有する、モノ、オリゴまたはポリフッ素化されたアルキルまたはアルコキシ基から選択された基を意味する。
用語「非極性基」は、１個または２個以上、好ましくは１〜１２個のＣ原子を有するアルキル基あるいは２個または３個以上、好ましくは２〜１２個のＣ原子を有するアルコキシ基を意味する。
【００５０】
１または２以上のキラルドーパントを含む重合可能なＬＣ混合物の場合、ドーパントは、例えば、市場で入手できるＲまたはＳ８１１、ＲまたはＳ１０１１、ＲまたはＳ２０１１、ＲまたはＳ３０１１、ＲまたはＳ４０１１またはＣＢ１５（Ｍｅｒｃｋ　ＫＧａＡ，　Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，　Ｇｅｒｍａｎｙから）から選択することができる。
特に好ましいのは、高度ならせんねじれ力（ＨＴＰ）を有するキラルなドーパント、特にＷＯ９８／００４２８に記載のソルビトール基を含むドーパント、ＧＢ　２，３２８，２０７に記載のヒドロベンゾイン基を含むドーパント、ＷＯ　０２／９４８０５に記載のキラルビナフチル誘導体、ＷＯ　０２／３４７３９に記載のキラルビナフトールアセタール誘導体、ＷＯ　０２／０６２６５に記載のキラルＴＡＤＤＯＬ誘導体およびＷＯ　０２／０６１９６およびＷＯ　０２／０６１９５に記載の少なくとも一つのフッ化結合基および末端または中心のキラル基を有するキラルドーパントである。
【００５１】
重合体フィルムの製造のための基板として、例えば、ガラスまたは石英シートまたはプラスチックフィルムまたはシートを用いることができる。また、塗布した混合物の最上部上に、重合前および／または重合中および／または重合後に第２の基板を、載置することも可能である。基板を、重合後に除去するかまたは除去しないことができる。化学線による硬化の際に２枚の基板を用いる場合には、少なくとも１つの基板は、重合に用いる化学線を透過しなければならない。アイソトロピックまたは複屈折基板を用いることができる。重合後に基板を重合したフィルムから除去しない場合には、好ましくはアイソトロピック基板を用いる。
【００５２】
好ましくは、少なくとも１枚の基板は、プラスチック基板、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のような例えばポリエステルの、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のまたはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のフィルム、特に好ましくはＰＥＴフィルムまたはＴＡＣフィルムである。複屈折基板として、例えば、一軸延伸したプラスチックフィルムを用いることができる。例えば、ＰＥＴフィルムは、デュポンテイジンフィルムから、メリネックス（Ｍｅｌｉｎｅｘ）（登録商標）の商品名で市場で入手できる。
【００５３】
また、重合可能な物質を、溶媒、好ましくは有機溶媒に溶解することができる。次に、この溶液を、基板上に、例えばスピンコーティングまたは他の既知の手法により塗布し、重合前に溶媒を蒸発させて除去する。ほとんどの場合において、混合物を加熱して、溶媒の蒸発を促進するのが適切である。
【００５４】
ＬＣ物質の重合は、好ましくは、これを、化学線に暴露することにより生じる。化学線は、光、例えばＵＶ光、ＩＲ光または可視光線の照射、Ｘ線またはガンマ線での照射または高エネルギー粒子、例えばイオンまたは電子での照射を意味する。好ましくは、重合を、特にＵＶ光、特に好ましくは、直線に偏光したＵＶ光による光照射により実施する。化学線の源として、例えば、単一のＵＶランプまたはＵＶランプのセットを用いることができる。大きいランプ出力を用いる際には、硬化時間を減少させることができる。光照射の他の可能な源は、レーザー、例えばＵＶレーザー、ＩＲレーザーまたは可視レーザーである。
【００５５】
重合を、化学線の波長において吸収を示す開始剤の存在下で実施する。例えば、ＵＶ光により重合する際には、ＵＶ照射の下で分解されて、重合反応を開始する遊離基またはイオンを生成する光開始剤を用いることができる。ＵＶ光開始剤が好ましく、特にラジカルＵＶ光開始剤が好ましい。ラジカル重合のための標準的な光開始剤として、例えば、市場で入手できるイルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）（登録商標）６５１、イルガキュア（登録商標）１８４、ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒｅ）（登録商標）１１７３またはダロキュア（登録商標）４２０５（すべてＣｉｂａ　Ｇｅｉｇｙ　ＡＧから）を用いることができ、一方陽イオン性光重合の場合には、市場で入手できるＵＶＩ６９７４（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ）を用いることができる。
【００５６】
重合可能なＬＣ物質はさらに、１種または２種以上の他の適切な成分、例えば触媒、増感剤、安定剤、連鎖移動剤、阻害剤、共反応性単量体、界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水性剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱泡剤、希釈剤、反応性希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料を含むことができる。
【００５７】
他の好ましい態様において、重合可能な物質の混合物は、７０％まで、好ましくは１〜５０％の、１つの重合可能な官能基を有する非中間相形成化合物を含む。代表例は、１〜２０個のＣ原子を有するアルキル基を有するアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートである。
【００５８】
また、重合体の架橋を増加させるために、２０％までの２つまたは３つ以上の重合可能な官能基を有する非中間相形成化合物を、重合可能なＬＣ物質に、二反応性または多反応性の重合可能な中間相形成化合物の代わりに、またはこれに加えて添加して、重合体の架橋を増加させることも可能である。
二反応性非中間相形成単量体の代表例は、１〜２０個のＣ原子を有するアルキル基を有するアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートである。多反応性非中間相形成単量体の代表例は、トリメチルプロパントリメタクリレートまたはペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
【００５９】
１種または２種以上の連鎖移動剤もまた、重合体フィルムの物理的特性を修正するために重合可能な物質に加えることができる。特に好ましくは、例えば一官能性チオール化合物、例えばドデカンチオールまたは多官能性チオール化合物、例えばトリメチルプロパントリ（３−メルカプトプロピオネート）であり、非常に好ましくは中間相形成または液晶チオール化合物である。連鎖移動剤を加えると、遊離の重合体鎖の長さおよび／または本発明の重合体フィルムにおける２つの架橋間の重合体鎖の長さを、制御することができる。連鎖移動剤の量を増大させると、得られた重合体フィルムにおける重合体鎖の長さは、減少する。
【００６０】
プレナー配向は、例えば、物質を、例えばドクターブレードにより剪断することにより、達成することができる。また、配向膜、例えばラビングしたポリイミドまたはスパッタリングしたＳｉＯ_ｘの層を、基板の少なくとも１つの最上部上に設けることも可能である。プレナー配向は、例えば、ラビング布またはラビングローラーにより、追加の配向膜を設けずに基板をラビングすることにより、達成することができる。ラビングした基板を本発明のリタデーションフィルムの製造に用いる場合、フィルムの光学的軸の方向は、通常、基板のラビング方向に一致する。
【００６１】
低いチルト角を有するプレナー配向もまた達成することができ、１種または２種以上の界面活性剤を重合可能な中間相形成物質に添加することにより促進することができる。適する界面活性剤は、例えば、Ｊ．　Ｃｏｇｎａｒｄ，　Ｍｏｌ．　Ｃｒｙｓｔ．　Ｌｉｑ．　Ｃｒｙｓｔ．　７８，　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　１，　１−７７　（１９８１）に記載されている。特に好ましいのは、非イオン系界面活性剤、例えば市場で入手できる非イオン性フルオロカーボン界面活性剤フルオラッド（Ｆｌｕｏｒａｄ）（登録商標）（３Ｍから）またはゾニル（Ｚｏｎｙｌ）ＦＳＮ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔから）である。
【００６２】
上述の方法の代わりにすでに合成されたＬＣ重合体からリタデーションフィルムを製造することができ、例えば、そのガラス転移点または融点よりも高い温度で、または溶媒から例えば、有機溶媒中で基板に設け、所望の方向ヘ配向させ、および溶媒を蒸発またはＬＣ重合体のガラス温度または融点より低く冷却することにより固める。例えば、周囲温度よりも高いガラス温度を有するＬＣ重合体を用いる場合、溶媒の蒸発または冷却により、固体ＬＣ重合体フィルムが得られる。例えば、高い融点を有するＬＣ重合体を用いる場合、ＬＣ重合体は、冷却時に凝固する溶解生成物として基板に設けることができる。ＬＣ側鎖重合体またはＬＣ主鎖重合体、好ましくは、ＬＣ側鎖重合体を用いることができる。ＬＣ重合体は、好ましくはガラス転移温度または融点が、位相差板の動作温度よりも極めて高いものであるように選択しなければならない。例えば、側面に沿って（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）付加された中間相形成側鎖を有するポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリスチレンまたはエポキシド骨格を含むＬＣ側鎖重合体を用いることができる。ＬＣ重合体は、配向を永久に固定するために溶媒の蒸発の後または蒸発中に架橋することのできる反応性基を有する側鎖を含んでもよい。ＬＣ重合体は、配向を改善するために基板上にを設けた後に、機械的または熱的処理を行ってもまたよい。上記方法および適する物質は、当業者に知られている。
【００６３】
【実施例】
以下の例は、本発明を限定することなく説明するものである。他に記載のない限り、上記および以下のすべての温度は、摂氏温度であり、すべてのパーセントは、重量によるものである。
【００６４】
例１−負の位相差板の製造
以下の重合可能な混合物を処方した。
化合物（１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４８．５　％
化合物　（２）　　　　　　　　　　　　　　　　　　７．５　％
化合物　（３）　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０．５　％
化合物（４）　　　　　　　　　　　　　　　　　　２１．５　％
パリオカラー（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ）ＬＣ７５６（登録商標）　　７．５　％
イルガキュア９０７（登録商標）　　　　　　　　　　４．０　％
フルオラッドＦＣ１７１（登録商標）　　　　　　　　０．５　％
【００６５】
【化４】

【００６６】
化合物（２）および（４）は、Ｄ．Ｊ．Ｂｒｏｅｒ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．　１９０，　３２０１−３２１５　（１９８９）に記載の方法または類似の方法によって製造することができる。二反応性化合物（１）および（３）は、ＷＯ　９３／２２３９７に記載されているように製造することができる。パリオカラーＬＣ７５６は、市場で入手できるキラルな重合可能な物質である（ＢＡＳＦ　ＡＧ，　Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，　Ｇｅｒｍａｎｙから）。イルガキュア９０７は、市場で入手できる光開始剤である（Ｃｉｂａ　ＡＧ，　Ｂａｓｅｌ，　Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから）。フルオラッドＦＣ　１７１は、市場で入手できる非イオン性フルオロカーボン界面活性剤である（３Ｍから）。
【００６７】
らせん状にねじれた構造およびプレナー配向を有する重合体フィルムをＷＯ　０１／２０３９４の例３に記載されているように基板に被覆し、ＵＶ光下で硬化することにより上記混合物から製造した。生じた重合体フィルムは、１４０　ｎｍのリタデーションおよび２．５μｍの厚みを有する負のＣ対称を示す。
【００６８】
例２−正の位相差板の製造
以下の重合可能な混合物を処方した。
化合物（１）　　　　　　　　　　　　　　４２．２５　％
化合物　（２）　　　　　　　　　　　　　　３２．８６　％
化合物　（５）　　　　　　　　　　　　　　１８．７８　％
アーガキュア　９０７（登録商標）　　　　　５．６３　％
ＦＣ１７１（登録商標）　　　　　　　　　　　０．４８　％
【化５】

化合物（５）およびその製造は、ＧＢ　２，２８０，４４５に記載されている。
【００６９】
プレナー構造を有する重合体フィルムをＷＯ　９８／０４６５１の例１に記載されているようにラビングした基板に被覆し、ＵＶ光下で硬化することにより上記混合物から製造した。生じた重合体フィルムは、９０ｎｍのリタデーションおよび０．８μｍの厚みを有する正のＡ対称を示す。
【００７０】
例３
負のＬＣ重合体リタデーションフィルムを例１に記載のように直線偏光板に積層されたロールおよびロールツーロール上で製造する。直線偏光板としては、市場で入手できる二色性偏光板を用い、両面がＴＡＣフィルムによって保護されたヨウ素または二色性染料のいずれかによって染色された延伸ＰＶＡフィルムを含む。典型的な光学特性は、９９．９５％の偏光効率および４３％の単一透過率である。延伸方向は、偏光板の吸収軸に平行である。
【００７１】
正のＬＣ重合体リタデーションフィルムは、例２に記載のように製造され、断片に切断され、正の位相差板の光学軸および偏光板の偏光吸収軸が互いに９０°に配向するように偏光板に個々に積層される。製造上の欠点を有するＬＣ重合体断片は、偏光板への積層前に廃棄することができ、高価な偏光板の消費する量に対する全体収量を改善する。
図４に示されたようにＶＡ−セルの異なる面上に２つのフィルムを設ける。補償されたディスプレイの等コントラストプロットを図５に示す。ディスプレイは広い視野角の範囲で、良好なコントラストおよび高い色安定性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】補償していない従来技術ＭＶＡ−ＬＣディスプレイの概略図の図面代用写真である。
【図１Ｂ】図１ＡのディスプレイにおけるＬＣ物質のリタデーションプロファイルの図面代用写真である。
【図２Ａ】軸上から見たときの図１Ａのディスプレイの偏向透過軸の相対方向を示す図面代用写真である。
【図２Ｂ】４５°の方向から見たときの図１Ａのディスプレイの偏向透過軸の相対方向を示す図面代用写真である。
【図３Ａ】図１Ａに示されたディスプレイの典型的な等輝度プロット（視野角に対する輝度）を示す図面代用写真である。
【図３Ｂ】図１Ａに示されたディスプレイの典型的な等コントラストプロット（視野角に対するコントラスト）を示す図面代用写真である。
【図４】本発明の補償したＭＶＡ−ＬＣディスプレイの概略図である。
【図５】本発明の例３の補償したディスプレイの等輝度プロットを示す図面代用写真である。

Claims

少なくとも一つの正の複屈折リタデーションフィルムおよび少なくとも一つの負の複屈折リタデーションフィルムを含む補償板。
電界の付与によって少なくとも２つの異なる状態間で切り替え可能な液晶媒体を含む液晶ディスプレイにおいて使用するための補償板であって、正の複屈折リタデーションフィルムおよび負の複屈折リタデーションフィルムが、切り替え可能な液晶媒体の異なる面に位置することを特徴とする、請求項１に記載の補償板。
正のおよび負の複屈折リタデーションフィルムが、重合または架橋した液晶物質を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の補償板。
液晶物質が、カラミティック液晶または中間相形成分子を含むことを特徴とする、請求項３に記載の補償板。
正の複屈折リタデーションフィルムが、プレナー配向の重合または架橋したアキラル液晶物質を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の補償板。
負の複屈折リタデーションフィルムが、らせん状にねじれた構造を有し、平面配向の重合または架橋したキラル液晶物質を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の補償板。
負の複屈折リタデーションフィルムにおけるキラル液晶物質のらせんピッチが、２５０　ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項６に記載の補償板。
正のリタデーションフィルムの厚みが、０．５〜１．５μｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の補償板。
負のリタデーションフィルムの厚みが、２〜３　μｍであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の補償板。
正のリタデーションフィルムの光学的リタデーションが、５０〜１５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の補償板。
負のリタデーションフィルムの光学的リタデーションが、１００〜２５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の補償板。
電気光学的ディスプレイまたは液晶ディスプレイにおける、請求項１〜１１のいずれかに記載の補償板の使用。
電界の付与によって少なくとも２つの異なる状態間で切り替え可能な液晶媒体を含む液晶ディスプレイであって、請求項１〜１１のいずれかに記載の補償板を含むことを特徴とする、前記液晶ディスプレイ。
以下の成分
−互いに対向する表面を有する２枚の透明な基板、該２枚の透明な基板の少なくとも一方の内側上に設けられ、任意に配向膜を重ねられている電極層、および電界の付与によって少なくとも２つの異なる状態間で切り替え可能な２枚の透明な基板の間に存在する液晶媒体、から形成される液晶セル
−液晶セルの片側に第１の直線偏光板
−前記第１の直線偏光板に対向する液晶セルの側面に第２の直線偏光板
−液晶セルの両面に位置する、請求項１〜１１のいずれかに記載の少なくとも一つの正の複屈折リタデーションフィルムおよび少なくとも一つの負の複屈折リタデーションフィルム
を含み、前記成分が、分離され、積み重なり、互いの最上部に載置され、互いの最上部上で被覆されるかまたは接着層により連結されていてもよい、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ。
電界を付与しないときに切り替え可能な液晶媒体が、負の誘電異方性を示し、切り替え可能な液晶媒体の液晶分子が、ほぼホメオトロピック配列を示すことを特徴とする、請求項１３または１４に記載の液晶ディスプレイ。
垂直配向（ＶＡ）、マルチドメインＶＡ　（ＭＶＡ）またはパターン化したＶＡ　（ＰＶＡ）モードのディスプレイであることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。