JP4420818B2 - 負のリタデーションフィルムおよび線形偏光子からなる積層体 - Google Patents
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Description
本発明は改善された性能を有する負のリタデーションフィルム、ディスプレイおよび光学素子におけるその使用およびそのようなフィルムを含む光学素子およびディスプレイに関する。
本明細書に記載された偏光、補償およびリタデーション層、フィルムまたはプレートに関し、本明細書を通して用いられている以下の定義が得られる。
本明細書において用いられている用語「フィルム」は、多かれ少なかれ顕著な機械的安定性および柔軟性を有する自己支持フィルム、すなわち独立したフィルムおよび支持基板上または二つの基板間の塗膜または層を含む。
用語「ダイレクタ(director)」は、従来技術では知られており、カラミティック化合物の場合は長分子軸またはディスコティック化合物の場合は短分子軸の好ましい配向方向を意味する。
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、光軸が実質的にフィルム面に垂直な、すなわち実質的にフィルム法線に平行なフィルムを意味する。
用語「チルト構造」または「チルト配向」は、光軸がフィルム面に対し、0〜90度の角度θに傾斜したフィルムを意味する。
単一配向の単軸正複屈折液晶材料を含む平面、ホメオトロピックおよびチルト光学フィルムでは、フィルムの光軸は、液晶材料のダイレクタによって与えられる。
用語「Cプレート」は、層の平面に垂直に、すなわち通常の入射光線の方向に平行な通常でない軸(「c軸」とも呼ばれる)を有する単軸複屈折材料の層を利用する光学リターダーを意味する。
用語「Oプレート」は、層の平面に傾斜した角度に配向した通常でない軸を有する単軸複屈折材料の層を利用する光学リターダーを意味する。
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もまた簡単にそれぞれ「正の」または「負の」リタデーションフィルムと表す。
日本語の「むら」は、そのまま不均一を意味する。この用語は、広く液晶ディスプレイ分野の専門家に用いられ知られており、液晶ディスプレイまたは液晶フィルムの光学的に不均一を表す(たとえば、William K. Prattらによる「液晶フラットパネルディスプレイの自動欠点検出(Automatic blemish detection in liquid crystal flat panel displays)」SPIE Proceedings 3306−01, pp.2-13参照)。むらは、たとえばMURATest(登録商標)として市販されているEldim SA (Herouville Saint Clair、フランス)の装置で測定することができ、輝度および色の不均一を測定する。
液晶ディスプレイ(LCD)に用いられる負の複屈折を有するリタデーションフィルムは従来技術では知られている。
たとえば、垂直配向(VA)方式のLCDでは、ディスプレイセルでのLC層が非選択的垂直配向またはホメオトロピック状態である暗い状態で発生する光の漏れを補正する必要がある。これは、従来技術によれば負のリタデーションフィルムを用いることによって達成することができる。
負のリタデーションフィルムを含む補償LCDは、従来技術で報告されている。たとえば、米国特許6,141,075は、正および負のリターダーを含むVA−LCDについて開示する。
他の目的は、LCディスプレイで用いたとき良好な光学的性能、特に広い視覚で改善されたグレイレベル安定性を示す負のリターダーを含む補償板を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、良好なコントラスト、減少したカラーシフトおよび広い視覚などの良好な特性を示す本発明のリタデーションフィルム含む、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にはすぐさま明らかである。
上記目的は、本発明のリターダーおよび液晶ディスプレイを提供することによって達成できる。
本発明は、らせんねじれ構造および平面配向を有する重合液晶(LC)材料を含む負のリタデーションフィルムに関し、ここでLC材料のらせんピッチは200nm以下である。
本発明はさらに、らせんねじれ構造および平面配向を有する重合LC材料を含む負のリタデーションフィルムおよび線形偏光子の組み合わせに関し、ここで偏光子に面するリタデーションフィルムの表面でのダイレクタおよび偏光子の偏光方向は互いに30〜60°の角度で配向する。
本発明は、さらに負のリタデーションフィルムを含む補償板または液晶ディスプレイまたは本発明の負のリタデーションフィルムおよび直線偏光子の組み合わせに関する。
本発明の負のリタデーションフィルムは、短いピッチのらせんねじれ重合材料または架橋LC材料を含む。好ましくは、負のリターダーは、UV範囲に反射する重合コレステリックLC(CLC)材料を含む負のCプレートリタデーションフィルムであり、UV−CLCフィルムまたは高度にねじれたAプレートとして知られている。UV−CLCフィルムまたは高度にねじれたAプレートフィルムおよびその製造は、一般的にたとえばGB2,315,072、WO01/20393およびWO01/20394に記載されている。
第一の好ましい態様は、CLC材料のらせんピッチが200nm以下の重合CLC材料を含む負の複屈折リターダーに関する。
従来技術で記載されているように製造された典型的なUV−CLCフィルムのフィルム厚さは製造上の交差内で約2%のオーダーで変化しうることが見られた。
さらに図1に図式的に示した組立品の、UV−CLCフィルム(10)の上面(11)でのLCダイレクタの配向を、種々のフィルム厚さおよびピッチの値で計算した。その結果、上面(11)でのLCダイレクタが下面(12)でのLCダイレクタに垂直であるとき、UV−CLCフィルムの透過率が最も高いことが見いだされた。
上面および下面LCダイレクタの配向は、ピッチおよび/またはUV−CLCフィルムの厚さを変化させることで制御することができる。上面および下面LCダイレクタによって形成される角度は、UV−CLCフィルムのCLC材料のツィスト角度φに等しく、CLC材料のらせんピッチpおよびフィルム厚さdによって式
φ=360°d/p
で得られる。
従って、UV−CLCフィルムのピッチおよびフィルム厚さは好ましくは、CLC材料のツィスト角度φが180°または360°の倍数となるように選択される。
UV−CLCフィルムの表面ダイレクタおよびそれぞれ隣接する偏光子の偏光方向間の角度は、特に好ましくは、35〜55°、特に40〜50°、特に好ましくは45°である。
シミュレーションが観察された効果を再現することを確かめるために偏光子に対して回転する交差線形偏光子(21、22)間のUV−CLCフィルム(10)を含む図1に図式的に示された組立品に対して計算をした。その結果、CLCフィルムの回転時には、厚みの変化によって作り出されるむら効果は、UV−CLCフィルムを下面(12)でのLCダイレクタが下偏光子(22)に対して45°に配向するように配置するとき、最小化され、実質的に消えることが見いだされた。
−重合または架橋キラルネマティックまたはコレステリックLC材料を含む負のリタデーションフィルム、
−負のリタデーションフィルムのCLC材料のらせんピッチが>50nm〜200nm、非常に好ましくは、55〜175nm、最も好ましくは55〜<100nm、
−負のリタデーションフィルムの厚みが、1〜4μm、好ましくは2〜3.5μm、
−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50〜400nm、好ましくは100〜250nm、
である。
−互いに向かい合う面を有する二つの透明基板によって形成される液晶(LC)セル、二つの透明基板の少なくとも1つの内側に与えられ、配向層に光学的に重ね合わされた電極層および電場をかけることによって少なくとも二つの異なる状態に切り替え可能な2つの透明基板間に存在するLC媒体、
−LCセルの片側での第一の線形偏光子、
−第1の線形偏光子に向かい合うLCセルの側での第二の線形偏光子、
− LCセルと第1の偏光子の間および/またはLCセルと第2の偏光子間に位置付けられる1種または2種以上の負のリタデーションフィルム。
上記成分は、別々にまた、積み重ねても、互いの上部に取り付けても、互いの上部に被覆しても、または接着層によって結合することもできる。ここでは、負のリタデーションフィルムの少なくとも1つが、本発明のフィルムおよび/または上述または以下に記載の偏光子に対して配向されたフィルムである。
非常に好ましくは、LCDは、垂直配向(VA)、マルチドメインVA(MVA)またはパターン化VA (PVA)方式である。これらのタイプのディスプレイは、一般に本技術分野では知られている。
特に好ましくは、VA、MVA、PVA、OCBおよびパイセルディスプレイである。
例1−減少したピッチ負のUV−CLCリターダー
ベレマンマトリックス法を用いるシミュレーションを種々のUV−CLCフィルムのフィルム厚さ変化の交差偏光子間のUV−CLCフィルムの透過光強度への効果を調べるために行った。
シミュレーションは、互いに垂直な偏光軸を有する上線形偏光子(21)および下線形偏光子(22)間に挟まれた上面(11)および下面(12)を有するUV−CLCフィルム(10)を含む図1に示した組立品に対して行った。
図2は、フィルム厚みに透過光強度が周期的変化することを示し、UV−CLCフィルムの明るい領域および暗い領域に相当する、。UV−CLCフィルムのピッチの変化がむらの明るい領域および暗い領域の強度に驚くほどに大きな影響を有することもまた見ることができる。
図2に示した例1からのデータを用いることによって、本発明のUV−CLCフィルム(a)〜(d)および従来技術のUV−CLCフィルム(e)〜(f)の上面でのLCダイレクタの配向をそれぞれのフィルム厚みおよびコレステリックピッチを図1で例示した組立品で計算した。
UV−CLCフィルム(a)〜(f)を光学顕微鏡で観察すると、フィルムが偏光子に対して回転するとき、明るい領域が暗くなり、驚くことに暗い領域が暗いままであることを見ることができる。
140nmのピッチを有する本発明のUV−CLCフィルム(a)の減少したピッチおよびサンプルの最適な配向の組み合わせを図5に示し、下面は、下偏光子に対して0°(a0)、22°(a22)、45°(a45)および67°(a67)の角度で配向する。
Claims (10)
- らせんねじれ構造および平面配向を有する重合液晶(LC)材料を含む負の複屈折リタデーションフィルムであって、前記LC材料のらせんピッチが200nm以下である、前記フィルムおよび線形偏光子からなる積層体であって、偏光子に面するリタデーションフィルムの表面でのダイレクタおよび偏光子の偏光方向が、互いに30〜60°の角度で配向する、前記積層体。
- らせんピッチが>50nm〜200nmである、請求項1に記載の積層体。
- らせんピッチが55nm〜175nmである、請求項2に記載の積層体。
- 重合LC材料が重合もしくは架橋キラルネマティックまたはコレステリックLC材料である、請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
- 一つの面でのLCダイレクタが反対面のLCダイレクタに対し平行または逆平行である、請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
- 角度が45°である、請求項1〜5のいずれかに記載の積層体。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の積層体の、電気光学ディスプレイまたは液晶ディスプレイにおける補償板としての使用。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の積層体を含む補償板。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の積層体を含む液晶ディスプレイ。
- VA(垂直配向)、MVA(マルチドメイン垂直配向)、PVA (パターン化垂直配向)、ECB(電界制御複屈折)、TN(ツィストネマチック)、HTN(高ツィストネマチック) またはSTN(スーパーツィストネマチック)方式ディスプレイであることを特徴とする、請求項9に記載の液晶ディスプレイ。
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