JP4518949B2 - ベンドモードの補償液晶ディスプレイ - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、ベンドモードの補償液晶ディスプレイおよびベンドモードのＬＣＤに用いる補償板に関する。
本発明は、ベンドモードの補償液晶ディスプレイおよびベンドモードのＬＣＤに用いる補償板に関する。
背景および従来技術
ＯＣＢ（光学補償ベンド）の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、複屈折効果に基くものであり、ベンド構造の液晶（ＬＣ）層を含む。ベンドセルは、パイセルとしても知られているが、P. Bos らによる SID 83 Digest, 30 (1983)に電気的に制御可能な半波長プレートとして初めて提案されている一方、ディスプレイのＯＣＢモードは、Y. Yamaguchi, T. MiyashitaおよびT. Uchida, SID 93 Digest, 277 (1993)の文献に続き、T. Miyashitaらによるinter alia, Proc. Eurodisplay, 149 (1993), J.Appl.Phys. 34, L177 (1995), SID 95 Digest, 797 (1995), および C.-L. Kuo らによる, SID 94 Digest, 927 (1994)に記載されている。ＯＣＢセルは、典型的にはベンド配向を有するＬＣセルおよび正の誘電異方性Δεを有するＬＣ媒体を含む。さらにＯＣＢディスプレイは上記文献に記載されているように暗い状態のときベンドセルによって光の漏れを取り除く１種または２種以上の複屈折光学リタデーションフィルムを含む。ＯＣＢディスプレイは、たとえばツイストネマティック（ＴＮ）セルに基づく従来のＬＣディスプレイよりも広い視野角および短いスイッチング時間といったいくつかの利点をもたらす。したがって、それらはＬＣＤテレビなどのビデオレート用途の候補となっている。テレビ用途は大きなディスプレイ領域が必要となり、それ故広い視野角が必要となる。
通常、ＯＣＢモードディスプレイは軸上のコントラストと広い視野角の両方を提供するために光学補償フィルムを必要とする。
ＯＣＢ（光学補償ベンド）の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、複屈折効果に基くものであり、ベンド構造の液晶（ＬＣ）層を含む。ベンドセルは、パイセルとしても知られているが、P. Bos らによる SID 83 Digest, 30 (1983)に電気的に制御可能な半波長プレートとして初めて提案されている一方、ディスプレイのＯＣＢモードは、Y. Yamaguchi, T. MiyashitaおよびT. Uchida, SID 93 Digest, 277 (1993)の文献に続き、T. Miyashitaらによるinter alia, Proc. Eurodisplay, 149 (1993), J.Appl.Phys. 34, L177 (1995), SID 95 Digest, 797 (1995), および C.-L. Kuo らによる, SID 94 Digest, 927 (1994)に記載されている。ＯＣＢセルは、典型的にはベンド配向を有するＬＣセルおよび正の誘電異方性Δεを有するＬＣ媒体を含む。さらにＯＣＢディスプレイは上記文献に記載されているように暗い状態のときベンドセルによって光の漏れを取り除く１種または２種以上の複屈折光学リタデーションフィルムを含む。ＯＣＢディスプレイは、たとえばツイストネマティック（ＴＮ）セルに基づく従来のＬＣディスプレイよりも広い視野角および短いスイッチング時間といったいくつかの利点をもたらす。したがって、それらはＬＣＤテレビなどのビデオレート用途の候補となっている。テレビ用途は大きなディスプレイ領域が必要となり、それ故広い視野角が必要となる。
通常、ＯＣＢモードディスプレイは軸上のコントラストと広い視野角の両方を提供するために光学補償フィルムを必要とする。
重合ＬＣ材料を含む補償板は、従来技術で提案されている。たとえば、P. Van de Witteらによる SID 97, pp. 687-690および米国特許第5,619,352号は、ＴＮ−ＬＣＤの視野角補償についてＡプレート、ＯプレートおよびＣプレート対称およびそれらの組み合わせを有する補償板が開示され、ここでは、補償フィルムは、スプレイまたは平面配向を有する重合カラミティック（calamitic）ＬＣ材料を含んでもよい。ＷＯ01/20393は、ＬＣＤの視野角補償についてＡプレート、Ｏプレートおよび負のＣプレート対称を有するスプレイ、平面および高度にツイストした重合ＬＣフィルムの組み合わせを開示している。しかしながら、これらの補償板は、ＯＣＢ型のＬＣＤに用いると十分な性能を表さず、特に十分でない視野角補償を与えることがわかっている。
K. VermeirschらによるIDRC 2000、ポスター56Aは、ＯＣＢセルに垂直に配向した逆平行配向、スプレイおよび平面補償板の組み合わせを含む補償ＯＣＢ−ＬＣＤを開示しているが、この組み合わせは、狭い視野角をもたらすだけである。
ＵＳ2002/0063828は、ＬＣＤに用いるディスコティック（discotic）ＬＣ材料から作られた光学補償フィルムを開示している。しかし、ディスコティック補償板およびカラミティックＬＣ間の散乱のミスマッチが着色をもたらす。
ＵＳ2002/0063828は、ＬＣＤに用いるディスコティック（discotic）ＬＣ材料から作られた光学補償フィルムを開示している。しかし、ディスコティック補償板およびカラミティックＬＣ間の散乱のミスマッチが着色をもたらす。
本発明の目的の一つは、ＬＣＤの光学性能、特に広い視野角でのコントラストを改善し、製造が容易であって大規模でも経済的に製造可能なＯＣＢまたはパイセルモードのＬＣＤの補償板を提供することである。
本発明の他の目的は、本発明の補償板の有利な使用を提供することである。
本発明の他の目的は、本発明の補償板の有利な使用を提供することである。
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野角といった有利な性能を示す本発明の補償板を含むＯＣＢおよびパイセルＬＣＤに関する。
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかである。
上記目的は、本発明の補償板およびＬＣＤを提供することによって達成することができる。
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかである。
上記目的は、本発明の補償板およびＬＣＤを提供することによって達成することができる。
用語の定義
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与えられる。
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示す自己支持フィルム、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。
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与えられる。
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示す自己支持フィルム、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「液晶またはメソゲン材料」または「液晶またはメソゲン化合物」は、１種または２種以上の棒状、板状、または円板状のメソゲン基、すなわち液晶相挙動をもたらし得る基を含む材料または化合物を示すだろう。棒状または板状基を有する液晶化合物はまた、当該技術分野では、「カラミティック」液晶として知られている。円板状基を有する液晶化合物はまた、当該技術分野では「ディスコティック」液晶として知られている。メソゲン基を含む化合物または材料は、必ずしもそれ自身液晶相を示さなければならないわけではない。他の化合物との混合物においてのみ、あるいはメソゲン化合物または材料あるいはそれらの混合物を重合したとき、液晶相挙動を示すこともまた可能である。
簡単にするために、用語「液晶材料」はこれ以降、液晶材料およびメソゲン材料の両方に用いられ、用語「メソゲン」は、材料のメソゲン基に用いられる。
用語「ダイレクタ（director）」は、従来技術では知られており、液晶材料においてメソゲンの（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「ダイレクタ（director）」は、従来技術では知られており、液晶材料においてメソゲンの（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「平面構造」または「平面配向」は、光軸がフィルム面に実質的に平行なフィルムを意味する。
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。
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。
用語「スプレイ構造」または「スプレイ配向」は、上で定義したようにチルト配向を意味し、ここではさらにチルト角がフィルム面に垂直な方向に０〜９０°の範囲で単調に変化し、好ましくは、最小値から最大値へと変化する。
スプレイフィルムのチルト角とはこれ以降、他に記載がない限り、平均チルト角θaveとして与えられる。
平均チルト角θaveは以下で定義される。
ここで、θ’（ｄ’）は、フィルム間の厚みｄ’での局所的なチルト角であり、ｄはフィルムの全厚みである。
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。
平均チルト角θaveは以下で定義される。
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「らせんねじれ構造」は、１種または２種以上の液晶材料の層を含むフィルムに関し、ここでは、メソゲンは分子下層内で好ましい方向に主分子軸で配向し、異なる下層でのかかる好ましい配向方向は、らせん軸に角度φで傾斜する。用語「平面配向を有するらせんねじれ構造」は、上述のようにらせんねじれ構造を有するフィルムを意味し、ここでは、らせん軸は、実質的にフィルム面に垂直、すなわち実質的にフィルム法線に平行である。
用語「Ａプレート」は、層の平面に平行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。
用語「Ｃプレート」は、層の平面に垂直な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。
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。
単一配向の光学的単軸正複屈折液晶材料を含むＡ−、Ｃ−およびＯ−プレートでは、フィルムの光軸は、通常でない軸のダイレクションによって与えられる。
用語「Ｃプレート」は、層の平面に垂直な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。
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。
単一配向の光学的単軸正複屈折液晶材料を含むＡ−、Ｃ−およびＯ−プレートでは、フィルムの光軸は、通常でない軸のダイレクションによって与えられる。
正の複屈折を有する光学的単軸複屈折材料を含むＡプレートまたはＣプレートもまた、「＋Ａ／Ｃプレート」または「正のＡ／Ｃプレート」と表す。負の複屈折を有する光学的単軸複屈折材料のフィルムを含むＡプレートまたはＣプレートもまた、「−Ａ／Ｃプレート」または「負のＡ／Ｃプレート」と表す。
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。
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。
本発明の透過型または半透過型（transflective）ＬＣＤは、好ましくはＬＣ層および複屈折層の反対側に配置された偏光子およびアナライザーを含む。
偏光子およびアナライザーは、本明細書では、まとめて「偏光子」と表す。
偏光子およびアナライザーは、本明細書では、まとめて「偏光子」と表す。
発明の要約
本発明はベンドモード、特に光学補償ベンド（ＯＣＢ）またはパイセルモードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用する補償板に関し、前記補償板は、
−実質的にフィルム面に平行な通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ａプレート）、
−フィルム面に対し、０°〜９０°の角度θで傾く通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ｏプレート）、および
−実質的にフィルム面に垂直な光学軸を有し、フィルム面に平行な方向の屈折率よりも小さいフィルム面に垂直な方向の屈折率を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（負のＣプレート）、
を含むことを特徴とする。
本発明はベンドモード、特に光学補償ベンド（ＯＣＢ）またはパイセルモードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用する補償板に関し、前記補償板は、
−実質的にフィルム面に平行な通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ａプレート）、
−フィルム面に対し、０°〜９０°の角度θで傾く通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ｏプレート）、および
−実質的にフィルム面に垂直な光学軸を有し、フィルム面に平行な方向の屈折率よりも小さいフィルム面に垂直な方向の屈折率を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（負のＣプレート）、
を含むことを特徴とする。
本発明は、さらに本明細書に記載の本発明の少なくとも一つの補償板、好ましくは、ＬＣＤの切替可能はＬＣセルの両側に少なくとも一つの補償板を含む、ＯＣＢモードまたはパイセルモードのＬＣＤに関する。
本発明は、さらに少なくとも一つが入射光を透過する二つの面平行電極間にベンド配向および正の誘電異方性Δεを有するＬＣ媒体の層を有する切替可能なＬＣセルおよび少なくとも一つの偏光子またはＬＣ層および電極を挟む二つの偏光子を含むＬＣＤに関し、ＬＣＤは、本明細書に記載の本発明の補償板を少なくとも一つＬＣセルの両側に含むことを特徴とする。
本発明は、さらに少なくとも一つが入射光を透過する二つの面平行電極間にベンド配向および正の誘電異方性Δεを有するＬＣ媒体の層を有する切替可能なＬＣセルおよび少なくとも一つの偏光子またはＬＣ層および電極を挟む二つの偏光子を含むＬＣＤに関し、ＬＣＤは、本明細書に記載の本発明の補償板を少なくとも一つＬＣセルの両側に含むことを特徴とする。
発明の詳細な説明
本発明の補償板は、改善された色度を有する良好な視野角性能を与える個々の補償フィルム、好ましくは、カラミティックＲＭから作られる特定の組み合わせを含む。これらのフィルムの特定の組み合わせは、ＯＣＢセルの軸上および軸外両方のリタデーションを打ち消し、偏光子の光の漏れを補償する。
本発明の補償板は、改善された色度を有する良好な視野角性能を与える個々の補償フィルム、好ましくは、カラミティックＲＭから作られる特定の組み合わせを含む。これらのフィルムの特定の組み合わせは、ＯＣＢセルの軸上および軸外両方のリタデーションを打ち消し、偏光子の光の漏れを補償する。
本発明の補償板の一つの利点は、ＯＣＢセルに平行な四分円にのみスプレイ領域を有することである。その一方、たとえばK. VermeirschらによるIDRC 2000、ポスター56Aに記載の従来技術の補償板は、各方位角の四分円にスプレイ領域（ＬＣまたはＲＭ）を有するカラミティックフィルムを用いる。
本発明の補償板の他の利点は、典型的なＯＣＢディスプレイセルに用いるカラミティックＬＣ混合物に似た散乱を有する、カラミティックＲＭのスプレイおよび平面フィルムの組み合わせを用いることによって、ＯＣＢディスプレイセルでのスプレイ領域がうち消される。その一方で、たとえばＵＳ2002/0063828に記載された補償板は、ディスプレイセルでのカラミティックＬＣの散乱のミスマッチを示す、ディスコティックＬＣ材料から作られる補償フィルムを用いており、そのため望ましくない着色をもたらす。
本発明のフィルムの組み合わせは、偏光子の光の漏れおよび暗い状態でのＯＣＢディスプレイセルのＬＣのリタデーションの両方を補償する。
本発明のフィルムの組み合わせは、偏光子の光の漏れおよび暗い状態でのＯＣＢディスプレイセルのＬＣのリタデーションの両方を補償する。
本発明の補償板は、１または２以上の、好ましくは１または２のＡプレート、非常に好ましくは正のＡプレート、１または２以上の、好ましくは１のＯプレート、好ましくは正のＯプレートおよび１または２以上の、好ましくは１の負のＣプレートをＬＣセルの両側に含む。
Ａプレートリターダーとして用いるのに適する光学フィルムは、従来技術で知られており、たとえば、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）フィルムなどの単軸延伸ポリマーフィルムである。
Ｏプレートリターダーとして用いるのに適する光学フィルムは、従来技術で知られており、たとえば、薄膜の斜めの蒸着によって得ることができ、たとえば、米国特許第5,196,953号およびWO 96/10773に記載されているＴａ２Ｏ５などの無機材料である。WO 96/10770に記載のように、斜めに積層したＳｉＯの配向層で任意に被覆した基板にネマティック相のＬＣ材料を塗布し、ＬＣ材料が自然にチルトスメクティックＣ構造を選択するように材料のスメクティックＣ相へと温度を下げ、ＬＣ材料の重合によってチルト構造を固定することによって、スメクティックＡまたはＣ相および高温でネマティック相を有する重合可能なＬＣ材料から作られた、ＬＣフィルムを、Ｏプレートとして用いることもまた可能である。
Ｏプレートリターダーとして用いるのに適する光学フィルムは、従来技術で知られており、たとえば、薄膜の斜めの蒸着によって得ることができ、たとえば、米国特許第5,196,953号およびWO 96/10773に記載されているＴａ２Ｏ５などの無機材料である。WO 96/10770に記載のように、斜めに積層したＳｉＯの配向層で任意に被覆した基板にネマティック相のＬＣ材料を塗布し、ＬＣ材料が自然にチルトスメクティックＣ構造を選択するように材料のスメクティックＣ相へと温度を下げ、ＬＣ材料の重合によってチルト構造を固定することによって、スメクティックＡまたはＣ相および高温でネマティック相を有する重合可能なＬＣ材料から作られた、ＬＣフィルムを、Ｏプレートとして用いることもまた可能である。
負のＣプレートリターダーとして用いるのに適する光学フィルムは、たとえば延伸、またはたとえば米国特許第4,701,028号に記載のＤＡＣまたはＴＡＣなどの単軸圧縮プラスチックフィルム、たとえば米国特許第5,196,953号に記載の物理蒸着によって得られる無機薄膜、またはたとえば米国特許第5,480,964号および米国特許第5,395,918号に記載の負の複屈折ポリイミドフィルムなどである。
特に好ましくは、重合または架橋ＬＣ材料で作られたＡ、ＯおよびＣプレートである。
特に好ましくは、重合または架橋ＬＣ材料で作られたＡ、ＯおよびＣプレートである。
Ａプレートリタデーションフィルムは、好ましくは、たとえばWO 98/04651に記載の平面構造を有する重合ＬＣ材料を含み、その全開示は参照により組み込まれる。
チルトまたはスプレイＯプレートリターダーは、好ましくはチルトまたはスプレイ構造を有する重合液晶材料を含み、たとえば米国特許第5,619,352号、WO 97/44409、WO 97/44702、WO 97/44703またはWO 98/12584に記載されており、全開示は参照により組み込まれる。
チルトまたはスプレイＯプレートリターダーは、好ましくはチルトまたはスプレイ構造を有する重合液晶材料を含み、たとえば米国特許第5,619,352号、WO 97/44409、WO 97/44702、WO 97/44703またはWO 98/12584に記載されており、全開示は参照により組み込まれる。
負のＣプレートリターダーとして、好ましくは重合キラルＬＣ、特に短いピッチおよびＵＶ範囲に反射を有するコレステリックＬＣ（ＣＬＣ）材料を含むフィルムを用い、たとえば英国特許第2,315,072号、WO 01/20393および WO 01/20394に記載のＵＶＣＬＣフィルムまたは高度にねじれたＡプレートなどがあり、全開示は参照により組み込まれる。これらの文献に記載されたＵＶＣＬＣフィルムは、フィルム面に垂直に配向した通常でない軸を有さないが、負のＣプレートの光学的特性を有する。
特に好ましくは以下の態様である。
−補償板はチルト角がフィルム面に垂直な方向で異なるＯプレート（スプレイＯプレート）を含み、
−補償板は一つのＯプレートを含み、
−補償板は二つのＡプレートを含み、
−補償板は一つの負のＣプレートを含み、
−補償板は、Ａプレートの一つが切替可能はＬＣセルから離れて面する補償板の片側に位置するようにディスプレイ内で配置されている。このＡプレートは、以下「外側Ａプレート」で表し、他のＡプレートは、これ以降「内側Ａプレート」で表す、
−一つの補償板が、個々のＡ、ＯおよびＣプレートの積み重ねが両補償板中にＬＣセルに対して対照であるようにディスプレイの切替可能なＬＣセルの両側に配置され、
−補償板はチルト角がフィルム面に垂直な方向で異なるＯプレート（スプレイＯプレート）を含み、
−補償板は一つのＯプレートを含み、
−補償板は二つのＡプレートを含み、
−補償板は一つの負のＣプレートを含み、
−補償板は、Ａプレートの一つが切替可能はＬＣセルから離れて面する補償板の片側に位置するようにディスプレイ内で配置されている。このＡプレートは、以下「外側Ａプレート」で表し、他のＡプレートは、これ以降「内側Ａプレート」で表す、
−一つの補償板が、個々のＡ、ＯおよびＣプレートの積み重ねが両補償板中にＬＣセルに対して対照であるようにディスプレイの切替可能なＬＣセルの両側に配置され、
−Ａプレート、Ｏプレートおよび／またはＣプレートは、重合または架橋ＬＣ材料を含み、
−Ａプレートは、平面配向の重合または架橋アキラルＬＣ材料を含み、
−Ｏプレートは、チルトまたはスプレイ配向の重合または架橋アキラルＬＣ材料を含み、
−負のＣプレートは、可視光範囲より低い反射波長を有するらせんねじれ構造および平面配向を有する重合または架橋コレステリックＬＣ（ＣＬＣ）を含み、
−負のリタデーションフィルムのＣＬＣ材料のらせんピッチは２５０ｎｍよりも小さく、
−外側Ａプレートの厚みは、０．３〜２μｍ、好ましくは、０．６〜１．２μｍであり、
−内側Ａプレートの厚みは、０．５〜２μｍ、好ましくは、０．７〜１．３μｍであり、
−Ｏプレートの厚みは、０．５〜２．５μｍ、好ましくは、０．７〜１．５μｍであり、
−負のＣプレートの厚みは、２〜５μｍ、好ましくは、３．５〜４．５μｍである。
−Ａプレートは、平面配向の重合または架橋アキラルＬＣ材料を含み、
−Ｏプレートは、チルトまたはスプレイ配向の重合または架橋アキラルＬＣ材料を含み、
−負のＣプレートは、可視光範囲より低い反射波長を有するらせんねじれ構造および平面配向を有する重合または架橋コレステリックＬＣ（ＣＬＣ）を含み、
−負のリタデーションフィルムのＣＬＣ材料のらせんピッチは２５０ｎｍよりも小さく、
−外側Ａプレートの厚みは、０．３〜２μｍ、好ましくは、０．６〜１．２μｍであり、
−内側Ａプレートの厚みは、０．５〜２μｍ、好ましくは、０．７〜１．３μｍであり、
−Ｏプレートの厚みは、０．５〜２．５μｍ、好ましくは、０．７〜１．５μｍであり、
−負のＣプレートの厚みは、２〜５μｍ、好ましくは、３．５〜４．５μｍである。
好ましくは、補償板の個々のＡ、ＯおよびＣプレートの光学リタデーションは、以下の式を満たすものから選択される。
ｄＡ・ΔｎＡ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１１５±０．１、好ましくは０．１１５±０．０５、非常に好ましくは０．１１５±０．０１５
ｄＯ・ΔｎＯ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１２９±０．１、好ましくは０．１２９±０．０５、非常に好ましくは０．１２９±０．０２０
ｄＣ・ΔｎＣ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．２４５±０．２、好ましくは０．２４５±０．１、非常に好ましくは０．２４５±０．０５
式中、ｄは、層厚またはフィルム厚、Δｎは、複屈折、ｄＡ・ΔｎＡはＡプレートのリタデーションであり、好ましくは内側Ａプレートに関し、ｄＯ・ΔｎＯは、Ｏプレートのリタデーションであり、ｄＣ・ΔｎＣは負のＣプレートのリタデーションであり、ｄＬＣ・ΔｎＬＣはディスプレイの切替可能なＬＣセルのリタデーションである。
ｄＡ・ΔｎＡ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１１５±０．１、好ましくは０．１１５±０．０５、非常に好ましくは０．１１５±０．０１５
ｄＯ・ΔｎＯ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１２９±０．１、好ましくは０．１２９±０．０５、非常に好ましくは０．１２９±０．０２０
ｄＣ・ΔｎＣ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．２４５±０．２、好ましくは０．２４５±０．１、非常に好ましくは０．２４５±０．０５
式中、ｄは、層厚またはフィルム厚、Δｎは、複屈折、ｄＡ・ΔｎＡはＡプレートのリタデーションであり、好ましくは内側Ａプレートに関し、ｄＯ・ΔｎＯは、Ｏプレートのリタデーションであり、ｄＣ・ΔｎＣは負のＣプレートのリタデーションであり、ｄＬＣ・ΔｎＬＣはディスプレイの切替可能なＬＣセルのリタデーションである。
外側Ａプレートの光学リタデーションｄＡ・ΔｎＡは、好ましくは７０〜１１０ｎｍであり、非常に好ましくは８０〜１００ｎｍであり、最も好ましくはおよそ９０ｎｍであり、ここでｄは、フィルム厚、Δｎは、複屈折である。
−Ｃプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは１５０〜３００ｎｍであり、非常に好ましくは２１０〜２６０ｎｍである。
Ｏプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは６０〜２３０ｎｍであり、非常に好ましくは１００〜１４０ｎｍである。
内側Ａプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは５０〜２００ｎｍであり、非常に好ましくは９０〜１３０ｎｍである。
−Ｃプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは１５０〜３００ｎｍであり、非常に好ましくは２１０〜２６０ｎｍである。
Ｏプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは６０〜２３０ｎｍであり、非常に好ましくは１００〜１４０ｎｍである。
内側Ａプレートの光学リタデーションｄ・Δｎは、およそ５μｍのＬＣセルの厚みに対し、好ましくは５０〜２００ｎｍであり、非常に好ましくは９０〜１３０ｎｍである。
図１は、切替可能なＬＣセル（９）の両側に４つの個々の補償フィルム、好ましくは、二つの平面Ａプレート（１、８）および（４、５）、好ましくはスプレイＯプレートである一つのＯプレート（３、６）および一つの負のＣプレート（２、７）を含むカラミティックＬＣフィルムを有する本発明の好ましい態様の補償板を含むＯＣＢディスプレイを例示的に表したものである。ＬＣセルおよび補償板は二つの直線偏光子（１０、１１）によって挟まれている。
外側平面Ａプレート（１、８）は、より簡素でより低い性能の補償板をつくるために任意に取り除くこともできる。他のＡ、ＯおよびＣプレートは、すべて良好な視野角を達成するために必要である。
フィルムは、垂直入射に対し対称な視野角を維持するためにフィルム１＝８、２＝７、３＝６、４＝５であるようにディスプレイのＬＣセルに対し対称の構造を維持するのが好ましい。
フィルムは、垂直入射に対し対称な視野角を維持するためにフィルム１＝８、２＝７、３＝６、４＝５であるようにディスプレイのＬＣセルに対し対称の構造を維持するのが好ましい。
負のＣプレート（２、７）および外側平面Ａプレート（１、８）は類似の光学性能を有する単一の２軸フィルムへと一体化することができる。しかしながら、他のフィルムおよび／またはＬＣセルで類似の散乱を有するカラミティックＬＣ材料の使用を可能とするためには、これらのフィルムは、好ましくは別々の１軸のリターダーとして維持される。
本発明の可能であって好ましい補償板のすべての構造では、外側平面Ａプレート（１、８）は、好ましくは偏光子透過方向に沿って光軸を有する偏光子（１０、１１）に隣接する。
スプレイＯプレート（３、６）は、図１に示すように好ましくはＬＣセルの隣接する表面でＬＣ分子の配向に逆平行に配向する。内側平面Ａプレート（４、５）は、図１に示すように好ましくはＬＣセルの隣接する表面でＬＣ分子およびスプレイフィルムに垂直に配向する。
本発明の可能であって好ましい補償板のすべての構造では、外側平面Ａプレート（１、８）は、好ましくは偏光子透過方向に沿って光軸を有する偏光子（１０、１１）に隣接する。
スプレイＯプレート（３、６）は、図１に示すように好ましくはＬＣセルの隣接する表面でＬＣ分子の配向に逆平行に配向する。内側平面Ａプレート（４、５）は、図１に示すように好ましくはＬＣセルの隣接する表面でＬＣ分子およびスプレイフィルムに垂直に配向する。
さらに本発明の補償板での個々のフィルムの好ましい構造を表１に示す。そこでは、ＬＣは、液晶セルを、Ｏは、チルトまたはスプレイＯプレートを、Ａは、平面Ａプレートを、および−Ｃは、負のＣプレートを表す。ＯプレートがスプレイＯプレートであるとき、矢印は増加するチルト角の好ましい方向を表す。
簡単にするために、表１では偏光子は省略するが、実用化するディスプレイは表１に示す積層を挟む一対の偏光子をさらに含む。
表１に示した積層構成では、単一のリターダー成分を、対称に配置し、したがって両側から入射光が積層に入る。
本発明の補償板および表１に示された積層における単一のＡ、ＯおよびＣプレートは、互いに直接積層することができるかまたはたとえばＴＡＣフィルムのような透明中間フィルムによって分離することができる。
簡単にするために、表１では偏光子は省略するが、実用化するディスプレイは表１に示す積層を挟む一対の偏光子をさらに含む。
表１に示した積層構成では、単一のリターダー成分を、対称に配置し、したがって両側から入射光が積層に入る。
本発明の補償板および表１に示された積層における単一のＡ、ＯおよびＣプレートは、互いに直接積層することができるかまたはたとえばＴＡＣフィルムのような透明中間フィルムによって分離することができる。
表１に示した積層では、外側Ａプレートもまた省略してもよい。
表１ 本発明のディスプレイにおける好ましい補償板積層
表１ 本発明のディスプレイにおける好ましい補償板積層
構造１が特に好ましい。
本発明の好ましい態様では、補償板の個々のＡ、ＯおよびＣプレートは、重合ＬＣ材料を含み、その光学散乱（複屈折の波長依存）は、切替可能なディスプレイセルのＬＣ材料の散乱に適合する。
本発明の好ましい態様では、補償板の個々のＡ、ＯおよびＣプレートは、重合ＬＣ材料を含み、その光学散乱（複屈折の波長依存）は、切替可能なディスプレイセルのＬＣ材料の散乱に適合する。
たとえば、図２は、複屈折波長散乱Δｎ（λ）／Δｎ（５５０ｎｍ）を示し、ここでΔｎ（λ）は、波長λでの複屈折Δｎであり、Δｎ（５５０ｎｍ）は、５５０ｎｍでの複屈折であり、高い（Ａ）散乱および中間（Ｂ）散乱を有するＯＣＢディスプレイ用途の従来のＬＣ媒体および典型的な重合ＬＣフィルム（Ｃ）を示す。
図３は、構造１の補償板と一体化したＯＣＢセルのＬＣ媒体（Ａ）および（Ｂ）および重合ＬＣフィルム（Ｃ）と似た散乱を有するＬＣ媒体の印可電圧に対する軸上の着色を示す。最適な軸上の収色性のために、図３は、セルでのＬＣの波長散乱が重合ＬＣフィルムに適合しなければならないことを示す。
本発明のＬＣＤは、偏光子、または補償フィルムまたはリタデーションフィルム、たとえば１種または２種以上の４分の１波長リタデーションフィルム（ＱＷＦ、λ/４フィルム）または半波長リタデーションフィルム（ＨＷＦ、λ／２フィルム）、正または負のＡ、Ｏまたはツイスト、ホメオトロピック、平面、チルトまたはスプレイ構造のＣプレートまたはリタデーションフィルムといった、１種または２種以上のさらなる光学成分を含んでもよい。特に好ましくは、重合または架橋ＬＣ材料を含む光学フィルムである。ホメオトロピックＬＣフィルムは、たとえばWO 98/00475に記載されている。
本発明のＬＣＤは、偏光子、または補償フィルムまたはリタデーションフィルム、たとえば１種または２種以上の４分の１波長リタデーションフィルム（ＱＷＦ、λ/４フィルム）または半波長リタデーションフィルム（ＨＷＦ、λ／２フィルム）、正または負のＡ、Ｏまたはツイスト、ホメオトロピック、平面、チルトまたはスプレイ構造のＣプレートまたはリタデーションフィルムといった、１種または２種以上のさらなる光学成分を含んでもよい。特に好ましくは、重合または架橋ＬＣ材料を含む光学フィルムである。ホメオトロピックＬＣフィルムは、たとえばWO 98/00475に記載されている。
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または第１の線形偏光子の側面に向かい合うＬＣセルの側面に反射層などの光源を含んでもよい。ＬＣセルの片側に反射層を有する反射型ディスプレイの場合、第２の線形偏光子は省略することができる。
本発明の負のおよび正のリターダーならびに補償板のＡ、ＯおよびＣプレートは、好ましくは、重合可能なＬＣ材料からそのまま重合することにより作製する。好ましい作製方法では重合可能なＬＣ材料は、基板上に被覆し、所望の配向に配向し、続けてたとえば、WO 01/20394、英国特許第2,315,072号またはWO 98/04651に記載の熱または化学線にさらすことによって重合する。
代わりに、基板に塗布した予め合成されたＬＣポリマーからリタデーションフィルムを作製することもでき、その際の温度は、たとえば、そのガラス転移温度またはその融点より大きい温度であり、あるいは、たとえば有機溶媒のような溶液からの場合には、所望の配向に配向させ、たとえば、溶媒を蒸発させるかＬＣポリマーのガラス温度または融点以下に冷却することにより凝固させる。たとえば、大気温度よりも高いガラス温度を有するＬＣポリマーを用いる場合、溶媒の蒸発または冷却によって、固体ＬＣポリマーフィルムが残る。たとえば、高い融点のＬＣポリマーを用いる場合、ＬＣポリマーは冷却時に凝固する基板上の融解物として塗布することができる。ＬＣ側鎖ポリマーまたはＬＣ主鎖ポリマーを用いることができ、好ましくはＬＣ側鎖ポリマーである。ＬＣポリマーは、好ましくは、ガラス転移温度または融点がリターダーの作動温度よりもはるかに高いようなものを選択すべきである。たとえば、側面にメソゲン側鎖が結合している、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側鎖ポリマーを用いることができる。ＬＣポリマーはまた、永久に配向を固定するために溶媒の蒸発後または蒸発中に架橋することができる反応性基を有する側鎖を含むこともできる。ＬＣポリマーはまた、基板に塗布後、配向を改善するために機械的または熱処理を施すこともできる。上記方法および適する材料は、当業者には知られている。
本発明の補償板は、とくに従来のＯＣＢ、Ｒ−ＯＣＢ（反射ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）またはパイセル（πセル）ディスプレイを含む、ＯＣＢおよびパイセルＬＣＤに用いるのに適する。
しかしながら、本発明の補償板は、他の型のＬＣＤの補償板に用いることもまたでき、たとえばＤＡＰ（配向相の変形）またはたとえば、ＥＣＢ（電界制御複屈折）、ＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマチックまたはコレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）またはＰＶＡ（パターン化した垂直配向）ディスプレイなどのＶＡ（垂直配向）モード、さらにＴＮ（ツィストネマチック）、ＨＴＮ（高度な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）モードのディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリックスドライブＴＮ）ディスプレイまたは「スーパーＴＦＴ」ディスプレイとしてもまた知られているＩＰＳ（平面スイッチング）のディスプレイの補償板である。特に好ましくは、ＥＣＢ、ＴＮ、ＳＴＮおよびＨＴＮディスプレイである。
しかしながら、本発明の補償板は、他の型のＬＣＤの補償板に用いることもまたでき、たとえばＤＡＰ（配向相の変形）またはたとえば、ＥＣＢ（電界制御複屈折）、ＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマチックまたはコレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）またはＰＶＡ（パターン化した垂直配向）ディスプレイなどのＶＡ（垂直配向）モード、さらにＴＮ（ツィストネマチック）、ＨＴＮ（高度な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）モードのディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリックスドライブＴＮ）ディスプレイまたは「スーパーＴＦＴ」ディスプレイとしてもまた知られているＩＰＳ（平面スイッチング）のディスプレイの補償板である。特に好ましくは、ＥＣＢ、ＴＮ、ＳＴＮおよびＨＴＮディスプレイである。
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。
例１
ＯＣＢディスプレイは、図１に示す構造を有する補償板を含む。
軸上のコントラストは、暗い状態のＬＣの軸上のリタデーションと一体化された補償板の個々のフィルムの軸上のリタデーションとを適合させることによって達成される。異なるリタデーション値を有する一連のフィルムの結合が、この要件を満たすことが見出された。
例１
ＯＣＢディスプレイは、図１に示す構造を有する補償板を含む。
軸上のコントラストは、暗い状態のＬＣの軸上のリタデーションと一体化された補償板の個々のフィルムの軸上のリタデーションとを適合させることによって達成される。異なるリタデーション値を有する一連のフィルムの結合が、この要件を満たすことが見出された。
図４は、内側平面Ａプレート（４、５）およぶスプレイＯプレート（３、６）のそれぞれのＬＣセルのリタデーションｄＬＣ・ΔｎＬＣに対するリタデーションｄＡ・ΔｎＡおよびｄＯ・ΔｎＯの変化に対する軸上のコントラストの変化を示す。スプレイＯプレート（３、６）は、平面表面での４度のチルト角からホメオトロピック表面での７５度のチルト角まで変化する直線チルト形状を有する。図４に示した高いコントラストの組み合わせは、従って、スプレイＯプレート（３、６）および内側平面Ａプレート（４、５）の最適な組み合わせである。
良好な軸上のコントラストを達成するＡプレートおよびＯプレートのいずれの組み合わせも異なる軸外のリタデーション形状を有する。従って、視野角の性能はいずれのフィルムの組み合わせによって異なる。Ａプレート（４、５）およびＯプレート（３、６）の最適な組み合わせは、ＬＣセルに対し、以下のリタデーション値であることが見出された。
ｄＡ・ΔｎＡ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１１５±０．０１５
ｄＯ・ΔｎＯ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１２９±０．０２０
ｄＡ・ΔｎＡ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１１５±０．０１５
ｄＯ・ΔｎＯ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．１２９±０．０２０
さらに、このＡおよびＯプレートの組み合わせに最適な負のＣプレート（２、７）は、ＬＣセルに対し、以下のリタデーション値であることが見出された。
ｄＣ・ΔｎＣ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．２４５±０．０５
外側平面Ａプレート（１、８）の最適なリタデーションは、ＬＣセルのリタデーションに独立しており、９０ｎｍ±１５ｎｍである。
このフィルムの組み合わせで計算した等コントラストプロットを図５に示す。
ｄＣ・ΔｎＣ／ｄＬＣ・ΔｎＬＣ＝０．２４５±０．０５
外側平面Ａプレート（１、８）の最適なリタデーションは、ＬＣセルのリタデーションに独立しており、９０ｎｍ±１５ｎｍである。
このフィルムの組み合わせで計算した等コントラストプロットを図５に示す。
Claims (9)
- ベンドモードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用する補償板であって、
−実質的にフィルム面に平行な通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ａプレート）
−フィルム面に対し、０°〜９０°の角度θで傾く通常でない軸を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（Ｏプレート）および
−実質的にフィルム面に垂直な光学軸を有し、フィルム面に平行な方向の屈折率よりも小さいフィルム面に垂直な方向の屈折率を有する少なくとも一つのリタデーションフィルム（負のＣプレート）、
を含み、補償板の個々のＡ、ＯおよびＣプレートの光学リタデーションが、以下の式
ｄ Ａ ・Δｎ Ａ ／ｄ ＬＣ ・Δｎ ＬＣ ＝０．１１５±０．１
ｄ Ｏ ・Δｎ Ｏ ／ｄ ＬＣ ・Δｎ ＬＣ ＝０．１２９±０．１
ｄ Ｃ ・Δｎ Ｃ ／ｄ ＬＣ ・Δｎ ＬＣ ＝０．２４５±０．２
ｄは、層厚またはフィルム厚、Δｎは、複屈折、ｄ Ａ ・Δｎ Ａ はＡプレートのリタデーションであり、ｄ Ｏ ・Δｎ Ｏ は、Ｏプレートのリタデーションであり、ｄ Ｃ ・Δｎ Ｃ は負のＣプレートのリタデーションであり、ｄ ＬＣ ・Δｎ ＬＣ はディスプレイの切替可能なＬＣセルのリタデーションである、
を満たすように選択されることを特徴とする、前記補償板。 - 二つのＡプレート、一つの負のＣプレートおよびフィルム面に垂直な方向に異なるチルト角を有する一つのＯプレート（スプレイＯプレート）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の補償板。
- Ａプレートおよび／またはＯプレートおよび／またはＣプレートが重合または架橋液晶材料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。
- Ａプレートの光学リタデーションｄＡ・ΔｎＡが、７０〜１１０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の補償板。
- Ａプレートの一つ（「外側Ａプレート」）が切替可能なＬＣセルから離れて面する補償板の片側に位置するようにディスプレイ内で配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の補償板。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の補償板を少なくとも一つ含むことを特徴とする、光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードまたはパイセルモードのＬＣＤ。
- 少なくとも一つが入射光を透過する二つの面平行電極間にベンド配向および正の誘電異方性Δεを有するＬＣ媒体の層を有する切替可能なＬＣセルおよび少なくとも一つの偏光子またはＬＣ層および電極間を挟む二つの偏光子を含み、請求項１〜６のいずれかに記載の補償板を少なくとも一つＬＣセルの両側に含むことを特徴とする、ＬＣＤ。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の補償板が、ＬＣＤの切替可能なＬＣセルの両側に個々のＡ、ＯおよびＣプレートの積み重ねが両補償板中にＬＣセルに対して対称であることを特徴とする、請求項６または７に記載のＬＣＤ。
- 補償板中の個々のフィルムの配置が以下の構造１）〜１２）
から選択されることを特徴とする、請求項８に記載のＬＣＤ。
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