DE60204602T2

DE60204602T2 - Optische Streuscheibe, optisches Element und Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE60204602T2
Application number: DE60204602T
Authority: DE
Inventors: Sadahiro Ibaraki-shi Nakanishi; Minoru Ibaraki-shi Miyatake; Shusaku Ibaraki-shi Nakano; Amane Ibaraki-shi Mochizuki
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: US20020130995A1; CN1224850C; JP2002214433A; HK1047621B; US6665028B2; HK1047621A1; KR20020061174A; KR100805483B1; DE60204602D1; EP1223211A1; CN1366192A; EP1223211B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtstreuplatte, die zu einer anisotropen Streuung von linear polarisiertem Licht führt und eine hervorragende Streueigenschaft in der Streurichtung aufweist und die für eine Verbesserung der Lesbarkeit, Helligkeit usw. einer Flüssigkristallanzeige usw. geeignet ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches Element, das die betreffende Lichtstreuplatte verwendet.
In herkömmlicher Weise ist eine Lichtstreuplatte bekannt, die so gestaltet ist, daß linear polarisiertes Licht anisotrop gestreut werden kann, indem Domänen mit einer Anisotropie des Brechungsindex erzeugt werden, die in einem dispergierten Zustand in einem Grundmaterial enthalten sind. Als derartige Lichtstreuplatten sind eine Lichtstreuplatte, die eine Kombination aus einem thermoplastischen Harz und einem Flüssigkristall mit geringem Molekulargewicht aufweist, eine Lichtstreuplatte, die eine Kombination aus einem Flüssigkristall mit geringem Molekulargewicht und einem photohärtenden Flüssigkristall mit geringem Molekulargewicht aufweist, und eine Lichtstreuplatte, die eine Kombination aus einem Polyvinylalkohl und einem Flüssigkristall mit geringem Molekulargewicht aufweist, bekannt (Patentschrift USP Nr. 2 123 902 sowie Veröffentlichungen WO 87/01822 und JP-A 9-274108).
Bei der vorstehend genannten Lichtstreuplatte ist zu erwarten, daß das Einleiten von linear polarisiertem Licht in einer von der polarisierenden Platte schwer zu absorbierenden Form den Absorptionsverlust vermindert und somit die Helligkeit einer Flüssigkristallanzeige verbessert wird. Es wird erwartet, daß bei Anwendung dieses Verfahrens die folgenden herkömmlichen Probleme gelöst werden können: ein Problem, das auf der starken Wellenlängenabhängigkeit eines cholesterischen Flüssigkristalls in herkömmlichen, den Absorptionsverlust reduzierenden Systemen beruht, bei denen eine Schicht aus einem cholesterischen Flüssigkristall und ein Viertelwellenlängenplättchen verwendet werden, und insbesondere die Probleme, daß das aus einer schrägen Richtung hindurchgegangene Licht chromatisch ist und daß dies bei einer Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp usw. nicht anwendet werden kann.
Wenn die vorstehend genannte herkömmliche Lichtstreuplatte bei einer Flüssigkristallanzeige usw. verwendet wurde, gab es jedoch die Probleme, daß die Fertigung und die praktische Handhabung schwierig waren und die Gebrauchstüchtigkeit schlecht.
Als Lichtstreuplatte, bei der das vorstehend genannte Problem gelöst worden war, wurde eine Lichtstreuplatte vorgeschlagen, die eine doppelbrechende Schicht verwendet, die winzige Domänen mit unterschiedlichen Doppelbrechungseigenschaften in einem dispergierten Zustand enthält (JP-A 2000-187105). Obwohl mit dieser Lichtstreuplatte das vorstehend genannte Problem gelöst ist und hervorragende Polarisationseigenschaften entstehen, ist gleichwohl eine weitere Verbesserung der Polarisationseigenschaften erwünscht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Lichtstreuplatte, die sich leicht herstellen läßt und eine hervorragende thermische und chemische Beständigkeit aufweist und deren praktische Verwendung hervorragend ist oder die hervorragende Polarisationseigenschaften aufweist und bei der das Problem der Chromatizität kaum hervorgerufen wird, während die Helligkeit verbessert wird, weil linear polarisiertes Licht bei einem geringeren Absorptionsverlust durch die polarisierende Platte geleitet wird, und die bei Flüssigkristallanzeigen vom Reflexionstyp usw. verwendet werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines optischen Elementes und ferner einer Flüssigkristallanzeige, die die vorstehend genannte Lichtstreuplatte verwendet.
Als Ergebnis der von den hier genannten Erfindern ernsthaft durchgeführten, wiederholten Untersuchungen zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wurde festgestellt, daß die vorstehend genannte Aufgabe gelöst werden konnte, wie es nachstehend aufgeführt ist, und die vorliegende Erfindung wurde mit einer Lichtstreuplatte realisiert, bei der ein Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp als winzige Domäne verwendet wird, die in einem dispergierten Zustand in einer doppelbrechenden Schicht enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtstreuplatte, die folgendes aufweist:
eine doppelbrechende Schicht (1) und winzige Domänen (e), deren Doppelbrechungseigenschaft sich von der der doppelbrechenden Schicht (1) unterscheidet, in einem in der doppelbrechenden Schicht (1) dispergierten Zustand, wobei die winzigen Domänen (e) ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp mit der folgenden Einheit aufweisen
das folgendes aufweist
eine Monomereinheit, die eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette mit der Formel -Y-Z-A, wobei Y für eine Polymethylenkette -(CH₂)_p- oder eine Polyoxymethylenkette -(CH₂CH₂O)_q- steht, wobei p eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist und q eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, Z für eine parasubstituierte cyclische Verbindung steht und A für einen endständigen Substituenten in der p-Position zu Z steht, oder eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette mit der folgenden Formel enthält:
wobei R¹ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht, a eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 ist, X¹ für die Gruppe -CO₂ oder die Gruppe -OCO steht, R² für eine Cyanogruppe, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Fluorgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht und b und c die ganzen Zahlen 1 oder 2 sind,
und eine Monomereinheit, die eine Nichtflüssigkristall-Fragmentseitenkette der Formel enthält
wobei R³ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht, R⁴ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, eine Fluoralkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen Substituenten mit der Formel -(-CH₂CH₂-O-)_d-R⁵ steht, wobei d eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 ist und R⁵ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, und wobei eine erste Differenz der Brechungsindizes (Δn1) zwischen der doppelbrechenden Schicht (1) und den winzigen Domänen (e), in einer orthogonalen Richtung zu einer axialen Richtung gemessen, die den maximalen Durchlaßgrad des linear polarisierten Lichtes ergibt, 0,03 oder mehr beträgt und eine zweite (Richtung Δn1) Differenz der Brechungsindizes (Δn2), in dieser axialen Richtung gemessen, die den maximalen (Richtung Δn2) Durchlaßgrad ergibt, 80 % oder weniger der ersten Differenz der Brechungsindizes (Δn1) beträgt.
Da die winzige Domäne und die doppelbrechende Schicht, die diese dispergierte winzige Domäne enthält, aus einem Polymermaterial erzeugt werden und das erzeugende Material hervorragende Handhabungseigenschaften hat, läßt sich die doppelbrechende Schicht unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lichtstreuplatte leicht herstellen. Da das erzeugende Material thermisch und chemisch beständig ist, entwickelt es eine konstante optische Wirkung und zeichnet sich durch seine praktische Eignung aus.
Außerdem wird linear polarisiertes Licht in der Richtung der Achse (Richtung Δn2) übertragen, die den maximalen Durchlaßgrad des linear polarisierten Lichtes ergibt, wobei ein hervorragender Polarisationszustand erhalten bleibt, und das linear polarisierte Licht wird in der Richtung (Richtung Δn1) gestreut, die zur vorstehend genannten Richtung Δn2 orthogonal ist, auf die Differenz der Brechungsindizes Δn1 zwischen der doppelbrechenden Schicht und einer winzigen Domäne bezogen, und infolgedessen wird der Polarisationszustand abgeschwächt oder aufgehoben.
Da das Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp zudem eine Monomereinheit (b) enthält, kann eine Doppelbrechung bereitgestellt werden, die kleiner als die ist, die erreicht wird, wenn nur ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp verwendet wird, das unabhängig aus einer Monomereinheit (a) besteht. Da die Doppelbrechungseigenschaft eines Flüssigkristallcopolymers vom Seitenkettentyp beim gewünschten Doppelbrechungswert gesteuert werden kann, wird es somit möglich, eine Lichtstreuplatte mit einer hervorragenden Polarisationseigenschaft herzustellen.
Bei der vorstehend genannten Lichtstreuplatte ist es bevorzugt, daß die winzigen Domänen in einem dispergierten Zustand verteilt sind, der durch Phasentrennung hervorgerufen wird, und daß die Länge in der Richtung Δn1 der winzigen Domäne (zur vorstehend genannten axialen Richtung orthogonale Richtung) 0,05 μm bis 500 μm beträgt.
Die vorstehend genannte Lichtstreuplatte kann in Form von einer Schicht verwendet werden, es können aber auch zwei oder mehrere Schichten in laminiertem Zustand verwendet werden, so daß die Richtung Δn1 einer oberen Schicht und einer unteren Schicht in einer wechselseitig parallelen Relation stehen können, damit die Polarisationseigenschaften verbessert werden.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches Element, das eine laminierte Schicht von mindestens einer Art, die aus einer polarisierenden Platte und einer Verzögerungsplatte ausgewählt ist, und die vorstehend genannte Lichtstreuplatte aufweist.
Beim vorstehend genannten optischen Element ist es erwünscht, daß die Transmissionsachse der polarisierenden Platte und die Richtung Δn2 der Lichtstreuplatte (die vorstehend genannte axiale Richtung) in einer wechselseitig parallelen Relation stehen.
Wenn eine polarisierende Platte zu einer Lichtstreuplatte so konfiguriert wird, daß die Transmissionsachse zur vorstehend genannten Richtung Δn2 parallel ist, durchläuft linear polarisiertes Licht, das den Durchlaßgrad in der Richtung Δn2 hat, die polarisierende Platte effizient, und linear polarisiertes Licht, das den Durchlaßgrad in der vorstehend genannten Richtung Δn1 aufweist, wird gestreut und sein Polarisationszustand wird verändert. Da somit das linear polarisierte Licht eine linear polarisierte Lichtkomponente enthält, die den Durchlaßgrad in der Richtung Δn2 aufweist, geht diese Lichtkomponente durch die polarisierende Platte hindurch.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeige, die die vorstehend genannte Lichtstreuplatte oder das vorstehend genannte optische Element auf einer Seite oder beiden Seiten von Flüssigkristallzellen aufweist.
Bei der Verwendung der vorstehend genannten polarisierenden Platte wird die Menge des hindurchgelassenen linear polarisierten Lichtes erhöht und gleichzeitig der Absorptionsverlust verringert, die Helligkeit der Flüssigkristallanzeige vom Transmissionstyp usw. kann verbessert werden. Außerdem kommt es selten zu einem auf der starken Wellenlängenabhängigkeit basierenden Problem einer möglichen Chromatizität wie bei cholesterischen Flüssigkristallen. Ferner läßt sich die vorstehend genannte polarisierende Platte auch leicht bei einer Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp usw. verwenden, und es kann beständig eine Flüssigkristallanzeige mit hervorragende Helligkeit und Lesbarkeit erhalten werden.
1 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer Lichtstreuplatte;
2 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer laminierten Lichtstreuplatte;
3 ist eine Schnittansicht eines Beispiels eines optischen Elementes;
4 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer Flüssigkristallanzeige; und
5 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer weiteren Flüssigkristallanzeige.
Die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte weist winzige Domänen auf, die in einem dispergierten Zustand in einer doppelbrechenden Schicht enthalten sind, die sich von der doppelbrechenden Schicht unterscheidende Doppelbrechungseigenschaften aufweisen. Die winzigen Domänen weisen ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp auf, das eine Monomereinheit (a), die eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette enthält, und eine Monomereinheit (b), die eine Nichtflüssigkristall-Fragmentseitenkette enthält, aufweist, und die Differenz der Brechungsindizes (Δn1) zwischen der vorstehend genannten doppelbrechenden Schicht und den winzigen Domänen in einer Richtung, die zu der Richtung der Achse orthogonal ist, die den maximalen Durchlaßgrad des linear polarisierten Lichtes ergibt, be trägt 0,03 oder mehr, und die Differenz der Brechungsindizes (Δn2) in einer Richtung der Achse, die den maximalen Durchlaßgrad ergibt, beträgt 80 % oder weniger der vorstehend genannten Differenz Δn1.
Beispiele von erfindungsgemäßen Lichtstreuplatten sind in 1 und 2 gezeigt. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Lichtstreuplatte und das Bezugszeichen 10 steht für eine laminierte Lichtstreuplatte, bei der die Lichtstreuplatten 1 miteinander laminiert sind. Jede Lichtstreuplatte ist eine doppelbrechende Schicht, die winzige Domänen e in einem dispergierten Zustand enthält, deren Doppelbrechungseigenschaften voneinander verschieden sind.
Außerdem stehen die Bezugsziffern 2b für eine Klebemittelschicht zwischen den laminierten Lichtstreuplatten, 2a für eine Klebemittelschicht, die eine Klebemittelschicht zum Haften aufweist, und 21 für einen Separator, der die Klebemittelschicht zeitweilig bedeckt.
Die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte wird mit einem geeigneten Verfahren hergestellt, z.B. wie folgt: eine Schicht wird aus einem Gemisch von einer Art oder zwei oder mehrere Arten von Grundmaterialpolymeren, die als Grundmaterial der doppelbrechenden Schicht verwendet werden, und einer Art oder zwei oder mehrere Arten der vorstehend genannten positiven uniaxialen Flüssigkristallpolymere, die als winzige Domäne verwendet werden, hergestellt, und diese Schicht wird anschließend durch ein Reckverfahren ausgerichtet, um winzige Domänen des Flüssigkristallpolymers zu erhalten, die in der doppelbrechenden Schicht erzeugt werden und die Doppelbrechungseigenschaften aufweisen, die sich von denen der doppelbrechenden Schicht unterscheiden.
Ein geeignetes transparentes Polymer kann als vorstehend genanntes Grundmaterialpolymer verwendet werden, und dabei gibt es keine speziellen Einschränkungen. Als Beispiele des Polymers können folgende genannt werden:
Polymere aus der Polyesterreihe, wie Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat;
Polymere aus der Styrolreihe, wie Polystyrol oder ein Acrylnitril-Styrol-Copolymer (AS-Harz);
Polymere aus der Olefinreihe, wie Polyolefin, wozu Polyethylen, Polypropylen, die aus der Cyclo-Reihe oder die Norbornen-Struktur oder Ethylen-Propylen-Copolymere gehören;
Polymere aus der Carbonatreihe;
Polymere aus der Acrylreihe, wie Polymethylmethacrylat;
Polymere aus der Vinylchloridreihe;
ein Polymer aus der Cellulosereihe, wie Cellulosediacetat oder Cellulosetriacetat;
Polymere aus der Amidreihe, wie Nylon oder aromatisches Polyamid;
Polymere aus der Imidreihe;
Polymere aus der Sulfonreihe;
Polymere aus der Polyethersulfon-Reihe;
Polymere aus der Polyetheretherketon-Reihe;
ein Polymer aus der Polyphenylensulfid-Reihe;
ein Polymer aus der Vinylalkoholreihe;
ein Polymer aus der Vinylidenchloridreihe;
Polymere aus der Vinylbutyralreihe;
Polymere aus der Allylatreihe; und
Polymere aus der Polyoxymethylen-Reihe; oder
Gemische der vorstehend beschriebenen Polymere.
Es sind vor allem Polymere bevorzugt, die einen Kohlenwasserstoff ohne irgendeine polare Gruppe, wie eine Estergruppe, eine Ethergruppe und eine Carbonatgruppe, aufweisen.
Andererseits kann als positives uniaxiales Flüssigkristallpolymer z.B. ein Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp genannt werden, das eine Monomereinheit (a), die eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette enthält, und eine Monomereinheit (b), die eine Nichtflüssigkristall-Fragmentseitenketten enthält, aufweist.
Die Fragmentseitenkette in der vorstehend genannten Monomereinheit (a) ist eine Seitenkette, die einen Seitenkettenteil aufweist, der mit der allgemeinen Formel (1) angegeben wird: -Y-Z-A (wobei Y für eine Polymethylenkette oder Polyoxymethylenkette steht, die von der Hauptkette abgeht, und Z für parasubstituierte cyclische Verbindungen steht).
In der vorstehend genannten allgemeinen Formel (1) steht Y für eine Zwischengruppe, die Flexibilität verleiht und eine Polymethylenkette -(CH₂)_p- oder Poly oxymethylenkette -(CH₂CH₂O)_q- aufweist. Die Anzahl der Wiederholungen p und q wird geeigneterweise durch die chemische Struktur der daran gebundenen mesogenen Gruppe Z bestimmt, und im allgemeinen ist p eine ganze Zahl von 0 bis 20, vorzugsweise von 2 bis 12, und q eine ganze Zahl von 0 bis 10, vorzugsweise von 1 bis 4.
Als bevorzugte Zwischengruppe Y für die Erzeugung einer doppelbrechenden Schicht, um den Brechungsindex zu steuern, können z.B. Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Octylen, Decylen, Undecylen, Dodecylen, Octadecylen, Ethoxyethylen und Methoxybutylen usw. genannt werden.
Z ist eine parasubstituierte cyclische Verbindung, die als mesogene Gruppe dient, die die Ausrichtung der Flüssigkristalle ergibt; als Beispiele der parasubstituierten aromatischen Einheit und der parasubstituierten Cyclohexyl-Ringeinheit können Arten von Verbindungen, wie die vom Azomethin-Typ, vom Azo-Typ, vom Azoxy-Typ, vom Ester-Typ, vom Tolan-Typ, vom Phenyl-Typ, vom Biphenyl-Typ, vom Phenylcyclohexyl-Typ und vom Bicyclohexyl-Typ genannt werden.
Als bevorzugte parasubstituierte cyclische Verbindung Z zur Erzeugung der doppelbrechenden Schicht für eine Steuerung des Brechungsindex können Verbindungen der folgenden [Formel 1] genannt werden. [Formel 1]
wobei m gleich 1 oder 2 ist.
In den vorangegangenen Formeln können die Zwischengruppe Y und die mesogene Gruppe Z über eine Etherbindung, d.h. -O-, verbunden sein. Außerdem kann ein oder zwei Wasserstoffatome der Phenylgruppe, die eine parasubstituierte cyclische Verbindung bildet, durch ein Halogenatom ersetzt sein, und in diesem Fall sind Chlor oder Fluor als Halogen bevorzugt.
Außerdem können als endständiger Substituent A in der p-Position der parasubstituierten cyclischen Verbindung Z z.B. eine Cyanogruppe, Alkylgruppe, Alkenylgruppe, Alkoxygruppe, Oxaalkylgruppe, Halogengruppe und Halogenalkylgruppe, Halogenalkoxygruppe und Halogenalkenylgruppe genannt werden, bei denen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Fluor oder Chlor ersetzt sind.
Das vorstehend genannte Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp kann somit ein Copolymer sein, das bei Raumtemperatur oder einer höheren Temperatur Thermoplastizität und eine geeignete Ausrichtung, wie eine nematische Phase und eine smektische Phase, zeigt.
Bei der Fragmentseitenkette in der vorstehend genannten Monomereinheit (a) ist es bevorzugt, daß zumindest ein Substituent, der aus der Gruppe einer Alkoxygruppe, Cyanogruppe, Fluorgruppe und Alkylgruppe ausgewählt ist, in paralleler Richtung (symmetrisch) zur Längsachse des Moleküls der Fragmentseitenkette enthalten ist.
Als vorstehend genannte Monomereinheit (a) wird eine Monomereinheit der allgemeinen Formel (a) als bevorzugtes Beispiel genannt: z.B. die der [Formel 2]. [Formel 2]
wobei R¹ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht; a eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 ist; X¹ für die Gruppe -CO₂ oder die Gruppe -OCO steht; R² für eine Cyanogruppe, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Fluorgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht; und b und c die ganze Zahl 1 oder 2 sind.
Außerdem weist die Fragmentseitenkette in der vorstehend genannten Monomereinheit (b) vorzugsweise mindestens einen Substituenten auf, der aus der Gruppe einer Alkylgruppe, Fluoralkylgruppe und Alkoxygruppe ausgewählt ist. Die Steuerung der Eigenschaften in bezug auf den Brechungsindex und die Doppelbrechung wird möglich, wenn eine Monomereinheit verwendet wird, die eine Fragmentseitenkette mit einem solchen Substituenten aufweist.
Als vorstehend genannte Monomereinheit (b) kann eine Monomereinheit der allgemeinen Formel (b) genannt werden: z.B. die der [Formel 3]. Formel 3
wobei R³ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht, R⁴ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, eine Fluoralkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen Substituenten mit der folgenden allgemeinen Formel [Formel 4] steht. Formel 4
wobei d für eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 steht und R⁵ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Eine Monomereinheit, die eine derartige lineare Seitenkette aufweist und mit der allgemeinen Formel (b) angegeben wird, ist bei der Steuerung der Eigenschaften in bezug auf den Brechungsindex und die Doppelbrechung bevorzugt. Der übliche Brechungsindex kann verringert werden, und gleichzeitig kann die Doppelbrechung verringert werden, wenn der Prozentsatz der Monomereinheit der allgemeinen Formel (b) erhöht wird.
Der Prozentsatz der Monomereinheit (a) und der Monomereinheit (b) ist nicht besonders begrenzt. Dieser Prozentsatz sollte in Abhängigkeit von der Art der Monomereinheit geändert werden, wobei die bevorzugten Prozentsätze der Monomereinheit lauten: (b)/{(a)+(b)} = 0,01 bis 0,8 (Molverhältnis), da eine Erhöhung des Prozentsatzes der Monomereinheit (b) die Ausbildung der Doppelbrechungseigenschaften des Flüssigkristallcopolymers vom Seitenkettentyp beeinträchtigt.
Außerdem ist es bevorzugt, daß das durchschnittliche Molekulargewicht des Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp 2000 bis 100 000 beträgt. Außerdem kann das Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp, das die Monomereinheiten der vorstehend angegebenen Formeln [Formel 2] und [Formel 3] als eine Monomereinheit (a) und eine Monomereinheit (b) enthält, durch Copolymerisieren eines Monomers aus der Acrylreihe oder eines Monomers aus der Methacrylreihe hergestellt werden, die den vorstehend erläuterten Monomereinheiten entsprechen.
In der vorstehenden Beschreibung wurde der Fall eines Polyacrylats oder Polymethacrylats für ein Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp als Rahmenstruktur erläutert, die die Hauptkette bildet; die Hauptkette kann gemäß dieser Erfindung mit einer geeigneten Kombination von Ketten, wie linear, verzweigt oder cyclisch, gebildet werden. Als Beispiele können genannt werden: Poly(α-halogenacrylate), Poly(α-cyanoacrylate), Polyacrylamide, Polyacrylnitrile, Polymethacrylnitrile, Polyaminde, Polyester, Polyurethane, Polyether, Polyimide und Polysiloxane.
Beim vorstehend genannten Verfahren werden das Grundmaterialpolymer und das Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp vorzugsweise in Kombination verwendet, wobei eine Phasentrennung hervorgerufen wird, damit die winzigen Domänen, die in der erhaltenen Lichtstreuplatte gebildet werden, ein hervorra gendes Dispersionsvermögen und ein hervorragendes Verteilungsvermögen ausbilden können.
Folglich können das Dispersions- und Verteilungsvermögen durch eine Kombination dieser Kompatibilitäten gesteuert werden. Die Phasentrennung kann erreicht werden, indem geeignete Verfahren angewendet werden, z.B. indem Materialien, die untereinander nicht kompatibel sind, in einen in einem geeigneten Lösungsmittel gelösten Zustand gebracht werden und indem die Materialien unter Erwärmen und in geschmolzener Phase gemischt werden.
Außerdem kann beim vorstehend genannten Reckbehandlungsverfahren zur Ausrichtung, wenn eine doppelbrechende Schicht erzeugt wird, die die vorstehend genannten winzigen Domänen in einem dispergierten Zustand enthält, die zu erzielende doppelbrechende gereckte Schicht bei einer willkürlichen Recktemperatur und einem willkürlichen Reckverhältnis erzeugt werden.
Ferner gehören zu dem vorstehend genannten Grundmaterialpolymer anisotrope Polymere, die auf der Basis der Eigenschaften in bezug auf die Änderung des Brechnungsindex durch die Reckrichtung in positive und negative eingeteilt werden, und in der vorliegenden Erfindung können sowohl positive als auch negative anisotrope Polymere verwendet werden.
Die zu erzielenden Schichten, die eine ausrichtende Behandlung erhalten, können unter Anwendung geeigneter Verfahren, wie einem Gießvefahren, einem Extrusionsverfahren, einem Spritzgießverfahren, einem Herstellungsverfahren mittels Walzen und einem Formgebungsverfahren durch Flutgießen, hergestellt werden. Außerdem kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem ein ausgebildetes Monomer durch Wärmebehandlung oder Behandlung mit UV-Strahlen usw. polymerisiert wird, so daß eine Schicht erhalten wird.
Ein Verfahren, bei dem eine gemischte Lösung des Grundpolymers und des Flüssigkristallpolymers in irgendeinem geeigneten Lösungsmittel hergestellt wird und die gemischte Lösung dann unter Anwendung eines Gießverfahrens oder eines Formgebungsverfahrens durch Flutgießen zu einer Schicht verarbeitet wird, ist bevorzugt, da bei diesem Verfahren die winzigen Domänen, die in der doppel brechenden Schicht in einem dispergierten Zustand enthalten sind, in einem gleichmäßiger verteilten Zustand vorliegen.
Wenn dieses Verfahren angewendet wird, können die Größe und der Verteilungszustand usw. der winzigen Domänen durch Faktoren, wie z.B. die Art des Lösungsmittels, die Viskosität der gemischten Lösung und die Trocknungsgeschwindigkeit der gemischten Lösung, die diese Schicht ausbildet, gesteuert werden. Ein Verfahren, bei dem die Viskosität der gemischten Lösung verringert wird, und ein Verfahren, bei dem die Trocknungsgeschwindigkeit der gemischten Lösung, die die Schicht ausbildet, erhöht wird usw. sind vorteilhaft, um die winzigen Domänen mit einer wirklich geringen Größe herzustellen.
Die Dicke der Schicht für die ausrichtende Behandlung kann geeignet bestimmt werden, und im allgemeinen beträgt die Dicke 1 μm bis 3 mm, vorzugsweise 5 μm bis 1 mm und stärker bevorzugt 10 bis 500 μm, wobei die Unkompliziertheit der ausrichtenden Behandlung usw. in Betracht gezogen werden. Wenn die Schicht erzeugt wird, können zudem geeignete Zusätze, wie Dispersionsmittel, oberflächenaktive Mittel, UV-Absorptionsmittel, den Farbton modifizierende Mittel, Flammhemmstoffe, Gleitmittel für die Form und Antioxidantien, eingemischt werden.
Die ausrichtende Behandlung kann unter Anwendung von einem oder mehreren der folgenden geeigneten Verfahren durchgeführt werden, die den Brechungsindex durch Ausrichtung steuern können: ein Verfahren zur Reckbehandlung und Walzenbehandlung in uniaxialer oder biaxialer und aufeinanderfolgender biaxialer oder Z-axialer Richtung; ein Verfahren, bei dem das Material bei einer Temperatur, die gleich dem oder höher als der Umwandlungspunkt zweiter Ordnung oder der Flüssigkristall-Übergangstemperatur ist, einem elektrischen Feld oder einem Magnetfeld ausgesetzt wird, gefolgt vom sofortigen Abkühlen, um die Ausrichtung zu fixieren; ein Verfahren, bei dem das Material zum Zeitpunkt der Schichtbildung fließt und ausgerichtet wird; und ein Verfahren, bei dem sich das Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp auf der Basis eines geringen Ausrichtungsgrades eines isotropen Polymers selbst ausrichtet.
Deshalb kann eine doppelbrechende Schicht, die winzige Domänen in einem dispergierten Zustand enthält, eine gereckte Schicht oder eine nicht gereckte Schicht sein. Obwohl im Falle einer gereckten Schicht ein sprödes Polymer als Grundmaterialpolymer verwendet werden kann, ist außerdem ein Polymer besonders erwünscht, das ein hervorragendes Reckvermögen hat.
Die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte weist eine doppelbrechende Schicht auf, die die vorstehend genannten winzigen Domänen in einem dispergierten Zustand enthält, und hat eine Differenz der Brechungsindizes (Δn1) zwischen dem Anteil der doppelbrechenden Schicht, der ein Grundmaterialpolymer der vorstehend genannten Lichtstreuplatte als Bauelement aufweist, und einer winzigen Domäne, die ein Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp als Bauelement aufweist, in einer Richtung, die zu der Richtung der Achse orthogonal ist, die den maximalen Durchlaßgrad von linear polarisiertem Licht ergibt, von 0,03 oder mehr, und außerdem wird die Differenz der Brechungsindizes (Δn2) in Richtung der Achse, die den maximalen Durchlaßgrad ergibt, bei 80 % oder weniger der vorstehend genannten Differenz (Δn1) gesteuert.
Durch diese Differenz der Brechungsindizes werden ein hervorragend gestreuter Zustand in der Richtung Δn2 (zur vorstehend genannten Richtung der Achse orthogonale Richtung) und ein hervorragender Polarisationszustand in der Richtung Δn2 (die vorstehend genannte axiale Richtung) aufrechterhalten.
Wenn die Veränderung oder Aufhebung des Polarisationszustandes auf der Basis der Streuung in Betracht gezogen wird, hat die Differenz der Brechungsindizes (Δn1) in der Richtung Δn1 vorzugsweise einen maßvoll hohen Wert von 0,04 bis 1 und insbesondere von 0,045 bis 0,5. Um andererseits den Polarisationszustand aufrechtzuerhalten, hat die Differenz der Brechungsindizes (Δn2) in der Richtung Δn2 vorzugsweise einen geringen Wert und beträgt vorzugsweise 0,03 oder weniger, stärker bevorzugt 0,02 oder weniger und noch bevorzugter 0,01 oder weniger.
Deshalb kann die vorstehend genannte ausrichtende Behandlung auch als ein Verfahren, das die Differenz der Brechungsindizes zwischen dem vorstehend genannten Anteil der doppelbrechenden Schicht und den winzigen Domänen in der Richtung Δn1 erhöht, als ein Verfahren, das sie in der Richtung Δn2 verringert oder als ein Verfahren definiert werden, das beides erreicht.
Um die vorstehend genannte gleichmäßige Streuwirkung usw. zu erreichen, sollten die winzigen Domänen in der vorstehend genannten Lichtstreuplatte möglichst gleichmäßig in der doppelbrechenden Schicht dispergiert und verteilt sein. Da die Größe der winzigen Domänen, insbesondere die Länge in der Richtung Δn1, der Streurichtung, mit der Rückstreuung (Reflexion) oder der Wellenlängenabhängigkeit verbunden ist, ist die Länge der winzigen Domänen in der Richtung Δn1 vorzugsweise so gering wie möglich und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einigen Mikrometern, wobei die Steuerung der Rückstreuung in Betracht gezogen wird.
Wenn man berücksichtigt, daß eine Rückstreuung hervorgerufen und verstärkt wird, ist es andererseits erwünscht, daß der Durchmesser der winzigen Domänen in der Richtung Δn1 eine Größe aufweisen sollte, bei der eine Reyleigh-Streuung hervorgerufen wird. Damit es zu einer Reyleigh-Streuung kommt, ist es erwünscht, daß der Durchmesser der winzigen Domänen für die Wellenlänge des Lichtes ausreichend klein ist. Angesichts der Steuerung der Wellenlängenabhängigkeit des gestreuten Lichtes ist es andererseits bevorzugt, daß die Größe der winzigen Domänen in der Richtung Δn1 möglichst groß ist, deshalb besteht bei dem Verfahren zur Steuerung der vorstehend genannten Rückstreuung ein antagonistischer Zusammenhang.
Unter der Voraussetzung der vorstehend genannten Rückstreuung und der Wellenlängenabhängigkeit usw. beträgt zur Lösung verschiedener Probleme, wie eine bessere optische Ausnutzung, eine Verhinderung der Chromatizität, die durch die Wellenlängenabhängigkeit verursacht wird, eine Verhinderung der Beeinträchtigung einer klaren Anzeige durch Betrachten der winzigen Domänen und außerdem eine bessere Produktivität der Schicht und eine bessere Festigkeit der Schicht, eine bevorzugte Größe der winzigen Domäne, insbesondere der Länge in der Richtung Δn1, 0,05 bis 500 μm, stärker bevorzugt 0,1 bis 250 μm und noch bevorzugter 1 bis 100 μm. Obwohl die winzige Domäne in der doppelbrechenden Schicht gewöhnlich im Zustand einer Domäne vorliegt, ist die Länge in der Richtung Δn2 nicht besonders begrenzt.
Wie vorstehend beschrieben, erhält die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte eine Anisotropie der Doppelbrechungseigenschaften in der Richtung Δn1 und in der Richtung Δn2, und linear polarisiertes Licht wird durch die Differenz der Oszillationsebene gesteuert. Der Prozentsatz, der in der Lichtstreuplatte von den winzigen Domänen eingenommen wird, kann auf der Basis der Streueigenschaft in der Richtung Δn1 usw. geeignet bestimmt werden, er beträgt 0,1 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 50 Gew.-% und stärker bevorzugt 1 bis 30 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte kann eine Einzelschicht in Form einer doppelbrechenden Schicht aufweisen, die winzige Domänen in einem dispergierten Zustand enthält, die verschiedene Doppelbrechungseigenschaften haben, wie es in 1 gezeigt ist, und kann mehrere laminierte Schichten der Lichtstreuplatte 1 aufweisen, wie es in 2 gezeigt ist. Ein kumulativer Streueffekt, der über die Zunahme der Dicke hinausgeht, wird nachgewiesen, wenn ein solches Laminierverfahren angewendet wird, und bei einer Kombination mit einer polarisierenden Platte kann auf vorteilhafte Weise eine größere Menge von durch die polarisierende Platte hindurchgegangenem Licht als Reflexionsverlust erreicht werden.
Obwohl der laminierte Körper mit Lichtstreuplatten gestaltet werden kann, die in willkürlichen Ausrichtwinkeln in der Richtung Δn1 oder der Richtung Δn2 laminiert sind, können die obere und die untere Schicht vorzugsweise so laminiert werden, daß deren Richtungen Δn1 in einer wechselseitig parallelen Relation stehen, wenn eine Verstärkung der Streuwirkung erwünscht ist. Die Anzahl beim Laminieren der Lichtstreuplatten kann in geeigneter Weise mit zwei oder mehr bestimmt werden.
Außerdem können Δn1 und Δn2 jeder zu laminierenden Lichtstreuplatte gleich oder voneinander verschieden sein. Außerdem ist die Relation der oberen und unteren Schichten in der Richtung Δn1 usw. vorzugsweise möglichst parallel, ein Abstand durch einen Arbeitsfehler usw. ist zulässig. Wenn die Richtung Δn1 usw. eine Abweichung aufweist, wird zudem die durchschnittliche Richtung gewählt.
Bei diesen mehreren laminierten Schichten kann jede Lichtstreuplatte ohne irgendeine Behandlung übereinander gelegt werden, vorzugsweise kann sie jedoch mit einer Klebemittelschicht usw. angeklebt werden, um eine Verschiebung der Richtung Δn1 oder das Eindringen von irgendwelchem Fremdmaterial in jede Grenzfläche zu verhindern.
Zum Verkleben können geeignete Klebemittel, wie z.B. solche vom Heißklebertyp und vom Haftklebertyp, verwendet werden. Um den Reflexionsverlust zu verrin gern, ist eine Klebemittelschicht bevorzugt, die eine geringe Differenz der Brechungsindizes gegenüber der Lichtstreuplatte aufweist, und das Verkleben kann auch unter Verwendung des Grundmaterialpolymers selbst oder des Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp erfolgen, das die winzigen Domänen bildet.
Die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte, die diese Eigenschaften wirksam ausnutzt, wobei sie den Durchlaßgrad und die Streueigenschaften von linear polarisiertem Licht zeigt, kann z.B. bei verschiedenen Anwendungszwecken, wie als Polarisationsverstärkerplatte, als Farbsteuerungsplatte, als Platte zu Aufspaltung von polarisiertem Licht, als Platte für die Steuerung der Eigenschaften der Anzeige und als Flüssigkristallbildschirm und als Hilfsplatte für polarisiertes Licht, verwendet werden.
Bei der vorstehend genannten Polarisationsverstärkungsplatte wird eine Lichtstreuplatte, die eine geringe Rückstreuung und die Eigenschaft einer starken Lichtstreuung aufweist, auf der Seite der polarisierenden Platte angeordnet, auf der das Lichtes einfällt, und die Streueigenschaft (Richtung Δn1) wird ausgenutzt, um die Polarisationsrichtung zu ändern. Folglich wird die Menge des linear polarisierten Lichtes, das den Durchlaßgrad in der Richtung Δn2 aufweist, verstärkt, und es wird erwartet, daß der Polarisationsgrad und die optische Ausnutzung verbessert werden.
Außerdem verstärkt eine Farbsteuerungsplatte die Polarisation des blauen Bereichs und trägt zur Einstellung des Farbgleichgewichts bei, während das Vergilben der Anzeige verhindert wird, wenn eine Lichtstreuplatte mit einer starken Wellenlängenabhängigkeit auf der Oberfläche einer Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp mit einem geringen Durchlaßgrad für blaues Licht angeordnet wird.
Bei einer Platte zur Aufspaltung der Polarisation wird eine Lichtstreuplatte, die eine Streuung in der Nähe der Rayleigh-Streuung zeigt, zwischen einer Lichtführungsplatte und einer polarisierenden Platte angeordnet, und nachdem dadurch die Polarisation des rückgestreuten Lichtes aufgehoben worden ist, wird das Licht durch die reflektierende Schicht an der Unterseite der Lichtführungsplatte usw. wieder in die polarisierende Platte geleitet. Bei Verwendung der vorstehend genannten Anordnung wird erwartet, daß die Menge des linear polarisierten Lichtes mit dem Durchlaßgrad in der Richtung Δn2 zunimmt und der Polarisationsgrad oder die optische Ausnutzung verbessert wird.
Eine Platte für die Steuerung der Eigenschaften der Anzeige wird zu dem Zweck verwendet, die weiße Anzeige zu streuen und die schwarze Anzeige hindurchzulassen, damit der Kontrast und die Klarheit des Bildes verbessert werden, indem eine Lichtstreuplatte, die eine geringe Rückstreuung und eine starke Anisotropie der Trübung aufweist, in Betrachtungsrichtung zwischen einer Flüssigkristallzelle und der polarisierenden Platte angeordnet wird. Ein Flüssigkristallbildschirm erreicht eine Verbesserung des Kontrastes, wenn eine Lichtstreuplatte als Bildschirm verwendet wird, die ein bestimmtes linear polarisiertes Licht im einfallenden Licht selektiv hindurch läßt.
Eine Hilfsplatte für polarisiertes Licht wird verwendet, um die Absorption von einfallendem Licht durch eine polarisierende Platte zu steuern und den Temperaturanstieg der polarisierenden Platte zu verhindern, indem eine Lichtstreuplatte mit einer starken Anisotropie der Trübung zwischen der polarisierenden Platte und den Lichtquellen im Inneren einer Anzeige angeordnet wird.
Bei der praktischen Verwendung kann die erfindungsgemäße Lichtstreuplatte folglich auch als optisches Element verwendet werden, das ein laminiertes Material aufweist, bei dem eine Lichtstreuplatte auf einer Seite oder beiden Seiten geeigneter optischer Teile, wie einer Polarisationsplatte und/oder einer Verzögerungsplatte, angeordnet wird.
Ein Beispiel ist in 3 gezeigt. Die Bezugsziffer 3 steht für ein optisches Teil. Diese laminierten Schichten können ohne irgendeine Behandlung übereinander gelegt werden und können auch durch eine Klebemittelschicht usw. verklebt werden. Als Klebemittelschicht kann die Klebemittelschicht verwendet werden, die beim Laminieren jeder vorstehend genannten Lichtstreuplatte verwendet worden ist.
Die optischen Teile, die für das vorstehend genannte Laminieren verwendet werden, sind nicht besonders begrenzt, und es können z.B. geeignete Teile, wie z.B. eine polarisierende Platte, eine Verzögerungsplatte, Rücklicht, wie eine Lichtführungsplatte, eine reflektierende Platte, eine Platte zur Aufspaltung von polari siertem Licht, die mehrere Schichten umfassen kann, usw. und eine Flüssigkristallzelle verwendet werden. Außerdem können die optischen Teile, wie eine polarisierende Platte und eine Verzögerungsplatte, verschiedener Art sein.
Das heißt, daß bei der vorliegenden Erfindung als polarisierende Platte verschiedene Arten, wie ein absorbierender Typ, ein reflektierender Typ und ein streuender Typ, verwendet werden können, und als Verzögerungsplatte verschiedene Arten, wie ein Viertelwellenlängenplättchen, ein Halbwellenlängenplättchen, ein uniaxial und biaxial gereckter Schichttyp und ein Schichttyp mit schräger Ausrichtung, der außerdem in Dickenrichtung ausgerichtet ist, ein Flüssigkristallpolymertyp und ein Typ, bei dem die vorstehend genannten Typen laminiert sind, verwendet werden kann.
Als Beispiele der vorstehend beschriebenen polarisierenden Platten können folgende genannt werden: eine Schicht aus der Polyvinylalkoholreihe; eine Schicht aus der Polyvinylalkoholreihe, der teilweise eine feste Form verliehen worden ist; eine polarisierende Platte vom Absorptionstyp, bei der zweifarbige Substanzen, wie Iod und ein zweifarbiger Farbstoff, in Domänen in einer hydrophilen Polymerschicht, wie z.B. einer Schicht aus einem teilweise verseiften Polymer aus der Ethlyen-Vinylacetat-Copolymerreihe, adsorbiert sind, die anschließend gereckt worden ist; eine ausgerichtete Polyenschicht, wie eine dehydratisierte Verbindung von Polyvinylalkohol; oder eine dehydrochlorierte Verbindung von Polyvinylchlorid usw.
Außerdem wird eine polarisierende Platte hergestellt, bei der auf einer oder beiden Seiten der vorstehend genannten polarisierenden Schicht eine transparente Schutzschicht vorliegt, die eine Überzugsschicht aus Kunststoffen und eine laminierte Folienschicht usw. aufweist, damit die Wasserfestigkeit erhalten bleibt.
Außerdem kann eine polarisierende Platte mit einer feinen konkav-konvexen Struktur auf der Oberfläche genannt werden, bei der in der transparenten Schutzschicht feine transparente Körner mit einer mittleren Korngröße von 0,5 μm bis 20 μm, wie ein feines anorganisches Korn aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirconiumdioxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Cadmiumoxid, Antimonoxid usw., das leitfähig sein kann, und ein feines organisches Korn aus einem vernetzten oder unvernetzten Polymer, enthalten sind.
Andererseits können als Beispiele einer Verzögerungsplatte eine gereckte Folie, die ein Grundmaterialpolymer aufweist, das im Beispiel der vorstehend genannten doppelbrechenden Schicht angegeben ist, ein Flüssigkristallpolymer und vor allem eine Verzögerungsplatte, die ein Flüssigkristallpolymer mit gewundener Anordnung aufweist, usw. genannt werden.
Als Beispiel einer Lichtführungsplatte kann zudem eine Lichtführungsplatte genannt werden, bei der Lichtquellen, wie eine Quelle für lineares Licht, wie eine Kathodenstrahlröhre (vom kalten oder heißen Typ), eine Licht emittierende Diode und EL auf der Seite der transparenten Harzplatte angeordnet sind, und es wird ein Aufbau gewählt, bei dem das in eine Platte eingetretene Licht durch Diffusions-, Reflexions-, Beugungs-, Interferenzwirkung usw. aus einer Seite der Harzplatte abgegeben wird.
Wenn ein optisches Element, das eine Lichtführungsplatte enthält, montiert wird, dann werden falls erforderlich eine oder mehrere Hilfseinrichtungen, wie z.B. eine Prismengruppenschicht, die eine Prismenschicht zur Steuerung der Emissionsrichtung des Lichtes usw. aufweist, eine Streuplatte, um eine gleichmäßige Lichtemission zu erhalten, und eine Halterung für eine linienförmige Lichtquelle, damit das emittierte Licht von einer Lichtquelle zur Seite der Lichtführungsplatte geleitet wird, in bestimmten Positionen, wie in der Ober- oder der Unterseite und auf der Seite einer Lichtführungsplatte angeordnet, um einen geeignet zusammengestellten Körper zu erhalten.
Die laminierte Schicht, die das erfindungsgemäße optische Element bildet, kann eine laminierte Schicht sein, die eine Art von optischen Teilen aufweist, und kann eine laminierte Schicht sein, die zwei oder mehrere Arten von optischen Teilen aufweist. Außerdem können bei der erfindungsgemäßen laminierten Schicht z.B. zwei oder mehrere Schichten der gleichen Arten von optischen Teilen, wie eine Verzögerungsplatte, miteinander laminiert sein und in diesem Fall können die optischen Teile, wie eine Verzögerungsplatte usw., die gleichen oder verschiedene Eigenschaften haben.
Bei der Lichtstreuplatte, die in diesem optischen Element verwendet wird, kann eine oder mehrere Platten auf einer oder beiden Außenseiten der laminierten Schicht oder in einer geeigneten Position außerhalb oder innerhalb der laminier ten Schichten, wie auf einer oder beiden Seiten der optischen Teile, die die laminierte Schicht bilden, angeordnet sein.
Wenn ein optisches Element eine polarisierende Platte enthält, um die Durchlaß- und Streueigenschaften einer Lichtstreuplatte wirksam auszunutzen, ist die Lichtstreuplatte vorzugsweise so gestaltet, daß die Richtung Δn2 in einer parallelen Relation zur Transmissionsachse der polarisierenden Platte verlaufen kann. Diese parallele Relation kann entsprechend für den Fall des Laminierens der vorstehend genannten doppelbrechenden Schicht angewendet werden.
Bei einem optischen Element mit dieser Konfiguration wird linear polarisiertes Licht, das von der polarisierenden Platte absorbiert wird, durch die Richtung Δn1 der Lichtstreuplatte gestreut. Folglich kann ein solches optisches Element vorzugsweise für eine Polarisationsverstärkungsplatte, eine Platte zur Aufspaltung der Polarisation, den vorstehend genannten Flüssigkristallbildschirm und die vorstehend genannte Polarisationshilfsplatte usw. verwendet werden.
Um die Helligkeit oder den Kontrast zu verbessern, wird zudem als polarisierende Platte für die Gestaltung eines optischen Elementes eine polarisierende Platte mit einem hohen Polarisationsgrad, wie eine polarisierende Platte vom Absorptionstyp, die die vorstehend genannte zweifarbige Substanz enthält, usw., insbesondere eine polarisierende Platte mit einem Lichtdurchlaßgrad von 40 % oder mehr und mit 95 % oder mehr, vorzugsweise 99 % oder mehr des Polarisationsgrades, verwendet.
Da die Lichtstreuplatte und das optische Element gemäß der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Merkmale aufweisen, können sie vorzugsweise für die Herstellung einer Flüssigkristallanzeige verwendet werden. In den 4 und 5 sind zwei Beispiele einer Flüssigkristallanzeige gezeigt. Die Bezugsziffer 4 steht für eine polarisierende Platte, 5 für eine Flüssigkristallzelle, 6 für eine diffus reflektierende Platte, 7 für eine Lichtführungsplatte, 71 für eine Reflexionsschicht, 72 für eine Lichtquelle und 8 für eine Lichtstreuplatte, um das aus der Betrachtungsrichtung einfallende Licht zu streuen.
Die vorstehend genannte 4 zeigt eine Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp. Die Lichtstreuplatte 1 ist in Betrachtungsrichtung so auf der Außenseite der polarisierenden Platte 4 angeordnet, daß die Richtung Δn2 in einer parallelen Relation zur Transmissionsachse der polarisierenden Platte verlaufen kann. Andererseits zeigt 5 eine Flüssigkristallanzeige vom Transmissionstyp. Die Lichtstreuplatte 1 ist in Betrachtungsrichtung auf der Rückseite so zwischen der Lichtführungsplatte 7, die ein Rücklicht darstellt, und der polarisierenden Platte 4 angeordnet, daß die Richtung Δn2 in einer parallelen Relation zur Transmissionsachse der polarisierenden Platte verlaufen kann.
Im allgemeinen werden verschiedene Bauteile, wie eine polarisierende Platte, eine Flüssigkristallzelle, eine reflektierende Platte oder Rücklicht, und falls erforderlich andere optische Teile, wie optische Bauteile, geeignet mit einem enthaltenen Steuerkreis montiert, so daß eine Flüssigkristallanzeige erhalten wird. In der vorliegenden Erfindung gibt es keine besonderen Einschränkungen, abgesehen von der Verwendung der vorstehend genannten Lichtstreuplatte oder der optischen Elemente, und eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige kann unter Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens zusammengestellt werden.
Wenn eine Flüssigkristallanzeige zusammengestellt wird, können folglich geeignete optische Teile, wie eine Lichtstreuplatte, die in Betrachtungsrichtung auf der polarisierenden Platte liegt, eine Blendschutzschicht, eine Reflexionsschutzschicht, eine Schutzschicht, eine Schutzplatte und eine Kompensationsplatte, die in Betrachtungsrichtung zwischen einer Flüssigkristallzelle und polarisierenden Platten liegt, geeignet angeordnet werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird die vorstehend genannte Kompensationsplatte verwendet, um die Wellenlängenabhängigkeit der Doppelbrechung usw. zu kompensieren und die Lesbarkeit zu verbessern und ist in Betrachtungsrichtung zwischen einer polarisierenden Platte und/oder auf der Seite des Rücklichtes und einer Flüssigkristallzelle usw. angeordnet. Außerdem können auf der Basis des Wellenlängenbereichs usw. als Kompensationsplatte geeignete Teile, wie die vorstehend genannte Verzögerungsplatte, verwendet werden. Die Kompensationsplatte kann außerdem zwei oder mehrere Verzögerungsschichten aufweisen.
Im vorstehend genannten Fall können eine Schicht oder zwei oder mehrere Schichten einer Lichtstreuplatte oder eines optischen Elementes, die als eine Einheit angesehen werden, in einer geeigneten Position auf einer Seite oder auf beiden Seiten einer Flüssigkristallzelle angeordnet werden.
Bei einer Flüssigkristallanzeige, die so gestaltet ist, daß die Richtung Δn2 der Lichtstreuplatte und die Transmissionsachse der polarisierenden Platte in einer parallelen Relation stehen können, kann z.B. eine Schicht oder zwei oder mehrere Schichten einer Lichtstreuplatte in einer Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp in Richtung des einfallenden Lichtes der polarisierenden Platte, insbesondere in der Betrachtungsrichtung der polarisierenden Platte, oder in einer Flüssigkristallanzeige vom Transmissionstyp in Betrachtungsrichtung in einer geeigneten Position auf der Rückseite zwischen der polarisierenden Platte und dem Rücklicht angeordnet werden. Außerdem steht "geeignete Position" hier für eine geeignete Position, bei der es erwünscht ist, daß die Polarisation des von der polarisierenden Platte absorbierten linear polarisierten Lichtes durch Streuung geändert wird.
Wenn die vorstehend genannte Lichtstreuplatte gestaltet wird, dann kann die Lichtstreuplatte wie vorstehend erwähnt, als optisches Element verwendet werden, das mit benachbarten optischen Teilen usw. laminiert und kombiniert ist. Außerdem kann bei einer Flüssigkristallanzeige jedes Bauelement wie im Falle der vorstehend genannten erfindungsgemäßen Lichtstreuplatte vorzugsweise durch Klebemittelschichten angeklebt und verbunden werden.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen erläutert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Außerdem steht "Teil" in jedem Beispiel für "Gewichtsteil".
Beispiel 1
Eine Dichlormethanlösung mit 20 Gew.-%, die 100 Teile eines Harzes aus der Norbornenreihe (ein Produkt der JSR Corporation, Handelsbezeichnung ARTON) als Grundmaterialpolymer der doppelbrechenden Schicht enthält, und 6 Teile eines Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp mit der Formel 5 (wobei n = 36, gibt die Mol-% der Monomereinheit an und ist der Einfachheit halber als Block gezeigt; durchschnittliches Molekulargewicht 10500) wurden miteinander vermischt.
Das Gemisch wurde mit einem Gießverfahren zu einer Schicht mit einer Dicke von 100 μm gegossen. Die erhaltene Schicht wurde bei 175 °C bei einem Reckverhältnis von 2 gereckt, so daß eine Lichtstreuplatte erhalten wurde, die eine doppelbrechende Schicht aufweist, die winzige Domänen des vorstehend genannten Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp im dispergierten Zustand enthält.
Formel 5
Bei der vorstehend genannten doppelbrechenden gereckten Schicht bildet ein Harz aus der Norbornenreihe eine Schicht, in der ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp dispergiert ist, das die Form von Domänen mit der Längsachse in der Reckrichtung hat, so daß eine winzige Domäne gebildet wird. Unter Anwendung eines Verfahrens zur Beobachtung der Chromatizität, die durch eine Differenz des Phasenunterschieds verursacht wird, der durch eine winzige Störung der Ausrichtung im Flüssigkristallpolymer innerhalb einer Domäne hervorgerufen wird, wurde eine Messung mit einem Polarisationsmikroskop vorgenommen, um den mittleren Durchmesser der Domäne zu erhalten. Der erhaltene mittlere Durchmesser zeigte eine Länge von etwa 6 μm in der Richtung Δn1.
Die Differenz der Brechungsindizes (Δn1) der Lichtstreuplatte ergab 0,108, und die Differenz der Brechungsindizes (Δn2) ergab 0,010.
Außerdem ergab der Brechungsindex der Schicht in der Richtung Δn1, die durch Recken bei einem Reckverhältnis von 2 erhalten worden war, bei dem vorstehend genannten Harz aus der Norbornenreihe 1,512, und der Brechungsindex in der Richtung Δn2 ergab 1,510. Außerdem ergab der Brechungsindex (Brechungsindex für den außerordentlichen Strahl) in der Richtung Δn1 des Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp 1,620, und der Brechungsindex (Brechungsindex für den ordentlichen Strahl) in der Richtung Δn2 ergab 1,520.
Die Messung des Brechungsindex wurde bei jeder Einzelschicht mit einem Abbe-Refraktometer Typ 1T, von Atago Co., Ltd. hergestellt, durchgeführt. Die Schicht aus dem Harz aus der Norbornenreihe wurde ohne irgendeine Vorbehandlung gemessen. Nachdem eine 20 %ige Lösung eines Polyimids in N-Methylpyrrolidon bei Bedingungen mit 2000 U/min und 10 Sekunden lang durch Schleuderbeschichtung auf ein bleihaltiges Glassubstrat aufgebracht worden war und 1 Stunde bei 300 °C erhitzt worden war, wurde eine reibende Behandlung des beschichteten Substrats durchgeführt, um eine Ausrichtung der Schicht zu erreichen. Nachdem eine Lösung eines Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp in Cyclohexanon (26 Gew.-%) durch Schleuderbeschichtung auf die vorstehend genannte Ausrichtungsschicht aufgebracht worden war, wurde das beschichtete Substrat bei 160 °C erhitzt, so daß ein ausgerichtetes Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp für die Messung erhalten wurde.
Beispiel 2
Zwei doppelbrechende Schichten, die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden waren, wurden mit einer Klebemittelschicht aus der Acrylreihe mit einer Dicke von 20 μm laminiert und verklebt, so daß die Richtungen Δn2 der Schichten übereinstimmten, so daß eine Lichtstreuplatte erhalten wurde.
Beispiel 3
Die in Beispiel 1 erhaltene Lichtstreuplatte und eine handelsübliche polarisierende Platte, die einen gesamten Lichtdurchlaßgrad von 41 % und einen Polarisationsgrad bei der Transmission von 99 % aufweist, wurden mit einer Klebemittelschicht aus der Acrylreihe miteinander verklebt, so daß die Richtung Δn2 der Transmissionsachse entspricht, so daß ein optisches Element erhalten wurde.
Beispiel 4
Auf eine diffus reflektierende Platte wurden mit einer Klebemittelschicht aus der Acrylreihe einzeln eine polarisierende Platte, eine TN-Flüssigkristallzelle und das in Beispiel 3 erhaltene optische Element geklebt, so daß die polarisierende Platte auf der Zellseite angeordnet war, so daß eine Flüssigkristallanzeige vom Reflexionstyp wie in 4 erhalten wurde. Außerdem wurde die polarisierende Platte so gestaltet, daß die Richtung der Transmissionsachse mit jeder Reiberichtung, die die Flüssigkristallzelle erfährt, übereinstimmen kann.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Lichtstreuplatte, die eine doppelbrechende Schicht mit einer Differenz der Brechungsindizes (Δn1) von 0,333 und einer Differenz der Brechungsindizes (Δn2) von 0,35 aufweist, wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp der nachfolgenden Formel 6 verwendet wurde (Gewichtsmittel des Molekulargewichts 8900).
[Formel 6]
Außerdem ergab der Brechungsindex (Brechungsindex für den außerordentlichen Strahl) des vorstehend genannten Flüssigkristallpolymers vom Seitenkettentyp in der Richtung Δn1 1,845, und der Brechungsindex (Brechungsindex für den ordentlichen Strahl) der Richtung Δn2 ergab 1,545. Bei der vorstehend genannten doppelbrechenden Schicht dient ein Harz aus der Norbornenreihe als Grundschicht, in der ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp in Domänenform dipergiert ist, so daß winzige Domänen mit der Hauptachse in der Reckrichtung gebildet werden. Der erhaltene mittlere Durchmesser zeigte in der Richtung Δn1 eine Länge von etwa 6 μm.
Vergleichsbeispiel 2
In Beispiel 3 wurde dem gleichen Verfahren gefolgt, außer daß die in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Lichtstreuplatte als Lichtstreuplatte verwendet wurde, um ein optisches Element zu erhalten.
Auswertungstest 1
Bei den Lichtstreuplatten und den optischen Elementen, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten worden waren, wurden der gesamte Durchlaßgrad, der Durchlaßgrad bei einer Streuung und die Trübung mit einem Poick-Trübungsmeßgerät vom Integratorkugel-Typ gemäß ASTM-D 1003-61 gemessen. Außerdem wurde auch der Polarisationsgrad des gesamten hindurchgegangenen Lichtes untersucht, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Wie bei einem optischen Element mußte das einfallende Licht von der Seite einer polarisierenden Platte und einer Lichtstreuplatte einfallen, und der Wert für den Fall von der Seite der Lichtstreuplatte ist in Klammern angegeben.
Tabelle 1
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, daß Lichtstreuplatten mit einer polarisierenden Funktion erhalten werden (Beispiele 1 und 2). Obwohl doppelbrechende Schichten übereinander laminiert wurden und folglich der gesamte Durchlaßgrad durch den Reflexionsverlust verringert wurde (Beispiele 1 und 2), zeigen sie auch, daß im Falle einer Kombination mit einer polarisierenden Platte eine Zunahme des gesamten Durchlaßgrades erreicht wurde, die den Reflexionsverlust überstieg, und daß das durch die polarisierende Platte hindurchgehende linear polarisierte Licht durch Streuung des linear polarisierten Lichtes, das von der polarisierenden Platte absorbiert worden war, sprunghaft verbessert wurde (Beispiel 3).
Anhand des Ergebnisses des Vergleichs in Beispiel 3, bei dem die Richtung des einfallenden Lichtes geändert wurde, wurde der gesamte Durchlaßgrad im Vergleich mit dem Fall, bei dem nur die polarisierende Platte verwendet wurde (41 %), durch den Einfall des Lichtes von der Seite der Lichtstreuplatte verbessert.
Außerdem ist das Ausmaß der Verbesserung des gesamten Durchlaßgrades in dem Fall effektiver, bei dem ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp verwendet wird (Beispiel 1), als in dem Fall, bei dem ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp verwendet wird, das aus einer einzigen Monomereinheit besteht (Vergleichsbeispiel 1). Dieses Ergebnis zeigt, daß die Polarisationseigenschaften verbessert werden, wenn ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallcopolymer vom Seitenkettentyp als Flüssigkristallpolymer verwendet wird, das eine Lichtstreuplatte mit einer polarisierenden Funktion bildet.
Auswertungstest 2
Beim Messen der Helligkeit der in Beispiel 4 erhaltenen Flüssigkristallanzeige im Anzeigestatus unter Verwendung eines Helligkeitsmeßgerätes wurde im Vergleich mit dem Fall, bei dem nur die polarisierende Platte verwendet wird, eine deutliche Verbesserung der Helligkeit bestätigt.

Claims

Lichtstreuplatte, die folgendes aufweist: eine doppelbrechende Schicht (1) und winzige Domänen (e), deren Doppelbrechungseigenschaft sich von der der doppelbrechenden Schicht (1) unterscheidet, in einem in der doppelbrechenden Schicht (1) dispergierten Zustand, wobei die winzigen Domänen (e) ein Flüssigkristallpolymer vom Seitenkettentyp mit der folgenden Einheit aufweisen
das folgendes aufweist eine Monomereinheit, die eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette mit der Formel -Y-Z-A, wobei Y für eine Polymethylenkette -(CH₂)_p- oder eine Polyoxymethylenkette -(CH₂CH₂O)_q- steht, wobei p eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist und q eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, Z für eine parasubstituierte cyclische Verbindung steht und A für einen endständigen Substituenten in der p-Position zu Z steht, oder eine Flüssigkristall-Fragmentseitenkette mit der folgenden Formel enthält:
wobei R¹ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht, a eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 ist, X¹ für die Gruppe -CO₂ oder die Gruppe -OCO steht, R² für eine Cyanogruppe, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Fluorgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht und b und c ganze Zahlen mit 1 oder 2 sind, und eine Monomereinheit, die eine Nichtflüssigkristall-Fragmentseitenkette der Formel enthält
wobei R³ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht, R⁴ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, eine Fluoralkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen Substituenten mit der Formel -(-CH₂CH₂-O-)_d-R⁵ steht, wobei d eine positive ganze Zahl von 1 bis 6 ist und R⁵ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, und wobei eine erste Differenz der Brechungsindizes (Δn1) zwischen der doppelbrechenden Schicht (1) und den winzigen Domänen (e), in einer orthogonalen Richtung zu einer axialen Richtung gemessen, die den maximalen Durchlaßgrad des linear polarisierten Lichtes ergibt, 0,03 oder mehr beträgt und eine zweite Differenz der Brechungsindizes (Δn2), in dieser axialen Richtung gemessen, 80 % oder weniger der ersten Differenz der Brechungsindizes (Δn1) beträgt.
Lichtstreuplatte nach Anspruch 1, wobei die winzigen Domänen (e) in einem dispergierten Zustand verteilt sind, der durch Phasentrennung hervorgerufen wird, und die Länge in Richtung der ersten Differenz der Brechungsindizes (Δn1) einer winzigen Domäne (e) 0,05 bis 500 μm beträgt.
Lichtstreuplatte, wobei zwei oder mehr Lichtstreuplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 2 laminiert sind, so daß die Richtungen der Messungen der ersten Differenz der Brechungsindizes (Δn1) einer oberen Schicht und einer unteren Schicht in einer wechselseitig parallelen Relation stehen.
Optisches Element, das eine laminierte Schicht von mindestens einer Art, die aus einer polarisierenden Platte (4) und einer Verzögerungsplatte ausgewählt ist, und die Lichtstreuplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 4, wobei die Transmissionsachse der polarisierenden Platte (4) und die Richtung der Messung der zweiten Differenz der Brechungsindizes (Δn2) einer Lichtstreuplatte in einer wechselseitig parallelen Relation stehen.
Flüssigkristallanzeige, die die Lichtstreuplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder das optische Element nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 auf einer Seite oder beiden Seiten der Flüssigkristallzellen aufweist.