JP2000105315A - 位相遅延プレ―トおよびその製造方法 - Google Patents

位相遅延プレ―トおよびその製造方法

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JP2000105315A
JP2000105315A JP11169066A JP16906699A JP2000105315A JP 2000105315 A JP2000105315 A JP 2000105315A JP 11169066 A JP11169066 A JP 11169066A JP 16906699 A JP16906699 A JP 16906699A JP 2000105315 A JP2000105315 A JP 2000105315A
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Zhiming Zhuang
ジーミン・ジュアン
Kei Uinkaa Buruusu
ブルース・ケイ・ウィンカー
Jane H Hanamoto
ジェーン・エイチ・ハナモト
Zili Li
ズーリー・リー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶ディスプレイの視野角およびコントラス
トを改善するための薄膜の位相遅延プレートを提供す
る。 【解決手段】 該遅延プレートは、コレステリックおよ
びＡプレート補償器を含む。Ａプレートは、単一の基板
上に重合可能な反応性中間相材料（ＲＭ）の層を溶剤鋳
込みすることによって製造される。ＲＭ溶液には添加剤
が含まれ、添加剤はＲＭと空気との界面へと移動して表
面エネルギを低下させかつ添加剤を多く含む層を生成す
る。この層がＲＭの空気との界面における固有の傾斜角
を２５°から０°の間へと低下させる。溶液を蒸発させ
て、結果として得られるフィルムは液晶相で重合され
て、液晶が永久的に配向される。このフィルムは基板か
ら容易に離すことができ、所望のパターンに整形され、
新規な補償器を形成するよう組合せられる。薄膜を通じ
て所定の斜角を有する補償器もまた形成され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、光学遅延手段に関し、より特
定的には、液晶ディスプレイの視野角および明るさを改
善するための薄膜遅延器に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】液晶ディスプレイ技術の躍進に伴っ
て、より明るく、より軽量の、高解像度で情報を表示す
ることのできる、進歩した表示装置が製造されてきてい
る。液晶ディスプレイには、その軽量かつより小型の形
状ファクタおよび低電力要件により、陰極線管ディスプ
レイ等の他の表示装置に勝るいくつかの利点がある。し
かし、液晶ディスプレイでは、そのコントラストの弱さ
および／または広い視野角における色度の低さゆえに、
多くの視覚環境において表示画面を観察することがしば
しば困難である。
【０００３】液晶ディスプレイが達成することのできる
コントラスト比を制限している主要なファクタとして、
表示画面の本来暗い状態にあるべき部分に光が洩れるこ
とが挙げられる。液晶のコントラスト比はまた、観察者
の視野角に依存している。周知のように、典型的な液晶
ディスプレイのコントラスト比は、直角の入射角を中心
とする狭い視野角内でのみ最大となり、視野角が増すに
つれてその比は低下する。この視野角によるコントラス
ト比の低下は、大きな視野角において暗い状態のピクセ
ルを通じて洩れる光が原因となっている。大きな視野角
はまた、カラーディスプレイにおいて色の変化を生じさ
せる原因となる。
【０００４】コントラストと視野角の両者を改善するた
めに、液晶ディスプレイには光学補償層が含まれてもよ
い。このような補償器の必要性は、スーパーツイスト・
ネマチック（ＳＴＮ）液晶ディスプレイについて特に高
い。ＳＴＮ液晶ディスプレイでは通常、第１のＳＴＮデ
ィスプレイパネルの複屈折を補償するために、反対のね
じれ角を有する第２のＳＴＮディスプレイパネルが設け
られる。第２の液晶ディスプレイパネルを単に補償器と
して設けるのはコストが高くつくため、多くのディスプ
レイは、位相差フィルム等の光学補償器を含む。このよ
うな位相差フィルムの使用については、（Yeh等に発行
された）米国特許番号第５，１９６，９５３号、（Wink
er等に発行された）第５，５０４，６０３号、（Winker
等に発行された）第５，５５７，４３４号、（Gunning,
III等に発行された）第５，５８９，９６３号、（Koch
等に発行された）第５，６１９，３５２号、（Winkerに
発行された）第５，６１２，８０１号、および（Gunnin
g, III等に発行された）第５，６３８，１９７号に開示
されている。液晶の層は、一方の偏光層が他方の偏光層
の吸収の軸に垂直な吸収層を有する、１対の偏光層の間
に挟まれる。１または複数の補償層を付加することによ
って、コントラスト比は、補償器の光軸を注意深く配向
することにより広範囲の視野角にわたって改善される。
補償器の遅延効果が組合せられて、液晶ディスプレイに
固有の位相遅延が相殺される。上に引用した特許のすべ
ては、本願と共通に譲渡されているかまたは、譲受人の
親会社であるロックウェル・インターナショナル・コー
ポレイション（Rockwell International Corporation）
に譲渡されている。
【０００５】これらの特許で説明されている補償層に含
まれる補償器の種類の１つは、Ａプレート補償器として
知られている。Ａプレートは複屈折層であって、その異
常軸（すなわち、そのｃ軸）がその層の表面に平行に配
向されており、そのａ軸が（直角に入射する光の方向に
平行に）表面に直角に配向されている。先行技術のＡプ
レートは、ポリビニルアルコールまたは他の好適な、配
向した有機複屈折材料等の、一軸延伸ポリマーを使用し
て製造することができる。
【０００６】残念なことに、このような先行技術のＡプ
レートの光特性の品質および均一性は、通常低いもので
ある。さらに、Ａプレートは張力の下に保持されねばな
らず、その材料は十分な異方性を得るよう比較的厚くな
ければならない。また、このようなＡプレートと他の位
相差フィルムとの積層構造はしばしば、高温にさらされ
た場合に応力による複屈折を生む結果となりかねない。
【０００７】近年、位相差フィルムを紫外線（ＵＶ）で
硬化可能な液晶から得ることが可能であることが報告さ
れている。たとえば、Ｈ．ハセベ（H. Hasebe）、Ｋ．
タケウチ（K. Takeuchi）およびＨ．タカツ（H. Takats
u）による、Ｊ．ＳＩＤ、３／３、１３９（１９９５）
を参照されたい。図５に示すように、本来ならば液晶と
空気との界面における液晶の内在する傾きによってもた
らされたであろう結晶構造内のいかなる斜角も、伝統的
な整列技術を用いて排除できるように、２枚の基板が設
けられる。しかし、ポリイミド整列材料は非常に高価で
あるため、２つの基板に複数の整列層を設けるのは望ま
しくない。また、２枚の基板のうち一方または両方がＵ
Ｖ硬化可能な液晶の光重合の後に廃棄されるのであれ
ば、それら２つの基板を整列させかつ間隔をとるのに関
連して費用がかかってしまうこともまた望ましくない。
さらに、光重合に先立って液晶の配向を設定するのに、
間隔をおかれた平行の基板に依存するのも望ましくな
い。なぜなら、間隔をおかれた基板で達成できる均一性
にも基板のサイズにも、実際的な限界があるためであ
る。
【０００８】ＵＶ硬化可能な液晶材料を配向するのに必
要とされる基板の数は、最小に抑えることが明らかに望
ましい。上に引用した米国特許番号第５，６１９，３５
２号に説明されるように、単一の基板の表面をコーティ
ングして薄膜補償器を作るプロセスに、重合が可能な液
晶を使用することが可能である。このプロセスによれ
ば、液晶を整列させるための整列層を有する第２の基板
を提供する必要がなくなる。しかし、重合が可能な液晶
のほとんどは、重合可能液晶と空気との界面においてゼ
ロでない傾斜角を本来的に有するために、Ａプレート補
償器に必要とされる液晶の平面配向を達成することが困
難となっている。したがって、重合可能な液晶の固有の
傾斜角よりも小さいことが求められる、ネマチックと空
気との界面における傾斜角を達成するための、効率的か
つ経済的な方法が必要である。
【０００９】
【発明の概要】本発明は、液晶ディスプレイの視野角お
よびコントラストを改善するための薄膜補償器に関し、
より特定的には、ツイスト・ネマチック液晶ディスプレ
イに関する。コレステリックおよびＡプレート補償器等
の薄膜補償器は、単一の基板の上に重合可能な液晶の層
を設けることによって製造することが可能である。有利
なことに、重合可能な液晶は、重合可能液晶と空気との
界面において、約０°の均一な傾斜角を有する。または
代替的に、重合可能な液晶は、ネマチックと空気との界
面において、ゼロ度よりは大きいが重合可能な液晶の固
有の傾斜角よりも小さい、傾斜角を有する。
【００１０】本発明においては、準備した基板に重合可
能な液晶の溶液を塗付する。この溶液は、重合可能な液
晶と空気との界面において重合可能な液晶を正しく配向
する、ある類の添加剤が結合された、重合可能液晶を含
む。この添加剤は、界面活性剤、遊離剤（release agen
ts）、または溶液に可溶な他の界面活性化学物質であっ
てもよい。溶液内の添加剤の濃度は、最小臨界値を超え
なければならないが、相分離が生じる過剰値を超えては
ならない。添加剤は、反応性であっても非反応性であっ
てもよい。たとえば、（アクリル酸エステルおよびビニ
ルエーテル等の）反応性界面活性剤、および、非反応性
のシリコン油界面活性剤の、両方が有利に使用され得
る。
【００１１】溶液はその後、異方性表面を有する基板上
に析出される。添加剤は、重合可能な液晶と空気との界
面へと移行し、添加剤を多く含む表面層を生成する。こ
れにより、重合可能な液晶の、空気との界面における固
有の傾斜角が低くなる。結果として得られたフィルム
は、液晶相内で重合されて、適切な分子配向に永久に固
定される。
【００１２】結果として得られたフィルムは、容易に基
板から分離することができ、所望のパターンに整形する
ことができる。以上に概略的に説明した本発明のこれら
および他の利点は、以下の詳細な説明内でより明確とな
るであろう。
【００１３】
【詳細な説明】本発明の原理にしたがって、液晶ディス
プレイの視野角および明るさを改善するための、新規な
薄膜補償器が提供される。具体的には、本発明の方法に
おいて、重合可能な液晶材料が単一の基板上に堆積され
て、薄膜の複屈折補償器が得られる。補償器は、送られ
てきた光の位相を遅延することによって液晶ディスプレ
イによってもたらされる位相遅延を補正するので、通
常、位相遅延プレートと称される。これら補償器フィル
ムは、重合可能な液晶と空気との界面において約２５度
よりも小さい傾斜角を有する、複屈折層を含む。好まし
くは、この層は、重合可能な液晶と空気との界面におい
て、実質的にゼロの傾斜角度を有し、その異常軸（すな
わち、ｃ軸）は層の表面と平行に配向され、かつ、ａ軸
は表面に直角に（すなわち、直角に入射する光の方向と
平行に）配向される。重合可能な液晶材料がキラルであ
る場合には、ｃ軸はフィルムを通じて方位角によって変
化し、フィルムはコレステリックフィルムと称される。
重合可能な液晶材料がアキラルである場合には、ｃ軸は
フィルムの大部分において特定の方位に均一に配向し、
結果として得られるフィルムはＡプレートフィルムであ
る。
【００１４】「ツイスト・ネマチック液晶ディスプレイ
におけるグレースケール性能を改善するための有機ポリ
マーＯプレート補償器（"Organic Polymer O-Plate Com
pensator For Improved Gray Scale Performance in Tw
isted Nematic Liquid Crystal Displays"）」と題され
た、同時係属中の特許出願連続番号第０８／３１３，５
３１号は、空気界面において液晶材料のディレクタが高
い傾斜配向を有する、Ｏプレート補償器フィルムを開示
している。この出願の開示がここに援用により引用され
るが、この出願では特に、コントラスト比を改善するよ
う、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）システム内に偏光子お
よび／または分析器を有する、Ｏプレート補償器の製造
および使用について説明している。上に引用した同時係
属中の出願は、本願の譲受人に譲渡されている。
【００１５】図１に本発明の１実施例を示す。これは、
重合性液晶薄膜を使用してＡプレート補償器を作成する
よう実現され得るものとして、以下に説明される。特定
的には、図１は、一方表面に整列層１０４が設けられた
基板１０２を図示する。整列層１０４の上部には、重合
可能な液晶の薄膜１０６が設けられている。
【００１６】整列層１０４は、基板１０２の一方表面を
ポリイミド材料でコーティングすることによって形成さ
れる。この整列層にはその後、重合可能な液晶の分子が
重合可能な液晶と整列層１０４との界面において小さい
傾斜角度を有するように、処理が施される。本発明では
単一の基板が提供されるため、薄膜１０６の上部が空気
との界面を形成する。これは図に１０８で示すとおりで
ある。上述のように、重合可能な液晶の分子は、重合可
能液晶と空気との界面１０８において、Ａプレートを得
るためには克服せねばならない、固有の傾斜角（すなわ
ち、およそ２０°から８０°）を有する。この固有の傾
斜角度θを図２に示すが、分子は、薄膜１０６の厚さを
通じて、望ましくない角度の斜角を示すであろう。
【００１７】しかし、本発明によれば、図１に示すよう
な好ましい実施例においては、重合可能液晶と空気との
界面１０８において、実質的にゼロ度（０°）の傾斜角
度が達成される。下により詳細に説明するように、薄膜
１０６は重合可能液晶と空気との界面において自由表面
を有し、この表面は、空気界面の近くに、添加剤を豊富
に含む濃度または層を含む。このような添加剤の高い濃
度は、重合可能液晶の空気との界面における傾斜角度を
低下させる。したがって、添加剤を多く含む層のその濃
度を修正することによって、液晶材料はゼロ度より大き
いかまたはおよそゼロ度に等しく、しかし重合可能液晶
と空気との界面１０８における液晶材料の固有の傾斜角
度よりは小さい、傾斜角度を有することが可能となる。
より特定的には、添加剤の濃度を変化させることによっ
て、空気との界面における傾斜角度はゼロ度（０°）か
ら約２５度（２５°）の間とすることができる。
【００１８】重合可能液晶層は液晶相で重合されて、自
由表面において液晶のディレクタが実質的に平行な配向
を有する分子秩序へと永久的に固定される。代替的に、
重合可能液晶層は、界面活性剤の量を変化させることに
よって、約ゼロ度から空気界面における固有の傾斜角度
までの間の角度で重合される。
【００１９】基板と液晶との界面において、液晶整列層
に近接する液晶のディレクタは、図１に示すように、基
板と実質的に平行に配向されるてもよく、また、基板に
対して選択された斜角に配向されてもよい。基板に近接
する液晶のディレクタを、工学上または設計上の考慮事
項によって必要とされ得る別の選択された角度に配向す
るのに、整列層を堆積しかつ処理する公知の方法を使用
することができることは、当業者には理解されるであろ
う。
【００２０】重合可能液晶と空気との界面１０８におけ
る傾斜角度は、本発明によれば基板１０２と実質的に平
行に保たれるため、液晶のディレクタを斜めに配向する
ことで、薄膜層１０６を通じて均一な傾斜変化を達成す
ることが可能である。薄膜層を通じたこのような方位角
の変化は、重合可能液晶の溶液に、薄膜１０６に直交す
る軸に沿って所望のらせんのピッチを提供するのに十分
な量のキラル添加剤をドープすることによって、達成さ
れ得る。
【００２１】本発明は、アクリル酸エステル、ビニルエ
ーテルおよびエポキシドからなる群から選択された液晶
材料を使用する。重合可能液晶（ＲＭ８２）の好ましい
原料の１つは、英国ドーセット州（Dorset, U.K.）の、
メルク社（Merck Ltd.）から得ることができる。この重
合可能液晶は、二官能性の反応性材料、エステル結合、
および芳香族化合物を含む。
【００２２】重合可能液晶の溶液は、堆積プロセスを容
易にするよう調合することが可能である。このような溶
液は、いくつかの成分の混合物である。この混合物は第
１に、重合可能液晶を含む。重合可能液晶の溶液はま
た、溶液が基板に堆積するのを助ける、有機溶剤または
有機溶剤の混合物を含み得る。
【００２３】重合可能液晶溶液には好ましくは添加剤が
含まれて、重合可能液晶と空気との界面１０８における
液晶ディレクタの固有の傾斜角度が減じられる。具体的
には、添加剤は、界面活性剤、遊離剤、または、重合可
能液晶溶液内に可溶な他の界面活性化学物質である。こ
の添加剤は、反応性であっても非反応性であってもよ
く、（アクリル酸エステルおよびビニルエーテル等の）
反応性のものも、非反応性のシリコン油界面活性剤も、
どちらも有利に使用が可能であることがわかっている。
例示の目的で、界面活性材料は、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリシリコン、反応性ポリシリコン、オルガノシラ
ン、ワックス、および離型剤からなる群から選択され得
る。より特定的には、界面活性材料は、ポリシクロヘキ
シルメタクリル酸エステル（ＰＣＨＭ）（現時点におい
て好ましい界面活性材料である）、ポリシクロヘキシル
メタクリル酸エステル共重合体、セント・ルイス・ミズ
ーリ（St. Louis Missouri）のモンサント・ケミカル・
カンパニー（Monsanto Chemical Company）から市販さ
れているモンサント・モンダフロー２１００（Monsanto
mondaflow 2100）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭ
Ｓ）、ジメチルジエトキシシラン、およびポリメチルメ
タクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）からなる群から選択さ
れる。
【００２４】重合可能液晶溶液内の添加剤の濃度は、固
有の傾斜角を最小にするに足る最小臨界値を超えねばな
らないが、その濃度は相分離が生じる過剰値を超えては
ならない。界面活性材料は、液晶材料の０．１重量％か
ら１０．０重量％、より特定的には、およそ５．０重量
％を下回らねばならないことがわかっている。界面活性
材料の最適な濃度は、経験的に決定され、多くのファク
タの影響を受ける。たとえば、この最適な濃度は、添加
剤および重合可能な液晶の表面張力によって、結果とし
て得られる重合フィルムの厚さによって、ならびに、液
晶が重合される温度によって、影響を受ける可能性があ
る。特定の工学的用途によっては、最適な濃度に影響を
与え得るさらに別のファクタが生じ得ることは、当業者
には理解されるであろう。
【００２５】好ましい１実施例においては、約１．０μ
ｍ厚さのフィルムでは、約０．２重量％の界面活性剤
が、空気界面における重合可能液晶の固有の傾斜角を約
ゼロ度にまで減じる。さらなる例として、ＲＭ２５７液
晶材料内のＰＭＭＡの濃度は、以下の表に示した結果に
したがって変化する。
【００２６】
【表１】
【００２７】例示の目的で、メニスカスコーティング技
術によって基板に設けられる約１．０μｍの薄い膜厚を
有するＡプレート補償器を生成するための別の好ましい
処方は、１）１４重量％の重合可能液晶（ＲＭ２５
７）；２）０．１４重量％の光開始剤（チバガイギー社
（Ceiba Geigy）から市販されているIrgacure 651）；
３）０．０２４重量％の界面活性剤（ＰＣＨＭ）；およ
び、４）８５．８３６重量％の溶剤（シクロペンタノ
ン）、を含む。約８０μｍ厚さの薄膜を生成するための
別の好ましい処方は、１）３５重量％のＲＭ２５７およ
び１５重量％のＲＭ８２（やはりメルク社から市販され
ている）；２）０．５重量％の光開始剤（Irgacure 65
1）；３）０．０１２重量％の界面活性剤（ＰＤＭ
Ｓ）；ならびに、４）４９．５重量％の有機溶剤（モノ
クロロベンゼン）、を含む。
【００２８】薄膜の厚さは、基板と重合可能な液晶との
界面における整列角度とともに、所望の光学特性を達成
するよう容易に変化させることができる。この薄膜の実
際の厚さはもちろん、溶液の相対濃度、材料がコーティ
ングプロセスによって基板１０２に設けられる速度、製
剤の粘性、および溶液の表面張力等の、いくつかのファ
クタに依存する。
【００２９】重合可能液晶の薄膜は、当業界で公知の多
くのコーティング技術によって、準備された基盤上に堆
積させることが可能である。たとえば、コーティングの
方法は、スピンコーティング、メニスカスコーティン
グ、およびスロット・ダイコーティングのうちの１つで
あってもよい。
【００３０】ここで図４を図１とともに参照して、図４
は、重合可能液晶と空気との界面１０８において実質的
にゼロ度の傾斜角度を有する光学遅延プレートを準備す
るための、本発明の方法にしたがったプロセス４００を
実現するためのフロー図である。プロセス４００は特定
的には、Ａプレート補償器を提供するためのものであ
る。しかし、特定の応用目的を達成する特定の特性を有
する液晶材料を選択することによって、コレステリック
の任意のピッチおよびねじり角を提供するようキラルド
ーパントの濃度を変化させることによって、ならびに、
液晶材料のディレクタが基板１０２に対して配向される
整列角度を変化させることによって、新規な変形が容易
に可能であることは、当業者には理解されるであろう。
【００３１】プロセス４００は、適切な基板１０２の選
択から開始される。ステップ４０２において、基板１０
２に光学的欠陥がないかどうかが検査される。基板１０
２は洗浄されて汚染物質が取除かれて、整列層を堆積す
るよう準備される。プロセス４００はクリーンルーム環
境内で行なわれものと理解されたい。
【００３２】ステップ４０６において、整列層１０４が
基板１０２の表面に設けられる。整列層１０４は、液晶
の中間相内での分子方向を好ましい配向にする、ポリマ
ーまたは他の材料の薄いコーティングである。このよう
な配向を達成するために、整列層の露出面は軟らかい材
料で単一方向に柔軟にされるかまたはなでられて、液晶
分子を基板の表面に平行な共通の方位角に整列させる、
異方性の表面特性が作り出される。整列層を構築するの
に使用することの可能な好ましいコーティングの例は、
ポリビニルアルコール、シラン、およびポリイミドであ
る。
【００３３】斜めの整列角については、物理気相成長法
を使用して、シリコン酸化物を基板１０２の表面上に斜
めに堆積させることが可能である。相似方向性を獲得す
ること（すなわち、液晶の分子が基板１０２に垂直に整
列されること）が望まれる場合には、整列層１０４は、
両親媒性材料のコーティングから構成され得る。この場
合、整列層１０４の各分子は極性端部および無極性端部
を有する。極性端部は基板に付着するが、無極性端部
（通常は炭化水素鎖）は液晶空間内を指す。光整列等
の、当該技術分野において公知である、平面かつ相似方
向性の整列を達成するための他の方法もまた、利用する
ことが可能である。
【００３４】整列層プロセスの終了後、ステップ４０８
に示すように、重合可能な液晶溶液が基板１０２上に溶
剤鋳込される。図３に示すように、この溶液は好ましく
はメニスカスコーティング技術を使用して与えられる。
この技術によれば、重合可能液晶の溶液は、リザーバ３
０２から、選択された速度で基板にわたって移動する溝
穴付ヘッド３０４を介してポンプ注入される。基板１０
２からヘッド３０４までの距離を変化させ、かつ、ヘッ
ド３０４が移動する速度を制御することによって、さま
ざまな厚さの薄膜１０６を得ることが可能である。
【００３５】ステップ４１０において、溶剤を蒸発させ
て、液晶中間相が形成されかつ好ましい方向に整列され
るようにする。溶剤の蒸発は、（上述の処方を使用し
て、）コーティングされた基板を約９０℃の設定温度の
ホットプレート上に１〜５分間置くことによって達成さ
れる。このプロセス中のフィルムの温度プロファイル
が、いくつかのファクタに依存することは理解されるで
あろう。たとえば、この温度プロファイルは、基板の熱
係数に依存し、また、図５に示すように、重合可能液晶
材料が結晶相または他の高次液晶相からネメチック相
に、さらにメネチック相から等方性相へと移行する、そ
れぞれの温度Ｔ1およびＴ2に依存する。フィルムの温度
は、温度Ｔ1とＴ2との間に保つことが望ましい。
【００３６】溶剤を蒸発させた後、ステップ４１２にお
いて、フィルムは液晶相で重合されて、薄膜１０６は適
切な分子秩序に永久的に整列される。好ましい１実施例
における重合は、化学線放射で薄膜１０６を照射するこ
とによって達成される。上述の特定の処方については、
（フィルムの温度を温度Ｔ1とＴ2との間に保ちながら）
紫外光にさらすことによって、隣接する液晶の間に永久
的な橋かけ結合が構築されて、橋かけ分子の長鎖が形成
される。これらの橋かけ結合が形成されるとき、液晶材
料は、好ましい配向に一定に整列されたプラスチックフ
ィルムを構築する。
【００３７】薄膜１０６の重合が終わると、ステップ４
１４において、薄膜が基板から取除かれる。基板は、廃
棄するかまたは再利用することができる。代替的に、こ
の薄膜は特定の用途においては、基板１０２上に残され
る。薄膜は、他の遅延フィルムと容易に組合せられて、
その開示がここに引用により援用される上に引用した特
許出願に開示されているような、新規な補償器構造を提
供することが可能である。
【００３８】本発明の顕著な利点は、重合前の小さい液
晶分子が好ましい配向に容易に整列されることから生ま
れる。さらに、その材料が初期状態において液状または
粘性状であるために、本発明は、フィルムの形状または
厚さを選択しかつ準備するのに、また、光整列層を使用
するかまたはＵＶ線放射中にフォトマスクを使用して
（遅延またはフィルムの光学軸が場所によって異なる）
パターン化またはピクセル化された遅延フィルムを形成
するのに、非常に優れた柔軟性を提供する。
【００３９】以上に説明したように、基板１０２は、好
ましくは、製造過程においてフィルムを支持するのに十
分な剛性を有する、ソーダ石灰ガラスのシートである。
このような基板は比較的廉価であって、さまざまなサイ
ズで入手が可能である。代替的に、本発明は、プラスチ
ック基板を使用しても実行が可能である。プラスチック
基板の場合には実際に、液晶材料との異方性効果が得ら
れるようにプラスチック基板を直接柔軟にすることによ
って、ポリイミドの整列層を使用する必要が無くなる可
能性もある。
【００４０】上述のメニスカスコーティングプロセスを
使用することによって、市販のメニスカスコーティング
用機器を使用して（１７インチ×１７インチの）（４
３．１８ｃｍ×４３．１８ｃｍの）約２８９平方インチ
（約１８６５平方ｃｍ）の表面積を有するＡプレートを
得ることが可能となっている。コーティング用ヘッド３
０４の下で基板を移動させることによって、連続するス
トリップが容易に得られることは、明らかであろう。代
替的に、当該技術分野において公知である他のコーティ
ング方法を用いて同様の結果を達成することも可能であ
る。
【００４１】以上に例示的な好ましい実施例を説明しか
つ添付の図面に示したが、このような実施例が広範な発
明の範囲を単に例示するものであって、限定するもので
はないことを理解されたい。さらに、本発明の精神およ
び主張される範囲から離れることなく、当業者には種々
の修正または変形が思い付かれるであろう。よって、本
発明は図示しかつ説明した特定の構造または構成に限定
されるものではないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った、Ａプレート補償器の断面図で
ある。
【図２】単一の基板上に堆積された重合可能な液晶材料
の断面図であって、重合可能な液晶の空気との界面にお
ける固有の傾斜を示す図である。
【図３】重合可能な液晶材料を基板上に堆積するための
１つの可能な方法を示す図である。
【図４】本発明に従った、位相遅延薄膜の製造プロセス
のフロー図である。
【図５】重合可能な液晶材料の相図である。
【符号の説明】
１０２ 基板 １０４ 整列層 １０６ 薄膜 １０８ 空気との界面 ３０２ リザーバ ３０４ へッド
フロントページの続き (72)発明者 ヤング・ジェイ・チュン アメリカ合衆国、91320 カリフォルニア 州、カラバサス、ストンリッジ・コート、 3416 (72)発明者 ジーミン・ジュアン アメリカ合衆国、91360 カリフォルニア 州、サウザンド・オークス、ダブリュ・ゲ インズボロー・ロード、483、ナンバー・ 202 (72)発明者 ブルース・ケイ・ウィンカー アメリカ合衆国、91360 カリフォルニア 州、サウザンド・オークス、ブライト・ス ター・ストリート、885 (72)発明者 ジェーン・エイチ・ハナモト アメリカ合衆国、91362 カリフォルニア 州、サウザンド・オークス、サプラ・スト リート、2509 (72)発明者 ズーリー・リー アメリカ合衆国、60010 イリノイ州、バ ーリントン、バードウィック・コート、 5045

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 位相遅延プレートを製造する方法であっ
    て、 基板を提供するステップと、 基板に液晶整列層を設けるステップと、 整列層に重合可能な液晶材料の薄膜を設けて該薄膜の自
    由表面が液晶と空気との界面を構成するようにするステ
    ップとを含み、該液晶材料は該液晶と空気との界面にお
    ける該液晶材料のディレクタの固有の傾斜配向を減じる
    界面活性材料を含み、さらに該薄膜の大部分において該
    薄膜のディレクタを配向するよう、該薄膜の温度を調節
    するステップと、 該薄膜を重合して該配向を保つステップとを含む、方
    法。
  2. 【請求項２】 前記液晶整列機構を該基板に設けるステ
    ップは、 該基板に液晶整列層を設けるステップを含み、 前記重合可能な液晶材料の薄膜を設けるステップは、 該整列層に重合可能な液晶材料の薄膜を設けて該薄膜の
    自由表面が液晶と空気との界面を構成するようにするス
    テップを含み、該液晶材料は、該液晶と空気との界面に
    おける該液晶材料のディレクタの固有の傾斜配向を減じ
    る界面活性材料を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記基板を提供するステップは、 プラスチック基板を提供するステップを含み、 前記液晶整列機構を該基板に設けるステップは、 該基板を柔軟にしてその上に液晶分子のための整列機構
    を提供するステップを含み、 前記重合可能な液晶材料の薄膜を設けるステップは、 該液晶整列層の基板に重合可能な液晶材料の薄膜を設け
    て該薄膜の自由表面が液晶と空気との界面を構成するよ
    うにするステップを含み、該液晶材料は、該液晶と空気
    との界面における該液晶材料のディレクタの固有の傾斜
    配向を減じる界面活性材料を含む、請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記重合可能な液晶材料の薄膜を設ける
    ステップは、該液晶整列層との界面における該液晶材料
    の整列が実質的に平行となるように薄膜を設けるステッ
    プを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記重合可能な液晶材料の薄膜を設ける
    ステップは、該液晶整列層との界面における該液晶材料
    の整列が実質的に斜めとなるように薄膜を設けるステッ
    プを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記薄膜を重合するステップは、化学線
    放射で該薄膜を照射して該薄膜を重合するステップをさ
    らに含む、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 該液晶材料は、アクリル酸エステル、ビ
    ニルエーテルおよびエポキシドからなる群から選択され
    る、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該液晶材料は、二官能性の反応性材料を
    含む、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該液晶材料は、エステル結合を含む、請
    求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該液晶材料は、芳香族化合物を含む、
    請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 該界面活性材料は、該液晶材料の５重
    量％未満である、請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 該界面活性材料は、ポリアクリル酸エ
    ステル、ポリシリコン、反応性ポリシリコン、オルガノ
    シラン、ワックス、および離型剤からなる群から選択さ
    れる、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 該界面活性材料は、ポリシクロヘキシ
    ルメタクリル酸エステル、ポリシクロヘキシルメタクリ
    ル酸エステルの共重合体、モンサント・モンダフロー２
    １００（Monsanto mondaflow 2100）、ポリジメチルシ
    ロキサン、ポリメチルメタクリル酸エステル、およびジ
    メチルジエトキシシランからなる群から選択される、請
    求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタが実質的に平行な配
    向をもつようにする界面活性材料を含む、請求項１に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタに約２５度（２５
    °）のディレクタの配向をもたせる界面活性材料を含
    む、請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタに約０度（０°）か
    ら約２５度（２５°）の間のディレクタの配向をもたせ
    る界面活性材料を含む、請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタに約０度（０°）か
    ら約２５度（２５°）の間のディレクタの配向をもたせ
    る界面活性材料を含む、請求項１２に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタに約０度（０°）か
    ら約２５度（２５°）の間のディレクタの配向をもたせ
    る界面活性材料を含む、請求項３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記液晶材料は、該液晶と空気との界
    面において該液晶材料のディレクタに実質的に平行なデ
    ィレクタの配向をもたせる界面活性材料を含む、請求項
    ３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 位相遅延プレートであって、 重合可能な液晶材料の薄膜と、 前記薄膜内に、前記薄膜の第１の表面付近に配置され
    て、該第１の表面付近の該液晶材料のディレクタの固有
    の傾斜配向を減じるようにする界面活性材料とを含む、
    位相遅延プレート。
  21. 【請求項２１】 該液晶材料は、アクリル酸エステル、
    ビニルエーテル、およびエポキシドからなる群から選択
    される、請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  22. 【請求項２２】 該液晶材料は、二官能性の反応性材料
    を含む、請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  23. 【請求項２３】 該液晶材料は、エステル結合を含む、
    請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  24. 【請求項２４】 該液晶材料は、芳香族化合物を含む、
    請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  25. 【請求項２５】 前記界面活性材料の濃度は、前記第１
    の表面付近の前記液晶材料の固有の傾斜角を最小にする
    のに十分な最小値を超え、かつ、前記液晶材料の相分離
    を引起こす最大値を超えない、請求項２０に記載の位相
    遅延プレート。
  26. 【請求項２６】 前記界面活性材料は、該液晶材料の５
    重量％未満である、請求項２０に記載の位相遅延プレー
    ト。
  27. 【請求項２７】 該液晶材料は、ポリアクリル酸エステ
    ル、ポリシリコン、反応性ポリシリコン、オルガノシラ
    ン、ワックス、および離型剤からなる群から選択され
    る、請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  28. 【請求項２８】 前記界面活性材料は、ポリシクロヘキ
    シルメタクリル酸エステル、ポリシクロヘキシルメタク
    リル酸エステルの共重合体、モンサント・モンダフロー
    ２１００（Monsanto mondaflow 2100）、ポリジメチル
    シロキサン、ポリメチルメタクリル酸エステル、および
    ジメチルジエトキシシランからなる群から選択される、
    請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  29. 【請求項２９】 前記界面活性材料の濃度は、該第１の
    表面付近における該液晶材料のディレクタに実質的に平
    行な配向をもたらし、前記フィルムは前記薄膜の大部分
    において特定の方位に均一に配向されたディレクタを有
    する、請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  30. 【請求項３０】 前記界面活性材料の濃度は、該第１の
    表面付近において該液晶材料のディレクタに約０度（０
    °）から約２５度（２５°）の間の傾斜配向をもたら
    す、請求項２０に記載の位相遅延プレート。
  31. 【請求項３１】 基板と、 前記基板の上に配置された液晶整列層と、 前記整列層の上に配置された重合可能な液晶材料の薄膜
    とを含み、よって、前記薄膜の露出面が液晶と空気との
    界面を構成するようにされ、さらに前記薄膜内に該液晶
    と空気との界面付近に配置された界面活性材料を含み、
    よって、前記界面活性材料が該液晶と空気との界面にお
    いて該液晶材料のディレクタに実質的に平行な配向をも
    たせるようにされ、 前記薄膜は、前記薄膜の大部分において特定の方位に均
    一に配向されたディレクタを有する、位相遅延プレー
    ト。
  32. 【請求項３２】 前記液晶整列層付近の該液晶材料の整
    列は、実質的に平行である、請求項３１に記載の位相遅
    延プレート。
  33. 【請求項３３】 前記液晶整列層付近の該液晶材料の整
    列は、実質的に斜めである、請求項３１に記載の位相遅
    延プレート。
  34. 【請求項３４】 該液晶材料は、アクリル酸エステル、
    ビニルエーテル、およびエポキシドからなる群から選択
    される、請求項３１に記載の位相遅延プレート。
  35. 【請求項３５】 該液晶材料は、二官能性の反応性材料
    を含む、請求項３１に記載の位相遅延プレート。
  36. 【請求項３６】 該液晶材料は、エステル結合を含む、
    請求項３１に記載の位相遅延プレート。
  37. 【請求項３７】 該液晶材料は、芳香族化合物を含む、
    請求項３１に記載の位相遅延プレート。
  38. 【請求項３８】 該界面活性材料は、該液晶材料の５重
    量％未満である、請求項３１に記載の位相遅延プレー
    ト。
  39. 【請求項３９】 該界面活性材料は、ポリアクリル酸エ
    ステル、ポリシリコン、反応性ポリシリコン、オルガノ
    シラン、ワックス、および離型剤からなる群から選択さ
    れる、請求項３１に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記界面活性材料は、ポリシクロヘキ
    シルメタクリル酸エステル、ポリシクロヘキシルメタク
    リル酸エステルの共重合体、モンサント・モンダフロー
    ２１００（Monsanto mondaflow 2100）、ポリジメチル
    シロキサン、ポリメチルメタクリル酸エステル、および
    ジメチルジエトキシシランからなる群から選択される、
    請求項３１に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 位相遅延プレートの製造方法であっ
    て、 プラスチック基板を提供するステップと；前記基板に重
    合可能な液晶材料の薄膜を設けて、該薄膜の露出面が液
    晶と空気との界面を構成するようにするステップとを含
    み、該液晶材料は、該液晶と空気との界面における該液
    晶材料のディレクタの固有の傾斜配向を減じる界面活性
    材料を含み、さらに該薄膜の温度を該薄膜の大部分にお
    いて該薄膜のディレクタを配向させるように調節するス
    テップと、 該薄膜を重合して該配向を保つステップとを含む、方
    法。
  42. 【請求項４２】 前記プラスチック基板の表面を柔軟に
    して、該薄膜を設ける際の該液晶材料のための整列機構
    を得るステップをさらに含む、請求項４１に記載の方
    法。
  43. 【請求項４３】 該薄膜を設けるステップは、該基板と
    の界面における該液晶材料の整列が実質的に平行になる
    ように薄膜を設けるステップを含む、請求項４１に記載
    の方法。
  44. 【請求項４４】 前記薄膜を重合するステップは、化学
    線放射で該薄膜を照射して該薄膜を重合するステップを
    さらに含む、請求項４１に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 該液晶材料は、アクリル酸エステル、
    ビニルエーテル、およびエポキシドからなる群から選択
    される、請求項４１に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 該液晶材料は、二官能性の反応性材料
    を含む、請求項４１に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 該液晶材料は、エステル結合を含む、
    請求項４１に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 該液晶材料は、芳香族化合物を含む、
    請求項４１に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 該界面活性材料は、該液晶材料の５重
    量％未満である、請求項４１に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 該界面活性材料は、ポリアクリル酸エ
    ステル、ポリシリコン、反応性ポリシリコン、オルガノ
    シラン、ワックス、および離型剤からなる群から選択さ
    れる、請求項４１に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 該界面活性材料は、ポリシクロヘキシ
    ルメタクリル酸エステル、ポリシクロヘキシルメタクリ
    ル酸エステルの共重合体、モンサント・モンダフロー
    （Monsanto mondaflow 2100）、ポリジメチルシロキサ
    ン、ポリメチルメタクリル酸エステル、およびジメチル
    ジエトキシシランからなる群から選択される、請求項４
    １に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 該界面活性材料の濃度は、該液晶と空
    気との界面において該液晶材料のディレクタに実質的に
    平行な配向をもたらすのに十分である、請求項４１に記
    載の方法。
  53. 【請求項５３】 該界面活性材料の濃度は、該液晶と空
    気との界面において該液晶材料のディレクタに約ゼロ度
    （０°）から約２５度（２５°）の間の傾斜配向をもた
    せるのに十分である、請求項４１に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 基板と、 前記基板上に配置されて、重合される液晶材料の薄膜と
    を含み、前記薄膜は、露出した第１の表面を有するよう
    にされ、該第１の表面においてはその液晶材料のディレ
    クタが該ディレクタの固有の傾斜配向よりも小さい配向
    を有し、かつ、前記薄膜の大部分においては前記ディレ
    クタが方位回転を有する、位相遅延プレート。
  55. 【請求項５５】 前記重合される液晶の薄膜はさらに、
    前記基板に隣接する第２の表面を含み、前記第２の表面
    は、その液晶材料のディレクタが該第１の表面における
    該液晶材料のディレクタに実質的に平行な配向を有す
    る、請求項５４に記載の位相遅延プレート。
  56. 【請求項５６】 前記重合される液晶の薄膜はさらに、
    その液晶材料のディレクタが該第１の表面における該液
    晶材料のディレクタと実質的に斜めの配向を有する第２
    の表面を含む、請求項５４に記載の位相遅延プレート。
  57. 【請求項５７】 前記重合される液晶の薄膜は、該液晶
    と空気との界面においてその液晶材料のディレクタが約
    ゼロ度（０°）から約２５度（２５°）の間の傾斜配向
    を有する、請求項５４に記載の位相遅延プレート。
  58. 【請求項５８】 前記液晶材料の薄膜の大部分における
    前記ディレクタの方位回転は、キラルドーパントの付加
    によってもたらされ、該液晶と空気との界面における該
    液晶材料のディレクタの、固有の傾斜角に対する傾斜配
    向の減少は、界面活性添加剤によってもたらされる、請
    求項５４に記載の位相遅延プレート。
  59. 【請求項５９】 前記薄膜の大部分におけるディレクタ
    の方位回転は、反応性のキラルドーパントを付加するこ
    とによってもたらされる、請求項５８に記載の位相遅延
    プレート。
  60. 【請求項６０】 前記薄膜の大部分におけるディレクタ
    の方位回転は、非反応性のキラルドーパントの付加によ
    ってもたらされる、請求項５８に記載の位相遅延ドーパ
    ント。
  61. 【請求項６１】 該界面活性材料は、ポリシクロヘキシ
    ルメタクリル酸エステル、ポリシクロヘキシルメタクリ
    ル酸エステルの共重合体、モンサント・モンダフロー２
    １００（Monsanto mondaflow 2100）、ポリジメチルシ
    ロキサン、ポリメチルメタクリル酸エステル、およびジ
    メチルジエトキシシランからなる群から選択される、請
    求項５８に記載の方法。
JP11169066A 1998-09-28 1999-06-16 位相遅延プレ―トおよびその製造方法 Pending JP2000105315A (ja)

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