JP2006522947A - Ｉｐｓモードの補償型ｌｃｄ - Google Patents

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Abstract

本発明は、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの補償形液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ならびにＩＰＳ−ＬＣＤで用いられる補償器に関する。

Description

本発明は、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの補償型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびＩＰＳ−ＬＣＤで使用される補償器に関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、情報を表示するのに広く用いられている。ＬＣＤは、直視型ディスプレイ、ならびにプロジェクション型ディスプレイに用いられている。用いられる電気−光学モードには例えば、多様な変更を加えたねじれネマチック（ＴＮ）−、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）−、光学補償ベンド（ＯＣＢ）−および電界制御複屈折（ＥＣＢ）−モード、ならびに他のモードなどがある。これらのモードはいずれも、基板に対して、個々には液晶層に対して実質的に垂直な電界を用いる。これらのモード以外に、例えばＤＥ４０００４５１およびＥＰ０５８８５６８などに開示されているインプレーンスイッチングモードのような基板に対して、個々には液晶層に対して実質的に平行な電界を用いる電気−光学モードもある。特に、この電気光学モードは、最近のデスクトップモニター用のＬＣＤで用いられており、マルチメディア用途用のディスプレイでの使用が予想される。
ＩＰＳモードＬＣＤの視角は通常は良好であるが、ある斜めの視角では、画像品質が低下し得る。それは、偏光板シートの基本的な制限によって大きく影響される（例えば、J E Anderson and P J Bos; J. of Japn. App. Phys., Vol 39, (2000),
6388またはYukito Saitoh et al, Jpn. J. of Appl. Phys. 37 (1998), 4822-4828参照）。このモードを補償する方法も、先行技術において開示されている。例えば米国特許第６１１５０９５号には、層の面に対して垂直な光学軸を有する第１の光学的に一軸の正の補償層（＋Ｃプレート）および適宜に層の面に対して平行な光学軸を有する第２の光学的に一軸の正の補償層（＋Ａプレート）を有するＩＰＳディスプレイが記載されている。米国特許第６１８４９５７号には、ディスコチックＬＣフィルムによって形成された、層の面に平行な光学軸を有する光学的に一軸の負の補償層（−Ａプレート）を有するＩＰＳディスプレイが記載されている。
しかしながら、ＩＰＳモードディスプレイを補償するのに先行技術に記載の補償シートは、例えば米国特許第６１８４９５７号に記載のホメオトロピックに配向したディスコチックフィルムのように大量生産が困難であるか、記載されているいくつかの耐久性の問題を抱える傾向があり、例えば通常＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートとして用いられる伸張ポリマーフィルムのような大面積のディスプレイでは製造が特に困難である。さらに、Ａ−プレートの配置を、好ましくはそれの遅軸が偏光板の伸張方向に対して垂直になるようにする必要があることから、ＩＰＳ補償器の製造コストが比較的高くなる場合が多い。
さらに、特に電界を印加しない時には非透過性であるノーマリ・ブラック−（ＮＢ）−ＩＰＳモードＬＣＤを補償する場合、考慮すべき重要な要素は、偏光板に貼り付けられた複屈折フィルム基板である。通常それは、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のようなわずかに複屈折性の材料のプラスチックフィルムである。ＮＢ−ＩＰＳディスプレイの場合、それらのフィルムはディスプレイの視角を低下させることが多く、結局は、補償されるべき別の構成要素となる（J E Anderson and P J Bos; J. of Japanese App. Phys., Vol 39, (2000),
6388）。
そこで本発明の一つの目的は、ＬＣＤの光学性能、特に広い視角でのコントラストを向上させ、製造が容易であり、大規模であった場合でも経済的な作製が可能なＩＰＳモードのＬＣＤ用の補償器を提供することにある。
本発明の別の目的は、本発明による補償器の有利な使用を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、良好なコントラスト、色ずれの低減および広い視角などの有利な特性を示す発明的な補償器を有するＩＰＳ−ＬＣＤに関する。
本発明の他の目的は、下記の詳細な説明から、当業者にはただちに明らかになる。
上記の目的は、本発明による補償器および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＞
本願に記載の偏光層、補償層およびリターデーション層、フィルムまたはプレートに関連して、本願全体を通じて使用される下記の用語定義を提供する。
本願で使用される「フィルム」という用語には、ほぼ顕著な機械的安定性および可撓性を示す自己保持性、すなわち自立性のフィルム、ならびに支持基板上または２個の基板間のコーティングまたは層が含まれる。
「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」という用語は、１以上のロッド形状、ボード形状またはディスク状のメソゲン基、すなわち液晶相挙動を誘発する能力を有する基を含む材料または化合物を指すべきものである。ロッド形状またはボード形状の基を有する液晶（ＬＣ）化合物は、当業界においては「カラミチック」液晶とも称される。円板形状基を有する液晶化合物は、当業界においては「ディスコチック」液晶とも称される。メソゲン基を有する化合物または材料は、必ずしもそれ自体が液晶相を示す必要はない。それらが他の化合物のとの混合物である場合、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が重合した場合のみに液晶相挙動を示すものであることも可能である。
簡潔のため、以下において「液晶材料」という用語は、液晶材料およびメソゲン材料の両方に用い、「メソゲン」という用語は、材料のメソゲニック基に用いる。
「ダイレクタ」という用語は先行技術において知られており、液晶材料中のメソゲンの長分子軸（カラミチック化合物の場合）または短分子軸（ディスコチック化合物の場合）の好ましい配向方向を意味する。
「プラナー構造」または「プラナー配向」という用語は、光学軸がフィルム面に対して実質的に平行であるフィルムを指す。
「ホメオトロピック構造」または「ホメオトロピック配向」という用語は、光学軸がフィルム面に対して実質的に垂直である、すなわちフィルム法線に平行なフィルムを指す。
均一な配向を有する一軸的に正の複屈折液晶材料を含むプラナーおよびホメオトロピックな光学フィルムでは、フィルムの光学軸は液晶材料のダイレクタによって与えられる。
「Ａプレート」という用語は、異常軸が層面に平行に配向している一軸的に複屈折の材料の層を用いる光学的位相差板を指す。
「Ｃプレート」という用語は、異常軸が層面に対して垂直である一軸的に複屈折の材料の層を用いる光学的位相差板を指す。
均一な配向を持つ光学的一軸複屈折液晶材料を有するＡ−およびＣプレートでは、フィルムの光学軸は異常軸の方向によって与えられる。
正の複屈折を持つ光学的一軸複屈折材料を有するＡプレートまたはＣプレートは、「＋Ａ／Ｃプレート」または「正Ａ／Ｃプレート」とも称される。負の複屈折を持つ光学的一軸複屈折材料のフィルムを有するＡプレートまたはＣプレートは、「−Ａ／Ｃプレート」または「負Ａ／Ｃプレート」とも称される。
正または負の複屈折を有する位相差板は、それぞれ短縮して「正」または「負」
位相差板とも称される。
本発明による透過型または半透過型ＬＣＤは好ましくは、ＬＣ層および複屈折層の配置に対して、互いに反対側に配置されたポラライザおよびアナライザを有する。
本願においては、ポラライザおよびアナライザをまとめて、「偏光板類」と称する。
本発明は、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）において、
−光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に平行な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ａプレート）；
−光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に垂直な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ｃプレート）
を有することを特徴とする液晶ディスプレイに関する。
本発明はさらに、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であって、２つの偏光板の間に挟持された切替可能なＬＣセルを有し、前記ＬＣセルが２つの面平行な基板間のＬＣ媒体の層を有し、前記基板のうちの少なくとも一方が入射光に対して透明であり、前記基板に対して実質的に平行な主要成分を有する電界を印加することで前記ＬＣ分子が再配向される液晶ディスプレイにおいて、前記ＬＣＤが
−光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に平行な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ａプレート）；
−光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に垂直な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ｃプレート）
を有することを特徴とする液晶ディスプレイに関するものである。
本発明はさらに、特に前記ＩＰＳモードのＬＣＤで使用される補償器であって、上記および下記の少なくとも１個の＋Ａプレートおよび少なくとも１個の＋Ｃプレートを有し、任意構成として直線偏光板を有する補償器に関するものである。
本発明による補償器は、色度の向上とともに良好な視角性能を提供する、好ましくは正の一軸カラミチック反応性メソゲン（ＲＭ）製の個々の補償フィルムの具体的な組合せを含むものである。その個々のフィルムは、ＲＭのin situ光重合によって形成される。プラナーまたはホメオトロピックフィルムという２種類のフィルムを、各種組合せで用いることができる。これらは、薄いというさらなる魅力的な特性を有し、高い耐久性を有する。
さらに、例えば伸張ヨウ素／ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）および保護トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を含む標準的な種類の吸収偏光板を用いた場合に、本発明者らは、伸張ヨウ素／ＰＶＡ層と保護ＴＡＣ層の間に反応性ＬＣから形成される補償位相差板が配置された新たな偏光板構造を提供することが可能であることを見出した。この特定の配置は、ＮＢ−ＩＰＳ補償器には特に有利である。
本発明による補償器は、ディスプレイにおける切替可能なＬＣセルの同じ面または異なる面に配置された個々の＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートのフィルムまたは層からなることができる。
好ましい実施形態では、前記補償器は、少なくとも１個、好ましくは１個の＋Ａプレート、および少なくとも１個、好ましくは１個の＋Ｃプレートを含み、そして適宜に１以上の直線偏光板を含む多層体である。個々の＋Ａプレート、＋Ｃプレートおよび任意の直線偏光板が多層体を形成することができ、その多層体においては、それらが互いの上に直接積層されていても良いか、あるいは例えばＴＡＣ、ＤＡＣまたはＰＶＡフィルムなどの透明な中間フィルムを介して、または例えば感圧接着剤（ＰＳＡ）などの接着剤によってつながっていても良く、１以上のハードコートまたは保護層によって覆われていても良い。
個々の＋Ａプレート、＋Ｃプレートおよび任意の直線偏光板がモノリシックフィルムを形成していることも可能である。
本発明の好ましい実施形態は、＋Ａプレートの遅軸が隣接する偏光板の伸張方向に平行である特定の補償器構造に関するものである。この実施形態は、特にＮＢ−ＩＰＳにおいて優れた補償を達成するものであり、これによって製造が容易になり、製造コストを下げることができることから特に興味深いものである。それとは対照的に、ＩＰＳモード用に先行技術で提案されている好適なフィルム補償器の大半は、隣接する偏光板の伸張方向に垂直な＋Ａプレートの遅軸を有する。
本発明の好ましい実施形態では、ＲＭフィルムは、ロール−ロール（roll-to-roll）コーティング法を用いて＋Ａプレート光学軸を隣接する偏光板のものと合わせることで製造される。これによって、＋Ａプレートロールを偏光板のロールに直接積層することができ、最も向上した光学性能も得られる。
本発明の別の好ましい実施形態では、＋Ａプレートおよび／または＋Ｃプレートを、ディスプレイの切替可能なＬＣセルの基板間に配置する（「ＬＣセル内部」、「セル内使用」）。
一部の用途においては、光学補償器フィルムをディスプレイの切替可能なＬＣセルの外ではなく、切り替え可能なＬＣセルを形成し、切り替え可能なＬＣ媒体を含む基板間、通常はガラス基板間に設けることが望ましい（「セル内」使用）。光学位相差板が通常はＬＣセルと偏光板の間に置かれている従来のディスプレイと比較して、光学位相差板または補償フィルムのセル内使用はいくつかの利点を有する。例えば、光学フィルムがＬＣセルを形成するガラス基板の外側に貼り付けられているディスプレイでは通常、視角特性をかなり損ない得る視差の問題がある。光学フィルムをＬＣディスプレイセル内部に設けると、その視差の問題を軽減または回避することすら可能である。
さらに、光学位相差板または補償フィルムのセル内使用によって、ＬＣＤ装置の合計厚さを低減することができ、それはフラットパネルディスプレイには重要な利点である。さらに、ディスプレイがより堅牢になる。本発明による重合ＬＣ材料を含むフィルムは、伸張プラスチックフィルムなどと比較してＬＣ材料の複屈折が高いために、より薄くできることから、セル内使用に特に有利である。従って、セル内使用に特に好適である厚さ２ミクロン以下のフィルムを用いることができる。
＋Ａおよび＋Ｃプレートのうちの一方をＬＣセルの内部に設け、他方をセルの外部に設けて、例えば偏光板上に設けるか積層することも可能である。好ましい実施形態では、全ての＋Ａおよび＋ＣプレートをＬＣセル内部に設ける。別の好ましい実施形態では、＋ＡプレートをＬＣセル内部とし、＋ＣプレートをＬＣセル外部とする。別の好ましい実施形態では、＋ＣプレートをＬＣセル内部とし、＋ＡプレートをＬＣセル外部とする。
本発明の別の好ましい実施形態では、＋Ａプレートおよび／または＋Ｃプレートを、ディスプレイの切替可能なＬＣセルの基板の一方または両方に直接設ける（「ＬＣセル上」、「セル上使用」）。
＋Ａおよび＋Ｃプレートのうちの一方をＬＣセル上に設け、他方はセル基板上に直接は設けずに、例えば偏光板上に設けたり積層することも可能である。好ましい実施形態では、全ての＋Ａおよび＋ＣプレートをＬＣセル上に設ける。別の好ましい実施形態では、＋ＡプレートをＬＣセル上とし、＋ＣプレートはＬＣセル上には設けない。別の好ましい実施形態では、＋ＣプレートをＬＣセル上とし、＋ＡプレートはＬＣセル上には設けない。
セル内およびセル上使用の場合、＋Ａプレートおよび／または＋Ｃプレートは好ましくは、重合性ＬＣ材料をスピンコーティングし、それをアラインメントし、アラインメントした材料をin situ重合によって固定することで、ＬＣセルの基板上（基板の内側面または外側面のいずれか）に形成する。多くの場合、スピンコーティング自体が、重合性ＬＣ材料の十分なアラインメントをもたらすものである。
本発明の補償器の別の利点は、代表的なＩＰＳディスプレイセルで使用されるカラミチックＬＣ混合物と同様の分散を有するカラミチックＲＭのホメオトロピックおよびプラナーフィルムの組合せを用いることによって、望ましくない発色が低減されるという点である。それとは対照的に、例えば米国特許第６１８４９５７号に記載の補償器は、ディスコチックＬＣ材料製の補償フィルムを用いており、それはディスプレイセルにおけるカラミチックＬＣと分散の不一致を示すことから、望ましくない発色を生じる。
本発明の好ましい実施形態では、補償器の個々の＋Ａおよび＋Ｃプレートは、光学分散（複屈折の波長依存性）が切替可能なディスプレイセルにおけるＬＣ材料のものと一致する重合ＬＣ材料を含む。
本発明によるフィルムの組合せは、暗状態でのＩＰＳ ＬＣＤにおける偏光板の光漏れおよびＬＣのリターデーションの両方を補償するものである。
＋Ａプレート位相差板は好ましくは、例えばＷＯ９８／０４６５１（これの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれるものとする）に記載のプラナー構造を有する重合ＬＣ材料を含む。
＋Ｃプレート位相差板は好ましくは、ＷＯ９８／００４７５（これの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれるものとする）に記載のホメオトロピック構造を有する重合ＬＣ材料を含む。
直線偏光板は、例えば伸張ヨウ素／ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）層および適宜に保護トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を有する標準的な種類の吸収偏光板であることができる。本発明の別の好ましい実施形態では、直線偏光板は重合もしくは架橋ＬＣ材料、好ましくはカラミチックＬＣ材料および適宜に例えばＥＰ０３９７２６３に記載のような１以上の吸収性色素を含む。市販の偏光板は通常、例えばＴＡＣフィルムなどの透明複屈折基板上に設けられる。
特別に好ましいものは、下記の実施形態である。
−補償器が１個の正Ａプレート（＋Ａプレート）を有する；
−補償器が１個の正Ｃプレート（＋Ｃプレート）を有する；
−＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートが、切替可能なＬＣセルの同じ側に配置されている；
−＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートが、ＬＣセルと偏光板との間に配置されている；
−＋Ａプレートおよび／または＋Ｃプレートが、ＬＣセルの基板間に配置されている；
−直線偏光板の偏光方向が、直角に交差している；
−＋Ａプレートの光学軸が、ＬＣセルの＋Ａプレートと同じ側に配置された偏光板の伸張軸に平行である；
−＋Ａプレートおよび／またはＣプレートが、重合もしくは架橋ＬＣ材料、好ましくはカラミチックＬＣ材料を含む；
−＋Ａプレートが、プラナー配向を有する重合もしくは架橋のアキラルなカラミチックＬＣ材料を含む；
−＋Ｃプレートが、ホメオトロピック配向を有する重合もしくは架橋のアキラルなカラミチックＬＣ材料を含む；
−＋Ａプレートの厚さが、０．６〜１．６μｍ、好ましくは０．９〜１．３μｍである；
−＋Ｃプレートの厚さが、０．４〜１．０μｍ、好ましくは０．６〜０．８μｍである。
＋Ａプレートの光学リターデーションｄＡ・ΔｎＡは、好ましくは５０〜２００ｎｍ、非常に好ましくは６９〜１８４ｎｍ、最も好ましくは１０４〜１５０ｎｍである。
＋Ｃプレートの光学リターデーションｄ・Δｎは、好ましくは３０〜１５０ｎｍ、非常に好ましくは４６〜１１５ｎｍ、最も好ましくは６９〜９２ｎｍである。
本発明によるディスプレイもしくは補償器での個々の光学フィルムおよび他の構成要素の特別に好ましい構成を、表１に示した。その表では、ＬＣは液晶セルを指し、Ｐは直線偏光板を指し、Ａは＋Ａプレートを指し、Ｃは＋Ｃプレートを指す。括弧内の数字は、個々のフィルムの面に対して平行であるかＬＣセルの基板に対して平行である方向での、それぞれ＋Ａおよび＋Ｃプレートの光学軸の配向角、偏光板Ｐの偏光方向、ＬＣセルでのＬＣ分子の好ましい配向方向を指す（°単位）。
表１−好ましい補償器積層体
Figure 2006522947
 特に好ましいものは、構成１、２、３、４、５、１３、１４、１５、１６および１７であり、特には１、４、１５および１６、最も好ましくは１および１５である。
本発明による補償器および表１に示した積層体での単一の＋Ａプレート、＋Ｃプレートおよび偏光板を、互いの上に直接積層したり、あるいは例えばＴＡＣフィルムのような１以上の透明中間フィルムまたは基板によって分離することができる。
透明基板などの本発明によるディスプレイまたは補償器での個々のフィルムの特に好ましい構成を、表２に示した。この表において、Ａ、Ｃ、Ｐ、ＬＣは、表１に示した意味を有し、Ｓは透明複屈折基板を指す。
Ｓは好ましくは、伸張プラスチックフィルム、好ましくはＴＡＣ、ＤＡＣまたはＰＶＡフィルム、非常に好ましくはＴＡＣフィルムなどの複屈折基板である。
表２−基板を含む好ましい補償器積層体
Figure 2006522947
 表２の好ましい積層体４によるディスプレイを、側面図で図１に例示的に示した。その図において、１１および１２は直線偏光板であり、１３はＩＰＳモードのＬＣセルであり、１４は＋Ａプレートであり、１５は＋Ｃプレートであり、１６はＴＡＣフィルムである。＋Ａおよび＋Ｃプレートの光学軸の配向方向、偏光板の偏光方向、およびＬＣセルにおけるＬＣ分子の好ましい配向方向を、矢印で示してある。記号
Figure 2006522947
 は、図面に対して垂直な方向を指す。
前述のように、ＴＡＣなどの偏光板の複屈折基板は、フィルム補償形ＮＢ−ＩＰＳモードの視角を低下させ得る。本発明に記載の好ましい構成は、補償器の側と反対のＬＣセルの側にあるＴＡＣ層についてのみ、その効果を示す。＋ＣプレートをＴＡＣ基板に対して隣接して配置すると、積層体は、ＴＡＣの層を外した時と同様の良好な性能を示す。ＬＣセルの反対側にあるＴＡＣはなお、性能を低下させ得るが、隣接する＋Ｃプレートを用いることでそれを相殺することができる。
そこで本発明の別の好ましい実施形態では、ディスプレイは、第１の＋Ｃプレートの側と反対のディスプレイの側にある第２の＋プレートを有する。
さらに、ＴＡＣフィルムの厚さおよび／または複屈折を低下させることで、補償形ディスプレイの光学的性能をさらに向上させることができる。
コーティングＲＭフィルムを製造する場合、コーティング工程および積層工程の数を減らすことが有利である。従って、例えば＋Ａプレート上に直接コーティングされたＲＭ＋Ｃプレートをコーティングすることで、その２つのＲＭ層がモノリシックフィルム形成することにより、接着剤のコーティング層および積層工程を省略することも可能である。次に前記二重層を、単一の工程で隣接する偏光板のＴＡＣ基板上に積層することができる。表１における構成１、４、１５および１６ならびに表２における１〜８が、この製造方法には特に好適であることから、特に好ましいものである。
本発明によるＬＣＤはさらに、ねじれ、ホメオトロピック、プラナー、チルトまたはスプレイ構造を有する例えば１以上の１／４波位相差板（ＱＷＦ、λ／４フィルム）または１／２波位相差板（ＨＷＦ、λ／２フィルム）、正もしくは負のＡ、ＯまたはＣプレートまたは位相差板のような補償もしくは位相差板などの１以上の別の光学部品を有することができる。特に好ましいものは、重合もしくは架橋ＬＣ材料を有する光学フィルムである。
本発明によるＬＣＤは、反射型または透過型ディスプレイであることができ、従来のバックライトなどの光源または第１の直線偏光板の側と反対のＬＣセルの側にある反射層をさらに有することができる。ＬＣセルの一方の側に反射層を有する反射型ディスプレイの場合、第２の直線偏光板を省略することができる。
本発明による補償器の＋Ａおよび＋Ｃプレートは好ましくは、in situ重合によって重合性ＬＣ材料から製造する。好ましい製造方法では、重合性ＬＣ材料を基板上にコーティングし、所望の配向に配向させ、次に例えばＷＯ９８／００４７５またはＷＯ９８／０４６５１などに記載の方法に従って熱または化学線照射に曝露することで重合させる。
重合性ＬＣ材料は好ましくは、ネマチックまたはスメクチックＬＣ材料、特にはネマチック材料であり、好ましくは少なくとも１個のモノ反応性重合性メソゲニック化合物および少なくとも１個のジ−または多反応性重合性メソゲニック化合物を含む。
本発明で使用される重合性メソゲンモノ−、ジ−および多反応性化合物は、それ自体公知であって、例えば有機化学の標準的な著作（例えば、Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag,
Stuttgart）に記載されている方法によって製造することができる。
好適な重合性カラミチックＬＣ材料は、例えばＷＯ９３／２２３９７、ＥＰ０２６１７１２、ＤＥ１９５０４２２４、ＷＯ９５／２２５８６、ＷＯ９７／００６００、ＧＢ２３５１７３４、ＷＯ９８／００４７５またはＷＯ９８／０４６５１に開示されている。
しかしながら、これら文書に開示されている化合物は、単に例と見なされるべきものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
特別に重要な重合性メソゲン化合物（反応性メソゲン類）の例を下記に挙げているが、これらは単に例示的なものとすべきであって、いかなる形でも本発明を限定するものではなく、本発明を説明するためのものである。
Figure 2006522947
Figure 2006522947
上記の式において、Ｐは重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、ビニル、ビニロキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オキセタンまたはスチリル基であり；ｘおよびｙは１〜１２の同一または異なった整数であり；Ａは、Ｌ１によってモノ置換、ジ置換もしくはトリ置換されていても良い１，４−フェニレン、または１，４−シクロヘキシレンであり；ｕおよびｖは互いに独立に、０または１であり；Ｚ０は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ｒ０は極性基または非極性基であり；Ｔｅｒは、メンチルなどのテルペノイド基であり；Ｃｈｏｌはコレステリル基であり；Ｌ、Ｌ１およびＬ２は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個の炭素原子を有するハロゲン化されていても良いアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ基であり；ｒは０、１、２、３または４である。上記の式中におけるフェニル環は、１、２、３または４個の基Ｌによって置換されていても良い。
これに関して「極性基」という用語は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、４個以下の炭素原子を有するフッ素化されていても良いアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基、あるいは１〜４個の炭素原子を有するモノ−、オリゴ−またはポリフッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される基を意味する。「非極性基」という用語は、「極性基」の上記定義によって網羅されない、１以上、好ましくは１〜１２個の炭素原子を有するハロゲン化されていても良いアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基を意味する。
重合性ＬＣ材料は好ましくは、１以上のアキラルなモノ反応性の重合性メソゲン化合物および１以上のアキラルなジ−もしくは多反応性の重合性メソゲン化合物を含む。
好ましい重合性ＬＣ材料は、
−５〜７０重量％、好ましくは５〜５０重量％、非常に好ましくは５〜４０重量％の１以上のジ反応性のアキラルなメソゲン化合物；
−３０〜９５重量％、好ましくは５０〜７５重量％の１以上のモノ反応性のアキラルなメソゲン化合物；
−０〜１０重量％の１以上の光重合開始剤
を含む。
モノ反応性化合物は好ましくは、ｖが１である上記式Ｒ１〜Ｒ１１から、特にＲ１およびＲ５から選択される。
ジ反応性化合物は好ましくは、上記式Ｒ１２から選択される。
特別に好ましいものは、例えば上記式Ｉｇの化合物のような、高い複屈折を有するアセチレン基またはトラン基を有する１以上の重合性化合物を含む混合物である。好適な重合性トラン類は、例えばＧＢ２３５１７３４に記載されている。
重合性材料は好ましくは、溶媒に、好ましくは有機溶媒に溶解または分散させる。次に、得られた溶液または分散液を基板上に、例えばスピンコーティングその他の公知の方法によってコーティングし、溶媒を留去してから重合を行う。ほとんどの場合、混合物を加熱して、溶媒の留去を促進することが好適である。
重合性ＬＣ材料はさらに、ポリマー系結合剤またはポリマー系結合剤を形成することができる１以上のモノマーおよび／または１以上の分散補助剤を含むことができる。好適な結合剤および分散補助剤は、例えばＷＯ９６／０２５９７に開示されている。しかしながら特に好ましいものは、結合剤も分散補助剤も含まないＬＣ材料である。
別の好ましい実施形態では、重合性ＬＣ材料は、基板上での液晶材料のプラナーアラインメントを誘導または促進する添加剤を含む。好ましくはその添加剤は、１以上の界面活性剤を含む。好適な界面活性剤は、例えばコニャールの報告（J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77
(1981)）に記載されている。特に好ましいものは、ノニオン系界面活性剤、特には例えば市販のフルオロカーボン系界面活性剤Ｆｌｕｏｒａｄ ＦＣ−１７１（登録商標；３Ｍ社（３Ｍ Ｃｏ．）から）またはＺｏｎｙｌ ＦＳＮ（登録商標；デュポン社（ＤｕＰｏｎｔ）から）などのフルオロカーボン系界面活性剤である。
ＬＣ材料の重合は好ましくは、それを化学線照射に曝露することで行う。化学線照射とは、ＵＶ光、ＩＲ光または可視光のような光の照射、Ｘ線またはγ線照射、あるいはイオンまたは電子などの高エネルギー粒子の照射を意味する。好ましくは重合は、特にはＵＶ光を用いる光照射によって行う。化学線源としては、例えば単一のＵＶランプまたはＵＶランプセットを用いることができる。高ランプパワーを用いると、硬化時間を短縮することができる。光照射の別の可能な線源は、ＵＶレーザ、ＩＲレーザまたは可視レーザなどのレーザである。
重合は、化学線の波長で吸収を行う開始剤の存在下で行う。例えば、ＵＶ光によって重合を行う場合、ＵＶ照射下に分解して、重合反応を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成する光開始剤を用いることができる。ＵＶ光重合開始剤が好ましく、特にはラジカル系ＵＶ光重合開始剤である。ラジカル重合用の標準的な光重合開始剤として、例えば市販のＩｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）１８４、Ｄａｒｏｃｕｒｅ（登録商標）１１７３またはＤａｒｏｃｕｒｅ（登録商標）４２０５（いずれもチバ・ガイギー社（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ ＡＧ）から）を用いることができ、一方でカチオン光重合の場合には市販のＵＶＩ ６９７４（ユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ））を用いることができる。
重合性ＬＣ材料はさらに、例えば触媒、増感剤、安定剤、連鎖移動剤、インヒビター、共反応性モノマー、表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、接着剤、流動改善剤、消泡剤、脱泡剤、希釈剤、反応性希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料などの１以上の他の好適な成分を含むことができる。
別の好ましい実施形態では、重合性材料は７０％までの、好ましくは１〜５０％の一つの重合性官能基を有するモノ反応性非メソゲン化合物を含む。代表的な例は、１〜２０個の炭素原子のアルキル基を有するアクリル酸アルキル類またはメタクリル酸アルキル類である。
ポリマーの架橋を増やすため、ジ−または多反応性の重合性メソゲン化合物に代えて、あるいはそれに加えて、重合性ＬＣ材料に２以上の重合性官能基を有する非メソゲン化合物を２０％以下で加えてポリマーの架橋を増やすことも可能である。ジ反応性非メソゲンモノマーの代表的な例には、１〜２０個の炭素原子のアルキル基を有するジアクリル酸アルキル類またはジメタクリル酸アルキル類がある。多反応性非メソゲンモノマーの代表的な例は、トリメチルプロパントリメタクリレートまたはペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
重合性材料に１以上の連鎖移動剤を加えて、ポリマーフィルムの物性を変えることも可能である。特に好ましいものは、例えばドデカンチオールなどの１官能性チオール化合物または例えばトリメチルプロパン・トリ（３−メルカプトプロピオネート）のような多官能性チオール化合物のようなチオール化合物、非常に好ましくはメソゲニックまたは液晶性チオール化合物である。連鎖移動剤を加えると、遊離ポリマー鎖の長さおよび本発明のポリマーフィルムにおける２つの架橋間のポリマー鎖の長さを制御することができる。連鎖移動剤の量を増加させると、得られるポリマーフィルムにおけるポリマー鎖長は減少していく。
あるいは、容易に合成されるＬＣポリマーから位相差板を製造することが可能であり、そのポリマーは、例えばそれのガラス転移温度または融点を超える温度で、あるいは例えば有機溶媒中の溶液から基板上に塗布し、所望の配向に配向させ、例えば溶媒を留去することで、またはＬＣポリマーのガラス温度もしくは融点より低い温度まで冷却することで固化させる。例えば、周囲温度より高いガラス温度を有するＬＣポリマーを用いる場合、溶媒留去または冷却によって、固体のＬＣポリマーフィルムが残る。例えば高い融点を有するＬＣポリマーを用いる場合、ＬＣポリマーを基板上に溶融物として塗布し、それを冷却によって固化させることができる。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、それのガラス転移温度または融点が位相差板の動作温度よりかなり高くなるように選択すべきである。例えば、側面にメソゲン側鎖が付加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有するＬＣ側鎖ポリマーを用いることができる。ＬＣポリマーは、溶媒留去後または留去中に架橋されて、配向を永久的に固定することができる反応性基を有する側鎖を持つこともできる。ＬＣポリマーについては、基板に塗布した後に機械的または熱的処理を行って、アラインメントを向上させることもできる。上記の方法および好適な材料は、当業者には公知である。
本発明による補償器は、ＩＰＳ−ＬＣＤ、特にはＮＢ−ＩＰＳ ＬＣＤでの使用に特に好適である。
しかしながら、本発明による補償器は主として、例えばＤＡＰ（配向相の変形）またはＶＡ（垂直配向）モードのものなど、例えば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もしくはＶＡＣ（垂直配向ネマチックもしくはコレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）もしくはＰＶＡ（パターン垂直配向）ディスプレイ、従来のＯＣＢ、Ｒ−ＯＣＢ（反射ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）およびパイ−セル（π−セル）ディスプレイなどの光学補償ベンド（ＯＣＢ）もしくはパイ−セルモードのディスプレイなどの他の種類のＬＣＤの補償に、さらにはＴＮ（ねじれネマチック）、ＨＴＮ（高ねじれネマチック）もしくはＳＴＮ（超ねじれネマチック）モードのディスプレイで、あるいはＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリクス駆動ＴＮ）ディスプレイで使用することもできる。
下記の実施例は、本発明を説明するものであって、本発明を限定するものではない。その実施例において、下記の略称を用いる。
Δｎ：複屈折
ｄ：層厚［μｍ］
ｄ×Δｎ：光学リターデーション［ｎｍ］
ダイレクタ：ＬＣセルにおけるＬＣ分子のダイレクタ配向
Ｐｈｉ：面の法線を中心としたＬＣ分子の回転に相当する方位角
シータ：フィルムの面における軸を中心としたＬＣ分子の回転に相当する極角。
別段の断りがない限り、Δｎの値は２０℃および５５０ｎｍで得られたものである。
明瞭に別途言及されていない限り、下記の実施例で使用されるＬＣセル、偏光板ならびにＡおよびＣプレートの光学パラメータは、以下の通りである。
セルギャップｄ：４μｍ
セルリターデーションｄΔｎ：２７４ｎｍ
暗状態でのダイレクタ：シータ＝９０、Ｐｈｉ＝０または９０
明状態でのダイレクタ：シータ＝９０、Ｐｈｉ＝４５
＋ＡプレートΔｎ：０．１１５
＋ＣプレートΔｎ：０．１１５。
偏光板は「理想的な偏光板」であり、それはその偏光板が、３８０〜７８０ｎｍの全ての波長で偏光板の吸収方向に偏光した光の１００％吸収を示すことを意味している。
以下の実施例における等コントラストおよびグレースケールレベルの値およびプロットは、光学的ミュレーションのためのベレマン（berreman）行列法および視角測定用のエルジム（Eldim）ＥＺコントラスト装置を用いて、それぞれモデリングまたは測定によって得られる。
比較例１
非補償形ＩＰＳディスプレイは、１個のＬＣセルおよび２個の直線偏光板を含む。シミュレーションした等コントラストプロットを、図２に示した。
実施例１
ＩＰＳディスプレイは、上記表１の構成１による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。シミュレーションした等コントラストプロットを、図３に示した。
実施例２
ＩＰＳディスプレイは、上記表１の構成４による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。シミュレーションした等コントラストプロットを、図４に示した。
実施例３
ＩＰＳディスプレイは、偏光板基板としてのＴＡＣフィルムなどの、上記２の構成１による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。シミュレーションした等コントラストプロットを、図５に示した。
比較例２
非補償形ＩＰＳディスプレイが下記の構成を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図６に示した。
実施例４
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図７に示した。
実施例５
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図８に示した。
実施例６
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図９に示した。
実施例７
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図１０に示した。
実施例８
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図１１に示した。
実施例９
ＩＰＳディスプレイが、下記の構成による＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートを有する補償器を有する。
Figure 2006522947
 測定された等コントラストプロットを図１２に示した。
本発明の好ましい実施形態による補償形ＩＰＳディスプレイを例示的および模式的に描いた図である。 先行技術の非補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例１による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例２による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例３による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 先行技術の非補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例４による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例５による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例６による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例７による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例８による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。 本発明の実施例９による補償形ＩＰＳディスプレイの模擬的な等コントラストプロットを示す図である。

Claims (11)

  1. インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であって、２つの偏光板の間に挟持された切替可能なＬＣセルを有し、前記ＬＣセルが２つの面平行な基板間のＬＣ媒体の層を有し、前記基板のうちの少なくとも一方が入射光に対して透明であり、前記基板に対して実質的に平行な主要成分を有する電界を印加することで前記ＬＣ分子が再配向される液晶ディスプレイにおいて、前記ＬＣＤが
    −光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に平行な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ａプレート）；
    −光学的に一軸の正のカラミチックＬＣ材料を含み、前記フィルム面に対して実質的に垂直な光学軸を有する少なくとも１個の第１の位相差板（＋Ｃプレート）
    を有することを特徴とする液晶ディスプレイ。
  2. １個の＋Ａプレートおよび１個の＋Ｃプレートを有する請求項１に記載のＬＣＤ。
  3. 前記＋Ａプレートの前記光学軸が、前記ＬＣセルの前記＋Ａプレートと同じ側に配置された前記偏光板の伸張軸に平行である請求項１または２のいずれかに記載のＬＣＤ。
  4. 前記＋Ａプレートおよび／または＋Ｃプレートが、重合もしくは架橋のカラミチックＬＣ材料を含む請求項１〜３の少なくともいずれかに記載のＬＣＤ。
  5. 前記＋Ａプレートが、プラナー配向を有する重合もしくは架橋のカラミチックＬＣ材料を含む請求項１〜４の少なくともいずれかに記載のＬＣＤ。
  6. 前記＋Ｃプレートが、ホメオトロピック配向を有する重合もしくは架橋のカラミチックＬＣ材料を含む請求項１〜５の少なくともいずれかに記載のＬＣＤ。
  7. 前記個々の構成要素の位置が、下記構成１〜２４から選択される請求項１〜６の少なくともいずれかに記載のＬＣＤ。
    Figure 2006522947
     （表中、Ａは＋Ａプレートであり；Ｃは＋Ｃプレートであり；ＬＣは、前記ディスプレイの前記切替可能なＬＣセルであり；Ｐは直線偏光板であり；括弧内の数字は、個々のフィルムの面またはＬＣセルの基板に対して平行である方向での、それぞれ＋Ａおよび＋Ｃプレートの光学軸の配向角、偏光板Ｐの偏光方向、ＬＣセルでのＬＣ分子の好ましい配向方向を指す（°単位）。）
  8. 前記個々の構成要素の位置が、下記構成１〜８から選択される請求項７に記載のＬＣＤ。
    Figure 2006522947
     （表中、Ａ、Ｃ、ＰおよびＬＣは、請求項８に記載の意味を有し、Ｓは透明基板を指す。）
  9. 前記＋Ａプレートおよび＋Ｃプレートが、前記切替可能なＬＣセルの同じ側に配置されている請求項１〜８の少なくとも１項に記載のＬＣＤ。
  10. 前記＋Ａプレートおよび／または前記＋Ｃプレートが、前記ＬＣセルの前記基板間に配置されている請求項１〜６の少なくとも１項に記載のＬＣＤ。
  11. 請求項１〜１０の少なくとも１項で定義される少なくとも１個の＋Ａプレートおよび少なくとも１個の＋Ｃプレートを有し、任意構成として少なくとも１個の直線偏光板を有する補償器。
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