JP2008505370A - ２軸フィルムｉｉ - Google Patents

Abstract

本発明は均一ならせん状のねじれ構造および４００ｎｍより低い反射波長を有する異方性材料を含有する光学的２軸フィルム、その製造のための方法および材料、液晶ディスプレイ等の光学デバイスにおける遅延フィルムまたは補償フィルムとしてのその使用、およびかかる２軸フィルムを含有する液晶ディスプレイに関する。

Description

本発明は、光学２軸フィルム（optically biaxial film）、その製造のための方法および材料、補償板（compensator）、液晶ディスプレイ等の光学デバイスにおけるその使用、ならびにかかる２軸フィルムを含有する補償板および液晶ディスプレイに関する。

光学補償板は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の光学特性、例えば広視野角におけるコントラスト比およびグレイスケール表示（grey scale representation）を向上させるために従来技術において使用されている。例えば、広視野角のＴＮまたはＳＴＮ型の非補償ディスプレイにおいては、しばしばグレイレベルの変化およびグレイスケールの反転が、コントラストの消失およびカラー全域での望ましくない変化と同様に観察される。

ＬＣＤ技術の概説ならびにＬＣＤの原理および光学補償方法が米国特許第５，６１９，３５２号に記載されており、その完全な開示は参照文献として本願に組み込まれる。米国特許第５，６１９，３５２号に記載されているように、広視野角でのディスプレイのコントラストを向上させるために、負の（ネガティブ）複屈折Ｃ−プレート補償板を用いることができるが、かかる補償板はディスプレイのグレイスケール表示を向上させない。他方、グレイスケールの反転を抑制または除去し、グレイスケール安定性を向上させるために、米国特許第５，６１９，３５２号は複屈折Ｏ−プレート補償板の使用を示唆している。米国特許第５，６１９，３５２号に記載されているＯ−プレート補償板はＯ−プレートを含有し、さらにＡ―プレートおよび／または負のＣ―プレートを含有してもよい。

米国特許第５，６１９，３５２号および本発明全体で用いられる、用語「Ｏ−プレート」、「Ａ―プレート」および「Ｃ―プレート」は以下の意味を有する。「Ｏ−プレート」は、層の平面に対して傾斜角をもって配向した主光学軸を有する、正の（ポジティブ）複屈折（例えば液晶）材料の層に適用する光学遅延装置（optical retarder）である。「Ａ―プレート」は、層の平面に対して平行に配向した異常軸（extraordinary axis）、および層の平面に対して垂直、即ち法線入射光の方向に対して平行な普通軸（ordinary axis；「ａ−軸」ともいう）を有する、単軸複屈折材料の層に適用する光学遅延装置（optical retarder）である。「Ｃ―プレート」は、層の平面に対して垂直、即ち法線入射光の方向に対して平行な異常軸（「ｃ−軸」ともいう）を有する単軸複屈折材料の層に適用する光学遅延装置である。

従来の負の複屈折Ｃ―プレート遅延装置は、例えば米国特許第５，６１９，３５２号に記載されている無機薄膜の蒸着により、または負の複屈折液晶材料により、例えばアイソトロピックポリマーの単軸圧縮フィルムから製造されてきた。しかし、延伸フィルムまたは圧縮ポリマーフィルムはしばしば中程度の複屈折のみを示すとともに、高厚膜のフィルムを必要とし、蒸着は複雑な製造手順を必要とし、負の複屈折液晶材料はしばしば正の複屈折材料に比べ容易に入手できず、より高価である。

最近、これらの不利益を克服するため、例えば国際公開第０１／２０３９３号および国際公開第０１／２０３９４号において、短いピッチ、典型的には電磁気スペクトルのＵＶ領域におけるそのブラッグ反射バンドを有するコレステリック液晶フィルムを使用することが最近提案された。かかるフィルムは、その最大反射より大きい波長に対して負の複屈折Ｃ型遅延を示す。この型のフィルムの屈折率楕円体は、負の複屈折を有する垂直に配向した液晶の屈折率楕円体に近似する。このような遅延フィルムは、例えばホメオトロピックに駆動された暗状態（dark state）のＴＮ−ＬＣＤにおける軸外遅延を解消するために、およびそれによりＬＣディスピレイの視野角を顕著に改善するために用いることができる。

国際公開第０１／２０３９３号は、平面Ａ―プレート、Ｏ―プレートおよび負のＣ―プレートの組合せであって、負のＣ―プレートが短いピッチのコレステリックＬＣフィルムを含有する補償板を開示する。例えばＴＮ−ＬＣＤにおいて使用される場合、この組合せは水平視野角における優れたコントラストを提供し、かつカラー全域の望ましくない変化を低減する。しかし、垂直視野角におけるその性能は限られている。さらに、多重遅延フィルムの使用は高価であり、製造および耐久性の問題を引き起こす。

本発明の1つの目的は、ＬＣＤの補償に対し向上した性能を有し、製造、特に大量生産が容易であり、および上記の従来の補償板の欠点のない光学補償板を提供することである。本発明の別の目的はその製造における改善された方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、以下の詳細な説明から当業者にとって直ちに明らかであることである。

発明者は上記の問題が解決され得ることを見出し、単一層において多重フィルムを組合せ、２軸Ｃ−プレート遅延装置を用いることにより、より優れた性能を有する光学補償板が得られることを見出した。光学的性質における２軸の負のＣ−プレート遅延装置は平面Ａ−プレートおよび負のＣ−プレートの組合せに近似するが、かかる組合せより良い光学的性能を示す。２軸の負のＣ−プレート遅延装置の面内異方性（Δｎ_ｘｙ）は、Ａ−プレートおよび負のＣ−プレートに対する面外異方性（Δｎ_ｘｙ、Δｎ_ｙｚ）に近似する。２軸の負のＣ−プレート遅延装置の光学的性能は、順次積層されたＡ−プレートおよび負のＣ−プレートの光学的性能に比べ驚くほど優れており、液晶ディスプレイとしての格別に優れた視野角性能を示す。さらに、２つの積層されたフィルムの代わりに単一の２軸フィルムを使用することはコストおよび製造問題を軽減する。

さらに本発明者らは、感光性化合物を含有する重合性キラル液晶材料を用い、該材料に偏光ＵＶ光を照射し、形状または構造の変化、および次いで重合により凍結されるフィルムのある部分の感光性材料の複屈折の変化を誘導することにより、かかるフィルムの新規でかつ改善された製造方法を見出した。

国際公開第０３／０１５４４号は、楕円形の屈折率を有する変形したらせん構造を備えたコレステリック２軸フィルム、および二色性の光開始剤を含有する重合性コレステリック材料からのかかるフィルムの製造方法を開示する。しかし、該方法によりおよび本発明においてクレームされた感光性材料を含有する材料から得られた、単一のらせん構造およびつ々の複屈折率を有する２軸フィルムは開示していない。

米国特許第６，６８５，９９８号は、透明基板と棒様（rod-like）液晶分子から形成されたフィルムであって、３つの異なる主要な屈折率を有し、該液晶分子がコレステリック配列に配向しているフィルムとを含有する補償板を開示する。しかし、ＵＶ領域において反射し、該方法によりおよび本発明においてクレームされた材料から得られた、周期的に変化する複屈折を有する２軸コレステリックフィルムは開示していない。

用語の定義
用語「光反応性」、「感光性」および「光反応」は、光異性化、光誘起２＋２付加環化、光フリース転位、または同程度の光分解工程を含む反応による光照射において、その構造または形状を変える化合物に関する。光重合反応はこれらの意味に含まれない。しかし、本発明に記載された光反応性または感光性化合物は、さらに重合性または光重合性であってもよい。

用語「フィルム」は、剛性または柔軟性、機械的安定性を備えた自己支持性または自立性を有し、同様に支持基板上または２つの基板間にコーティングまたは層を有する。

用語「液晶またはメソゲン材料」または「液晶またはメソゲン化合物」は、１つまたは２つ以上の棒状、板状または円盤状のメソゲン基、即ち、液晶（ＬＣ）相の挙動を誘起する能力を有する基を含有する材料または化合物を意味する。棒状または板状の基を有するＬＣ化合物は、当該技術分野において「カラミチック（calamitic）液晶」として知られている。円盤状の基を有するＬＣ化合物は、「ディスコチック（discotic）液晶」としても知られている。メソゲン基を含有する化合物または材料は、必ずしもＬＣ相それ自体を示す必要はない。それらは他の化合物を有する混合物においてのみ中のみＬＣ相の挙動を示してもよいし、メソゲン化合物もしくは材料、またはそれらの混合物が重合されている場合にＬＣ相の挙動を示してもよい。

簡単のために用語「液晶材料」は、以下メソゲン材料およびＬＣ材料の両方について用いる。１つの重合性基を有する重合性化合物は、「単一反応性」化合物とも呼ばれ、２つより多くの重合性基を有する化合物は「多反応性」化合物と呼ばれる。重合性基を有しない化合物は、「非反応性」化合物とも呼ばれる。

用語「反応性メソゲン」（ＲＭ）は重合性メソゲン化合物または重合性液晶化合物を意味する。用語「配向子（director）」は従来技術において知られており、ＬＣ材料におけるメソゲン基の長分子軸（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。

単一軸の正の複屈折ＬＣ材料を含有するフィルムにおいて、光学軸は配向子によって与えられる。用語「コレステリック構造」または「らせん状ねじれ構造」は、配向子がフィルム平面に平行で、かつフィルム平面に垂直な軸のまわりにらせん状にねじれたＬＣ分子を含有するフィルムに関する。

用語「ホメオトロピック構造」または「ホメオトロピック配向」は光学軸が実質的にフィルム平面に垂直なフィルムに関する。用語「平面構造」または「平面配向」は光学軸が実質的にフィルム平面に平行なフィルムに関する。

用語「傾斜（tilted）構造」または「傾斜配向」は光学軸がフィルム平面に対して０から９０°の間の角度θで傾斜しているフィルムに関する。用語「スプレイ（splayed）構造」または「スプレイ配向」は上で定義した傾斜配向を意味し、傾斜角はフィルム平面に対して垂直な方向、好ましくは最小値から最大値において変化する。

平均傾斜角θ_aveは以下のように定義される。

式中、θ’(ｄ’)はフィルム内の厚さｄ’における局所傾斜角であり、ｄはフィルム全体の厚さである。

以下、スプレイフィルムの傾斜角は、特に言及しなければ平均傾斜角θ_aveとして与えられる。簡単のために、ねじれ、平面、ホメオトロピック、傾斜またはスプレイ配向もしくは構造をそれぞれ以下「ねじれフィルム」、「平面フィルム」、「ホメオトロピックフィルム」、「傾斜フィルム」または「スプレイフィルム」とも呼ぶ。傾斜およびスプレイフィルムは「Ｏ−プレート」とも呼ぶ。平面フィルムは「Ａ−プレート」または「平面Ａ−プレート」とも呼ぶ。

「Ｅ−モード」はねじれネマチック液晶ディスプレイ（ＴＮ−ＬＣＤ）に関し、入力偏光（input polarisation）の方向は、ディスプレイセルに入るときＬＣ分子の配向子と実質的に平行であり、即ち、異常（Ｅ）の屈折率に従っている。「Ｏ−モード」はＴＮ−ＬＣＤに関し、入力偏光はディスプレイセルに入るとき、配向子に対して実質的に垂直であり、即ち、正常（Ｏ）の屈折率に従っている。

発明の要約
本発明は、らせん状のねじれ構造および単一のらせんを有する異方性材料を含有し、４００ｎｍより低い波長の光を反射する光学２軸フィルムに関する。さらに、本発明はらせん軸の方向に周期的に変化する局所複屈折を有する、上記または下記の光学２軸フィルムに関する。

さらに、本発明は上記または下記の２軸フィルムの製造方法に関する。さらに、本発明は光学デバイス、例えば液晶ディスプレイにおける遅延または補償フィルムとしての、上記または下記の２軸フィルムの使用に関する。

さらに、本発明は上記または下記の２軸フィルムを含有する補償板に関する。さらに、本発明は上記または下記の補償板または２軸フィルムを含有する液晶ディスプレイに関する。

発明の詳細な説明
ＬＣＤにおいて本発明による２軸フィルムを含有する補償板を使用するとき、ディスプレイの広視野角におけるコントラストおよびグレイレベル表示が顕著に改善され、かつグレイスケール反転が抑制される。カラーディスプレイの場合、色の安定性が顕著に改善され、カラー全域の変化が抑制される。さらに、本発明による補償板は大量生産に対して特に適している。

特に好ましくは、ｎ_ｘ≠ｎ_ｙ≠ｎ_Ｚおよびｎ_ｘ，ｎ_ｙ＞ｎ_Ｚで、ｎ_ｘおよびｎ_ｙはフィルム面内において直交方向の主屈折率であり、およびｎ_Ｚはフィルム面に垂直な主屈折率である、光学的に２軸で負のＣ対称を有する、２軸遅延フィルムである

本発明による２軸フィルムは、４００ｎｍより低い波長の円偏光を反射する。特に好ましくは、ＵＶ領域の光またはＵＶ領域より低い、好ましくは３８０ｎｍより低い波長の光を反射する２軸フィルムである。さらに好ましい２軸フィルムは、４００ｎｍまたはそれより高い波長、好ましくは３８０ｎｍまたはそれより高い波長の光に対して実質的に透明な２軸フィルムである。非常に好ましくは、２軸フィルムは３８０ｎｍから少なくとも７８０ｎｍの波長を有する可視光に対して実質的に透明である。

２軸フィルムの厚さは好ましくは０．５から５μｍ、非常に好ましくは１から３μｍである。本発明による２軸フィルムの軸上の遅延（即ち、０°の視野角）は好ましくは６０ｎｍから４００ｎｍであり、特に好ましくは１００ｎｍから３５０ｎｍである。２軸フィルムの別の好ましい実施形態は、好ましくは１０から２００ｎｍ、非常に好ましくは２０から１５０ｎｍの遅延を有する。

いくつかのＬＣＤの使用について、２軸フィルムが入射光の波長の約０．２５倍の遅延を示すのが好ましく、１／４波長遅延フィルム（ＱＷＦ）またはλ／４−プレートとして従来技術においても知られている。特に好ましくは、このような使用に対して遅延値が９０から２００ｎｍ、好ましくは１００から１７５ｎｍである。

他のＬＣＤの使用に対して、２軸フィルムが入射光の波長の約０．５倍の遅延を示すのが好ましく、１／２波長遅延フィルム（ＨＷＦ）またはλ／２−プレートとして従来技術においても知られている。特に好ましくは、このような使用に対して遅延値が１８０から４００ｎｍ、好ましくは２００から３５０ｎｍである。

好ましくは２軸フィルムがコレステリック構造を示す。かかる２軸フィルムのコレステリックらせんのらせんのピッチは２２５ｎｍより短く選択され、反射波長は好ましくは可視波長より低く３８０ｎｍより短い。

フィルムは好ましくはキラル重合性メソゲンまたは液晶材料、特に好ましくはコレステリック相を有する重合性液晶材料から製造される。該材料は好ましくは単官能性、二官能性または多官能性の重合性化合物および非重合性化合物から選択される単量体化合物の混合物である。１つまたは２つ以上のこれらの化合物はらせん状ねじれコレステリック構造を誘起するキラル化合物である。また、１つまたは２つ以上のこれらの化合物、好ましくは５から１００重量％において、は、例えばメソゲンまたは液晶のケイ皮酸エステル等の感光性または光反応性化合物である。例えばＵＶ光で照射したとき、これらの感光性化合物は図１に例示するように形状および／または屈折率において変化を示す。このことはコレステリックらせんの選択された部分において複屈折の局所的変化をもたらす。さらに、該材料は好ましくは１つまたは２つ以上の光開始剤、好ましくはＵＶ光開始剤を含有する。

重合性材料は好ましくは薄膜として基板上に被覆され、それはフィルムの平面に実質的に垂直なコレステリックらせんを有する平面配向を採用する。重合性材料の平面配向への配列は別の手段または技術、例えば界面活性剤等の配向剤（aligning agent）の添加、または配向層を有する基板の処理および／または基板もしくは配向層の摩擦（rubbing）により補助される。適切な手段および技術は当業者に知られている。キラル化合物の量および／またはらせん状ねじれ力（ＨＴＰ：helical twisting power）は、好ましくはコレステリック材料が短いピッチおよび反射波長＜３８０ｎｍを有するように選択される。

配向したコレステリック材料の光照射において、１つまたは２つ以上の感光性化合物は上述のように異なる複屈折を有する形態に転化される。該材料は偏光により照射されるため、ＬＣ配向子が偏光の方向に沿ったらせんの領域のみが光反応を受け、従ってその領域においてのみ複屈折を軽減する。

同時に１つまたは２つ以上の（ＵＶ）光開始剤が、感光性材料をらせん内のそれらの位置によってその高または低複屈折状態において「捕捉」しながら、らせん構造を「固定」する重合工程を開始する。このようにらせん構造を均一にし、らせんを通して複屈折を局所的に変化させ、２軸光学フィルムに導く。

１回あたりの光照射、例えば線強度および／または曝露時間を変えることにより、異性化の程度、従って２軸フィルムの最終的な遅延を変化させることができる。例えば、より高い強度およびより長い曝露時間は高度の異性化に導き、従って遅延を減少させる。

直線偏光による光照射の偏光方向を変えることにより、２軸フィルムの遅軸の方向を制御することができる。「遅軸」は最大屈折率の方向に対応し、例えばｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＞ｎ_Ｚのフィルムにおいて、遅軸の方向はｎ_ｘの方向（フィルム平面において）である。例えば、直線偏光ＵＶ光による照射は、直線偏光子（例えば商業的に入手可能な色素をドープした（dye-doped）吸収偏光子）にＵＶ光を通過させることにより行なうことができる。得られた２軸フィルムにおける遅軸の方向は、偏光子の透過軸の方向に対応する。偏光子を回転させることにより、遅軸の方向を制御することができる。

図２は本発明の２軸コレステリックフィルム（Ｃ）におけるらせん構造を、国際公開第０３／０５４１１１号に記載されている従来技術の２軸コレステリックフィルム（Ａ）および従来技術の無軸（unaxial）コレステリックフィルム（Ｂ）におけるらせん構造と比較して図式的に示す。

図２Ａの２軸フィルムは、二色性の光開始剤を含有する重合性コレステリック材料から国際公開第０３／０５４１１１号に記載されているように直線偏光を照射することにより得られる。この工程の結果として、２軸フィルムは変形したらせん構造を有するが、複屈折性の局所的変化を示さない。

非偏光の光による重合性コレステリック材料の照射は、フィルム内の複屈折を全体に低減し、従って図２Ｂに示すように光学的単軸フィルムへ導く。

これに対し、本発明の方法により得られる図２Ｃのフィルムは均一ならせんを有する（即ち、国際公開第０３／０５４１１１号に記載されているように変形されていない）が、高複屈折（１）領域および低高複屈折（２）領域を有する周期的に変化する複屈折性を有する。

本発明による２軸フィルムは均一ならせんおよび円形、円盤状の屈折率楕円体を有する。本発明による２軸フィルムにおいては、平均の指向性（directional）屈折率のみを経験するように、らせんピッチは可視波長より十分に低い値に低減される。結果として、ＵＶにおいてブラッグ反射バンドが発生し、フィルムは可視波長の光に対して透明であり、これらの可視波長に対する遅延装置として純粋に機能する。

光学的２軸の負のＣ型対称を有するコレステリックフィルムは、製造することができ、該フィルムは可視スペクトルにおいて直線偏光波長に対する遅延装置として作用することができる。

代わりに、本発明による方法は、第１段階において、非偏光、好ましくは非偏光ＵＶ光を照射することにより重合が行なわれ、重合体のらせんを固定し、第２段階においてらせん構造の選択された部分における複屈折が偏光、好ましくは偏光ＵＶ光で照射することにより変化するように遂行することができる。光反応および光重合を同時に行なうことも可能である。

上記または下記の光重合の代わりに、重合性キラルメソゲン材料を他の技術、例えば公知の方法またはそれに類似する方法に従い熱重合等により重合することができる。

本発明の別の目的は、上記または下記の２軸遅延フィルムを製造する方法、好ましくは以下の工程を含有する方法である。
Ａ）少なくとも１つの感光性化合物、少なくとも１つのキラル化合物および少なくとも１つの重合性化合物であって、同一であっても異なっていてもよい化合物を含有するキラル重合性メソゲン材料の層を、平面配向に整列させるか、任意に平面配向に整列している基板上に供給する工程、
Ｂ）該材料に直線偏光、好ましくは直線偏光のＵＶ光を照射し、該材料の選択された領域に１つまたは２つ以上の感光性化合物の光反応を誘導する工程、
Ｃ）キラルメソゲン材料を重合する工程、
Ｄ）任意に基板から重合した材料を除去する工程。

さらに、本発明は工程Ｃ）を工程Ｂ）の前または工程Ｂ）と同時に行なう、上記の方法に関する。さらに、本発明は上記および下記の方法により得られ、または得ることのできるコレステリック構造を有する２軸フィルムに関する。

パターン形成された２軸フィルム
さらに、本発明は均一ならせん構造を有し、かつ異なる複屈折を有する少なくとも２つの領域を含有するか、異なる複屈折を有する２つまたは３つ以上のパターンを含有する光学的２軸フィルムに関する。

かかるフィルムは上記の方法により製造することができ、重合性混合物の選択された部分のみが、例えば、光照射の異なる透過率を有する、異なる領域を備えた遮蔽付き光マスクを用いることにより、または種々の強度の線源を用いることにより光照射に曝される。

特に好ましい本発明による２軸フィルムは、１つまたは２つ以上のパターン、好ましくは異なる遅延値を有する１つ、２つまたは３つの異なる領域を含有する２軸フィルムであって、上記の値のそれぞれは、直線偏光から円形偏光への転化の効果が赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の原色の１つの光に対して最適化されるように調整されている。特に、それぞれの色の波長の１／４に対応する上記遅延値は好ましくは以下の通りである。

６００ｎｍの波長の赤光に対して、遅延は１４０から１９０ｎｍ、好ましくは１４５から１８０ｎｍ、非常に好ましくは１４５から１６０ｎｍ、最も好ましくは１５０ｎｍである。

５５０ｎｍの波長の緑光に対して、遅延は１２２から１５２ｎｍ、好ましくは１２７から１４７ｎｍ、非常に好ましくは１３２から１４２ｎｍ、最も好ましくは１３７ｎｍである。

４５０ｎｍの波長の青光に対して、遅延は８５から１２０ｎｍ、好ましくは９０から１１５ｎｍ、非常に好ましくは１００から１１５ｎｍ、最も好ましくは１１２ｎｍである。

フィルムの遅延は変えることができ、例えば異性化をもたらす光照射の強度および／または持続時間を変動させることにより変えることができる。好ましくはパターン化された２軸遅延フィルムは以下の工程を含む方法により製造することができる。
Ａ）少なくとも１つの感光性化合物、少なくとも１つのキラル化合物および少なくとも１つの重合性化合物を含有し、ここでこれらの化合物は同一であっても異なっていてもよい、キラル重合性メソゲン材料の層を、平面配向に整列させるか、任意に平面配向に整列している基板上に供給する工程、
Ｂ）該材料に直線偏光、好ましくは直線偏光のＵＶ光を照射し、該材料の選択された領域が異なる量のＵＶ出力を、例えば光マスクを通して受け、感光性化合物の光反応を誘導し、選択された領域における感光性化合物が選択されていない領域における感光性化合物とは異なる程度まで光反応を示す工程、
Ｃ）キラルメソゲン材料を重合する工程、
Ｄ）任意に基板から重合した材料を除去する工程。

本発明による２軸フィルムは、補償板または遅延装置として、特にＬＣＤ内の視野角を補償するために、単独または他の遅延フィルムとの組合せにより用いてよい。

好ましくは２軸フィルムは、Ａ−プレート、Ｃ−プレートおよびＯ−プレートの群から選択される他の遅延装置または平面ホメオトロピック、傾斜もしくはスプレイ構造を有する異方性フィルムもしくは液晶フィルムとの組合せにおいて用いることができる。特に好ましくは、２軸フィルムは傾斜もしくはスプレイ構造、非常に好ましくはスプレイ構造を有する少なくとも１つのＯ−プレート遅延装置との組合せにおいて用いる。

したがって、さらに本発明は少なくとも１つの上記および下記の２軸遅延フィルムを含有し、任意にさらにスプレイまたは傾斜構造を有する、少なくとも１つのＯ−プレート遅延装置を含有する補償板に関する。

本発明による補償板において使用することのできるＯ−プレート遅延装置の適切な例およびそれらの製造が国際公開第０１／２０３９３号に記載されており、その完全な開示は参照文献により本願に組み込まれる。

偏光子、遅延装置等の個々の光学フィルムは互いに重ね合わせることができるか、例えばＴＡＣまたはＤＡＣ（トリ−またはジアセチルセルロース）フィルム等の接着層の手段により結合することができる。

本発明の別の目的は、少なくとも１つの上記または下記の２軸フィルムまたは補償板を含有する液晶ディスプレイである。

特に好ましくは以下の要素を含む液晶ディスプレイデバイスである。
−対向する表面を有する２枚の透明基板、前記２枚の透明基板の少なくとも１つの内部に設けられ、任意に配向層によって重ねられた電極層、および２枚の透明基板の間に存在する液晶媒体から形成された液晶セル、
−前記透明基板の外側に配置された偏光子、または前記基板を切り替える一対の偏光子、および
−液晶セルおよび少なくとも１つの前記偏光子の間に設置された、少なくとも１つの本発明による２軸フィルムまたは補償板。
上記の要素については、これらの組立手段のいかなる組み合わせにおいても分離、積層、互いの上への取り付け、または接着層による結合が可能である。

本発明による２軸フィルムおよび補償板は、従来のディスプレイ、特にＴＮ（ねじれネマチック）、ＨＴＮ（高ねじれネマチック）またはＳＴＮ（超ねじれネマチック）モードのディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（active matrix driven TN：アクティブマトリックス駆動ＴＮ）ディスプレイ、ＩＰＳ（in plane switching：平面切り替え）モード、それらは「スーパーＴＦＴ」ディスプレイとしても知られている、ＤＡＰ（deformation of aligned phases：整合した位相のみだれ）またはＶＡ（垂直配向）モードのディスプレイ、例えば、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence：電界制御型複屈折）、ＣＳＨ（colour super homeotropic：カラースーパーホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマチックまたは垂直配向コレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）ディスプレイ、ベンドモードのディスプレイまたはハイブリッド型ディスプレイ、例えばＯＣＢ（光学的に補償されたベンドセルまたは光学的に補償された複屈折）、ＲＯＣＢ（反射ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）またはパイ-セル（π−セル）ディスプレイ、さらに半透過型ディスプレイの補償に用いることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態による補償されたディスプレイについて記す。下記のコンピュータシミュレーションは、層状の異方性媒体に対しＢｅｒｒｅｍａｎ４×４マトリックス法を用いて行なった。

ねじれネマチック（ＴＮ）モード
図３Ａおよび図３Ｂは、オフ状態においてねじれネマチック配向のネマチック液晶混合物を有するＬＣセルを含む従来技術による補償されたＴＮディスプレイ、セルのそれぞれの側に平面Ａ−プレート、（単軸）負のＣ−プレートおよびスプレイＯ−プレートを含む補償板、およびセルおよび補償板を挟む直交するそれらの偏光軸を有する２つの偏光子を示す。

図３Ｃは、本発明の第１の好ましい実施形態による補償されたＴＮディスプレイを例示し、ここで図３Ａおよび図３Ｂと比較して、補償板は分離したＡ−プレートおよび負のＣ−プレートの遅延装置の代わりに、本発明による単軸の負のＣフィルムを含有する。

コンピュータシミュレーションは、ある形態において、図３Ｃに示された補償板がＴＮディスプレイの光学的性能を顕著に改善することを示す。補償板の形態は
ウエイブガイドモード（Ｏ−モードまたはＥ−モード）ならびにスプレイおよび２軸フィルムの相対位置による。モデル化は、１つの２軸フィルムと１つのスプレイフィルムを含む図３Ｃによる補償板により達成される光学性能が、スプレイフィルムにより連続して積層された分離したＡ−プレートおよび負のＣ−プレートを含有する図３Ａまたは図３Ｂによる補償板により達成される光学的性能に比べ顕著に優れていることを示す。

例えば図３Ｃに示された補償積層体において、本発明の２軸フィルムの指向性屈折率の比は、それらの大きさに比べてより重要である。例えば、ｎ_ｘ＝１．６５、ｎ_ｙ＝１．６０およびｎ_Ｚ＝１．５０の２軸フィルムの場合、厚さ１２００ｎｍのフィルムにより良好なコントラストが達成される。

しかし、ファクターにより面内および面外異方性（Δｎ_ｙｚおよびΔｎ_ｘｙ）を低減すること、同じファクターによりフィルムの厚さを増大させること、実質的に同一の光学的性能を有するフィルムを得ることも可能である。この方法は本発明による２軸フィルムに適用可能である。

マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）モード
コンピュータシミュレーションは、ＭＶＡモードのディスプレイが負のＣ−プレートおよびＡ−プレートを使用するすべての視野角において、８０°の角度まで１０：１のコントラスト比を達成するように補償され得ることを示す。この型の補償はまた色性能を改善し、軸外の色流出（colour washout）を低減する。

図４Ａは、オフ状態でホメオトロピック配向にあるネマチック液晶混合物を有するＬＣセルを含有する、補償されたＭＶＡディスプレイ、平面Ａ−プレートおよび（単軸の）負のＣ−プレートをＬＣセルの一方の側に含む補償板、ならびにセルおよび補償板を挟む直交する偏光軸を有する２つの偏光子示す。

図４Ｂは、ホメオトロピックＬＣセルおよび本発明の２軸の負のＣフィルムを、２つの交差偏光子間に挟まれたＬＣセルの一方の側上に含有する、本発明の第２の好ましい実施形態による補償されたＭＶＡディスプレイを例示する。

これまでに述べたように、負のＣ−プレートとＡ−プレート（平面フィルム）の組合せは２軸の負のＣフィルムに近似し得る。図４Ｂに示すように、１つの２軸の負のＣフィルムをＭＶＡモードのディスプレイに適用すると、驚くべきことに図４Ａに示すように別々に適用したフィルムに比べ、コントラストが改善される。

ＯＣＢまたはパイ−セルモード
図５Ａは、オフ状態で標準的なＯＣＢ構造（均一なエッジ配列および屈曲構造（bent structure））を有するネマチック液晶混合物を備えたＬＣセルを含有する、補償されたＯＣＢモードディスプレイ、平面Ａ−プレートと（単軸の）負のＣ−プレートをＬＣセルの各側上に含む補償板、ならびにセルおよび補償板を挟む直交する偏光軸を有する２つの偏光子を示す。

図５Ｂは、２つの交差偏光子の間に差し込まれた、屈曲構造を有するＬＣセル、ＬＣセルの各側上に設けられた本発明による２軸の負のＣフィルムを含有する、本発明の第３の好ましい実施形態による補償されたＯＣＢディスプレイを例示する。

コンピュータシミュレーションは、図５Ｂに示す１つの２軸の負のＣフィルムを図５Ａに示す分離したＡ−プレートおよび負のＣ−プレートに置き換えて使用でき、積層内の異なるフィルムの数を減らしながら同程度の光学性能をもたらすことを示す。

セル内（incell）使用
さらに好ましい実施形態において、本発明による２軸フィルムはＬＣＤにおいてディスプレイの切り替え可能なＬＣセルの外側ではなく、基板、通常ガラス基板の間で、切り替え可能なＬＣセルを形成し、かつ切り替え可能なＬＣ媒体を含有する（セル内アプリケーション）光学遅延フィルムとして用いられる。

光学遅延装置が通常ＬＣセルと偏光子の間に設置される従来のディスプレイと比較して、光学遅延フィルムのセル内アプリケーション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取り付けられたディスプレイは通常視差問題を有し、それは視野角性能を著しく損なう。遅延フィルムがＬＣディスプレイセルの内側に形成される場合、これらの視差問題は低減できるか、回避できる。

さらに、光学遅延フィルムのセル内アプリケーションは、ＬＣデバイスの全体の厚さを低減することができ、このことはフラットパネルディスプレイにとって重要な利点である。さらに、ディスプレイは頑強になる。セル内アプリケーションとって特に利点であるのは、フィルムが、例えば延伸プラスチックフィルムと比較してＬＣ材料の複屈折が高いとそれに応じて薄くなるような、本発明による重合されたＬＣ材料を含有することである。したがって、２ミクロンの厚さまたはそれより薄いフィルムを用いることができ、それはセル内アプリケーションに特に適している。

さらに、本発明は、
−２つの平行な平面基板により形成された液晶セルであって、その少なくとも１つが入射光に対して透明な液晶セル、前記２つの透明基板の少なくとも１つの内部に設けられ、任意に配向層によって重ね合わされた電極層、および２つの基板の間に存在し、少なくとも２つの異なる状態間を電界の適用によって切り替えることが可能な液晶媒体、
−液晶セルの第１の側に設けられた第１の直線偏光子、
−任意に液晶セルの第２の側に設けられた第２の直線偏光子、
を含有し、上記液晶セルの２つの平行な平面基板の間に位置する、少なくとも１つの上記または下記の２軸フィルムを含有することを特徴とするＬＣＤに関する。

本発明の実施形態による好ましいＬＣＤは、
−以下の要素
−その少なくとも１つが入射光に対して透明である、互いに平行な第１および第２の基板平面、
−前記ＬＣセルの個々の画素を独立して切り替えるために用いることが可能な前記基板の１つの上に設けられた非直線電気素子であって、前記素子が好ましくはトランジスタ等の活性素子であり、非常に好ましくはＴＦＴｓであるアレイ、
−前記基板の１つの上に設けられたカラーフィルタアレイであって、好ましくは非直線素子のアレイを保持する基板と対向する基板上に設けられ、および基本色である赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の１つを伝送する、異なる画素のパターンを有し、前記カラーフィルタが任意に平坦化層により被覆されているカラーフィルタアレイ、
−前記第１の基板の内側に設けられた第１の電極層、
−任意に、前記第２の基板の内側に設けられた第２の電極層、
−任意に、第１および第２の電極層の上に設けられた第１および第２の配向層、
−電界の適用により少なくとも２つの異なる配向間を切り替え可能なＬＣ媒体、
を含有する液晶（ＬＣ）セル、
−ＬＣセルの第１の側の上に設けられた第１（または「前」）の直線偏光板、
−任意に、ＬＣセルの第２の側の上に設けられた第２（または「後」）の直線偏光板、および
−上記または下記の少なくとも１つの２軸フィルムまたは補償板を含有するＬＣＤであって、上記２軸フィルムがＬＣセルの第１および第２の基板の間、好ましくはカラーフィルタおよび上記液晶媒体の間、非常に好ましくはカラーフィルタおよび上記電極層の１つの間、または平坦化層が存在する場合、平坦化層および上記電極層の１つの間に位置することを特徴とする。

この好ましい実施形態によるＬＣＤは、図６Ａに例示されており、２つの基板（１１ａ、１１ｂ）、ＴＦＴアレイ（１２）、カラーフィルタアレイ（１３ａ）、任意に平坦化層（１３ｂ）、電極層（（１４）および任意に（１５））、任意に２つの配向層（１６ａ、１６ｂ）、ＬＣ媒体（１７）、ならびに平坦化層およびＬＣ媒体の間に位置し、および任意に別の配向層（１６ｃ）の上に設けられた本発明による２軸フィルム（４）を含有する。ディスプレイモードにより、平坦化層（１３ａ）、配向層（１６ａ）および／または（１６ｂ）、および電極層（１４）および（１５）の１つが省略されていてもよい。好ましくは配向層（１６ｃ）が光学遅延フィルム（４）と平坦化層（１３ｂ）の間に存在する。

光学遅延フィルムが平坦化層の役目を果たすように、２軸フィルム（４）は、平坦化層（１３ｂ）の存在なしに、カラーフィルタアレイ（１３ａ）の上に直接（即ち、中間層の存在なしに）位置していてもよい。光学遅延層（４）がカラーフィルタアレイ（１３ａ）と平坦化層（１３ｂ）の間に位置することも可能である。好ましくは配向層（１６ｃ）が光学遅延フィルム（４）とカラーフィルタ（１３ａ）の間に位置する。

特に好ましくは、２軸フィルム（４）がディスプレイセル、即ちカラーフィルタまたは平坦化層の内部のカラーフィルタ（１３ａ）または平坦化層（１３ｂ）の上に直接形成され、任意に配向層によって転化され、ＬＣフィルム製造のための基板として供給する。

第１および第２の偏光子は、それらがＬＣセルを挟むようにＬＣセルの外側に適用することもできる。代わりに１つまたは両方の偏光子は、それらがＬＣ媒体を挟むようにＬＣセルの内側に適用することもできる。例えば、図６Ｂに示すディスプレイにおいて、２の偏光子（１８）および（１９）をＬＣセルを形成する基板（１１ａ、１１ｂ）の内面に適用する。理想的には偏光子は、カラーフィルタまたはＴＦＴを適用する前に基板の内面に直接適用する。

セル内の使用として特に適切および好ましくは、ＥＰ０３９７２６３またはＥＰ１１３２４５０Ａに記載の二色性色素を含有する、重合または架橋した液晶材料を含有する直線偏光子である。

カラーフィルタ（１３ａ）として、フラットパネルディスプレイに使用するために、従来技術において知られている任意の標準的なカラーフィルタを用いることができる。かかるカラーフィルタは、典型的には赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の原色の１つを透過する、異なる画素のパターンを有する。特に好ましくは多重ディスプレイまたはマトリックスディスプレイであり、非常に好ましくはアクティブマトリックスディスプレイである。

別の好ましい実施形態は、３つの異なる遅延を有する領域または画素のパターンを有する２軸フィルムに関し、各領域または画素において直線偏光が円形偏光に有効に転化するように調整されているこれらの領域における遅延値はＲ、ＧおよびＢの色の1つに最適化され、カラーフィルタの各Ｒ−、Ｇ−およびＢ−画素がこの色に対する最適化された遅延を有する対応する画素により転化されるように、好ましくはカラーフィルタ上に置かれている。

例えば、画素化された２軸ＱＷＦは、４５０ｎｍにおける青（Ｂ）画素、５５０ｎｍにおける緑（Ｇ）画素および６００ｎｍにおける赤（Ｒ）画素の波長の約１／４に対応する、それぞれ約１１２ｎｍ、１３７ｎｍおよび１５０ｎｍの遅延を有する３つの型の画素を有するように構成することができる。画素化されたＨＷＦは同様に製造することができる。それに対し、非画素化フィルムはディスプレイのすべての領域に対し、平均の均一な特性のみを提供する。

代わりにまたはＲＧＢ−パターンに加えて、２軸フィルムはＱＷＦ（またはＨＷＦ）遅延を有する領域および他の遅延、例えばゼロ遅延を有する領域のパターンを備えてもよい。かかるパターン化されたフィルムは、パターン化された半透過型ディスプレイ、例えば国際公開第０３／０１９２７６Ａ２号またはｖａｎ ｄｅｒ Ｚａｎｄｅ等のＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ １４．２，２００３，１９４〜１９７頁、Ｓ．Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ等のＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ ８．１，２００３，７８〜８１頁およびＭ．Ｋｕｂｏ等のＰｒｏｃｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＤＷ １９９９，１８３〜１８６頁に記載のホール−イン−ミラー（hole-in-mirror）型半透過型ディスプレイ等における補償板として特に適している。

典型的には２５〜６０ｎｍの遅延を有するセル内フィルムとして、例えばＶＡまたはＭＶＡ型のＬＣＤにおいて使用するために、本発明による非パターン化２軸フィルムを用いることも可能である。

本発明および上記の好ましい実施形態において、Ａ−プレートは好ましくは平面構造を有する重合した液晶材料のフィルムである。負のＣ−プレートは好ましくは短いピッチのコレステリック構造およびＵＶ領域における反射を有する重合した液晶材料のフィルムである。Ｏ−プレートは好ましくはスプレイ構造を有する重合した液晶材料のフィルムである。しかし、従来技術により知られている他のＡ−プレート、Ｃ−プレートおよびＯ−プレート遅延装置を使用することも可能である。適切なフィルムは、例えば米国特許第５６１９３５２号または国際公開第０１／２０３９３号に開示されている。

本発明による２軸フィルムは、混合物の反射波長が重合に通常用いられる光の波長（典型的には３６５ｎｍ）より低くなることを許容し、かつ複屈折の局所変化を可能にするように開発される、重合性キラル液晶材料から製造することができる。このことは、例えばブラッグ反射バンドをＵＶにするために高度のねじれおよび／または多くの量により１つまたは２つ以上のキラル成分を添加することにより、および１つまたは２つ以上の感光性化合物を添加することにより達成することができる。

さらに、本発明による混合物および材料は、5分より短い硬化時間によりプラスチック基板の製造に適した、特に大量生産に適したフィルム製造方法を可能にする。

重合性材料は、好ましくはキラルスメクチックもしくはキラルネマチック（コレステリック）ＬＣ相または青相（blue phase）を有する液晶（ＬＣ）材料である。適切なスメクチック材料は、例えばキラルスメクチックＣ相を有するＬＣ材料を含む。

特に好ましくは、重合性材料はコレステリックＬＣ（ＣＬＣ）材料である。好ましくは１つまたは２つ以上のアキラル重合性メソゲン化合物および少なくとも１つのキラル化合物を含有する。キラル化合物は、非重合性キラル化合物、例えば液晶混合物またはデバイスにおいて使用されるキラルドーパント等、重合性キラル非メソゲン化合物または重合性キラルメソゲン化合物から選択することができる。特に好ましくは、少量で用いた場合にも短いピッチのＣＬＣ混合物を与える、高らせん状ねじれ力を有するキラルドーパントである。

特に好ましくは、
ａ）少なくとも１つの重合性基を有する少なくとも１つの重合性メソゲン化合物と、
ｂ）重合性および／またはメソゲン性であってもよく、成分ａ）および／または成分ｃ）の化合物または他の化合物の１つであってもよい、少なくとも１つのキラル化合物と、
ｃ）重合性および／またはメソゲン性であってもよく、成分ａ）および／または成分ｂ）の化合物または他の化合物の１つであってもよい、少なくとも１つの感光性化合物とを含有し、
かつ１つまたは２つ以上の以下の成分：
ｄ）２つまたは３つ以上の重合性基を有する１つまたは２つ以上の非メソゲン化合物と、
ｅ）１つまたは２つ以上の光開始剤と、
ｆ）該材料が光重合されている場合、光重合の開始に用いられる、ある波長で最大吸収を示す１つまたは２つ以上の染料と、
ｇ）１つまたは２つ以上の連鎖移動剤と、
ｈ）１つまたは２つ以上の界面活性化合物とを任意に含有する、キラル重合性メソゲン材料である。

上記および下記のキラル重合性メソゲンおよびＬＣ材料は本発明の別の目的である。好ましくはアキラルおよびキラル化合物は異なる数の重合性基を有する。

本発明の好ましい実施形態において、重合性材料は少なくとも1つの二官能性または多官能性のキラル重合性メソゲン化合物および少なくとも1つの単官能性、二官能性または多官能性のアキラル重合性メソゲン化合物を含有する。

本発明の別の好ましい実施形態において、重合性材料は少なくとも1つの単官能性のキラル重合性メソゲン化合物および少なくとも1つの単官能性、二官能性または多官能性のアキラル重合性メソゲン化合物を含有する。

本発明の別の好ましい実施形態において、重合性材料は少なくとも1つの非重合性キラル化合物および少なくとも1つの単官能性、二官能性または多官能性の重合性メソゲン化合物を含有する。

二官能性または多官能性の重合性化合物が重合性材料中に存在する場合、ポリマーネットワークが形成される。かかるネットワークから形成される光学遅延フィルムは自己支持性であり、高い機械的安定性および熱的安定性ならびにその物理的および光学的性質の低温度依存性を示す。

二官能性および多官能性化合物の濃度を変動させることにより、ポリマーフィルムの架橋密度、それによるポリマーフィルムの物理的および化学的性質、例えば光学遅延フィルムの光学的性質の温度依存に対しても重要なガラス転移温度等、熱的および機械的安定性または耐溶剤性を容易に調節することができる。

好ましい重合性ＬＣ混合物は、
−２つまたは３つ以上の重合性基を有する、０〜８０％、好ましくは５〜５０％の１つまたは２つ以上のアキラルメソゲン化合物と、
−１つの重合性基を有する、０〜８０％、好ましくは５〜５０％の１つまたは２つ以上のアキラルメソゲン化合物と、
−１〜８０％、好ましくは５〜５０％の１つまたは２つ以上の重合性キラルメソゲン化合物および／または０．１〜２０％の１つまたは２つ以上のメソゲン性であってもよい非重合性キラル化合物と、
−好ましくは１つまたは２つ以上の重合性基を有する、５〜１００％の１つまたは２つ以上の感光性メソゲン化合物と、
−０〜１５％、好ましくは０．０１〜１０％、非常に好ましくは０．０５〜５％の１つまたは２つ以上の光開始剤と、
−０〜１０％の１つまたは２つ以上の連鎖移動剤と、
−０〜５％の１つまたは２つ以上の非重合性または単官能性、二官能性もしくは多官能性の界面活性剤と、
を含有する重合性ＬＣ混合物である。

特に好ましくは棒状または板状のメソゲンまたは液晶化合物である。本発明に用いる重合性メソゲンの単官能性、二官能性もしくは多官能性の重合性化合物をそれ自体公知の方法により、および例えば、Ｈｏｕｂｅｎ−ＷｅｙｌによるＭｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ，Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ等の有機化学の標準的な著作物に記載されている方法により製造することができる。

本発明による重合性ＬＣ混合物においてモノマーまたはコモノマーとして用いることのできる適切な重合性メソゲン化合物の例としては、例えば国際公開第９３／２２３９７号、ＥＰ０２６１７１２、ＤＥ１９５０４２２４、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９７／００６００号およびＧＢ２３５１７３４に開示されている。しかし、これらの文献において開示されている化合物は、単に本発明の範囲を限定する例として考えるべきではない。

特に有用なキラルおよびアキラル重合性メソゲン化合物の例を以下のリストに示すが、それらは具体例としてのみ挙げており、本発明を限定するためのものではなく、説明するためのものである。

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、ビニルオキシ、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は同一または異なる１〜１２の整数であり、Ａは任意にＬ^１によって一置換、二置換もしくは三置換されている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は互いに独立して０または１であり、Ｚ^０およびＸ^０は互いに独立して−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、ＮＲ’−ＣＯ−ＮＲ’、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ’−、ＮＲ’−ＣＯＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、Ｒ’はＨまたは炭素原子数１〜６のアルキルであり、Ｒ^０は極性基または非極性基であり、Ｔｅｒはメンチル等のテルペノイド基であり、Ｃｈｏｌはコレステリル基であり、Ｌ、Ｌ^１およびＬ^２は互いに独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは任意にハロゲン化された炭素原子数１〜７のアルキル、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。上式中のフェニル環は任意にｒは１、２、３または４個の基Ｌによって置換されている。

これに関連して用語「極性基」は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＯＨ、ＯＣＨ_３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、任意にフッ素化された炭素原子数４までの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もしくはアルコキシカルボニルオキシ基、または炭素原子数１〜４のモノ−、オリゴ−もしく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た基を意味する。用語「非極性基」は、上記の「極性基」の定義によりカバーされていない、炭素原子数１または２以上、好ましくは１〜１２の任意にハロゲン化されたアルキル、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である。

適切なキラルドーパントは、例えば商業的に入手できるＲ−またはＳ−８１１、Ｒ−もしくはＳ−１０１１、Ｒ−もしくはＳ−２０１１、Ｒ−もしくはＳ−３０１１、Ｒ−もしくはＳ−４０１１、Ｒ−もしくはＳ−５０１１、またはＣＢ１５（Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ、ダルムシュタット、ドイツより入手）から選択することができる。非常に好ましくは高らせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を有するキラル化合物、特に国際公開第９８／００４２８号に記載のソルビトール基を含有する化合物、ＧＢ２３２８２０７に記載のヒドロベンゾイン基を含有する化合物、国際公開第０２／９４８０５号に記載のキラルビナフチル誘導体、国際公開第０２／３４７３９号に記載のキラルビナフトールアセタール、国際公開第０２／０６２６５号に記載のキラルＴＡＤＤＯＬ誘導体、国際公開第０２／０６１９６号および国際公開第０２／０６１９５号に記載の少なくとも１つのフッ素化された連鎖基および末端キラルまたは中央キラル（central chiral）基である。

適切な光反応性または感光性化合物は従来技術において知られている。これらは、例えば光異性化、光フリース転位または２＋２−付加環化を示すか、または光照射における別の光分解過程を示す化合物である。特に好ましくは光異性化可能な化合物である。これらの化合物の例は、アゾベンゼン、ベンズアルドキシム、アゾメチン、スチルベン、スピロピラン、スピロオキサジン、フルジン（flugine）、ジアリールエテン、桂皮酸エステル（cinnamate）を含む。さらなる例としては、例えばＥＰ１２４７７９６に記載の２−メチレンインダン−１−オンおよびＥＰ１２４７７９７に記載の（ビス）ベンジリデン−シクロアルカノンである。

特に好ましくはＬＣ材料が１つまたは２つ以上の桂皮酸エステル、特に、例えばＧＢ２３１４８３９、ＥＰ０３００７２３６.７、ＵＳ５７７０１０７もしくはＥＰ０２００８２３０．１およびそれらの対応する特許に記載の重合性メソゲンもしくは液晶桂皮酸エステルを含有する。非常に好ましくはＬＣ材料が以下の式から選択される１つまたは２つ以上の桂皮酸エステルを含有する。

式中、Ｐ、Ａ、Ｌおよびｖは上記の意味を有し、Ｓｐは、例えば炭素原子数１〜１２のアルキレン、アルキレンオキシ、アルキレンカルボニル、アルキレンオキシカルボニル、アルキレンカルボニルオキシ、アルキレンオキシカルボニルオキシ等のスペーサー基、または単結合であり、Ｒは上で定義したＲ^０を意味するか、Ｐ−Ｓｐを意味する。

特に好ましくは、上で定義した極性末端基Ｒ^０を含有する桂皮酸エステルＲＭｓである。非常に好ましくは式ＩおよびＩＩで表される桂皮酸エステルＲＭｓであり、ここで、Ｒは極性基Ｒ^０である。

さらに好ましくは、例えば、ＧＢ２３１４８３９もしくはＥＰ０３００７２３６．７に記載のキラルソルビトール桂皮酸エステル等のキラル重合性桂皮酸エステル、またはＵＳ５７７０１０７に記載のキラル基を含有する桂皮酸エステルである。

ＬＣ材料内における光反応の要因として用いられる光照射は、感光性化合物のタイプに依存し、当業者が容易に選択することができる。一般に、ＵＶ照射により誘起される光反応を示す化合物が好ましい。例えば、式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶで表される化合物等に対して、典型的にはＵＶ−Ａ領域（３２０〜４００ｎｍ）の波長または３６５ｎｍの波長を有するＵＶ照射が用いられる。

コレステリックフィルムの製造に対して、好ましくは重合性ＬＣ材料が均一な配向に整列され、コレステリック構造を永久に固定するために重合された基板上に被覆される。基板としては、例えばガラスもしくは石英のシート、プラスチックのフィルムもしくはシートを用いることができる。重合前および／または重合中および／または重合後に、第２の基板を被覆された混合物の上に設置することも可能である。基板を重合後に取り除いてもよいし、取り除かなくてもよい。２つの基板を用い、化学線により硬化する場合、少なくとも１つの基板が重合に用いる化学線に対して透明でなければならない。等方性または複屈折性の基板を用いることができる。基板を重合後に重合したフィルムから取り除かない場合は、好ましくは等方性の基板を用いる。

好ましくは少なくとも１つの基板が、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルのフィルム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）もしくはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のフィルムであり、特に好ましくはＰＥＴフィルムもしくはＴＡＣフィルムのプラスチック基板である。複屈折性基板としては、例えば単軸の延伸プラスチックフィルムを用いることができる。例えば、ＰＥＴフィルムは商品名Ｍｅｌｉｎｅｘ（登録商標）としてデュポンデイジンフィルム社から商業的に入手することができる。

重合性ＬＣ材料は、スピンコーティング、ブレードコーティング等の従来の被覆技術により基板上に塗布することができる。グラビア印刷等の専門家に知られている従来の印刷技術、例えばスクリーン印刷、オフセット印刷、オープンリール式印刷、凸版印刷、グラビア印刷、輪転グラビア印刷、フレキソ印刷、凹版印刷、パッド印刷、ヒートシール印刷、インクジェット印刷、またはスタンプもしくは印刷版による印刷により、基板上に塗布することもできる。

適切な溶媒中に重合性メソゲン材料を溶解することも可能である。この溶液は、次に例えばスピンコーティングもしくは印刷または他の公知の技術により、基板上に被覆または印刷し、および溶媒は重合前に蒸発させる。大部分の場合、溶媒の蒸発を促進するため混合物を加熱するのが適している。溶媒として例えば標準的な有機溶媒を用いることができる。かかる溶媒は、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、メチル、エチルもしくはブチルアセテート、メチルアセトアセテート等のアセテート、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、ジ−もしくはトリクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ＰＧＭＥＡ（プロピルグリコールモノメチルエーテルアセテート）、γ−ブチロラクトン等のグリコールまたはそれらのエステルから選択することができる。また、上記の溶媒の２つ、３つ、またはそれより多くの混合物であってもよい。

ＬＣ材料の重合は、好ましくは加熱または化学線に曝すことにより行なうことができる。化学線は、ＵＶ光、ＩＲ光、可視光等の光による照射、Ｘ線もしくはガンマ線による照射、イオン、電子等の高エネルギー粒子による照射を意味する。好ましくは、重合は光照射、特にＵＶ光、非常に好ましくは直線偏光ＵＶ光の照射により行なうことができる。単一のＵＶランプ、ＵＶランプのセットを化学線源として用いることができる。高ランプ出力を用いる場合、硬化時間を短縮することができる。他の可能な光照射の線源は、ＵＶレーザー、ＩＲレーザー、可視レーザー等のレーザーである。

重合は好ましくは化学線の波長において吸収する開始剤の存在下で行なう。例えばＵＶ光により重合する場合、ＵＶ照射下で分解し、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光開始剤が好ましく、特にラジカルＵＶ光開始剤が好ましい。

重合性混合物は、好ましくは１つもしくは２つ以上の従来のまたは液晶の光開始剤を含有する。ラジカル重合に対する標準的な光開始剤としては、例えば商業的に入手可能な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（すべてチバガイギーＡＧより入手）を用いることができ、これに対し、カチオン光重合の場合、商業的に入手可能なＵＶＩ６９７４（ユニオンカーバイド）を用いることができる。

硬化時間は、とりわけ重合性材料の反応性、被覆層の厚さ、重合開始剤の種類およびＵＶランプの出力に依存する。本発明による硬化時間は、好ましくは１０分より長くなく、特に好ましくは５分より長くなく、非常に好ましくは２分より短い。大量生産するためには３分以下、非常に好ましくは１分以下、特に３０秒以下の短い硬化時間が好ましい。

重合性のＬＣ材料は、さらに１つまたは２つ以上の他の適切な成分、例えば触媒、増感剤、安定剤、連鎖移動剤、阻害剤、促進剤、共反応モノマー、界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤（hydrophobing agent）、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料もしくは色素を含有してもよい。

混合物は、重合に用いられる光の波長に調整された極大吸収を有する１つまたは２つ以上の染料、特に４，４’−アゾキシアニソールまたは商業的に入手可能なＴｉｎｕｖｉｎ（Ｃｉｂａ ＡＧ、バーゼル，スイスより入手）を含有してもよい。

別の好ましい実施形態において、重合性材料の混合物は７０％まで、好ましくは１〜５０％の、１つの重合性官能基を有する１つまたは２つ以上の非メソゲン化合物を含有する。典型的な例は、アルキルアクリレートまたはアルキルメタアクリレートである。

ポリマーの架橋を増大させるために、二官能性または多官能性の重合性メソゲン化合物の代わりにまたはそれに加えて、２つまたは３つ以上の重合性官能基を有する、１つまたは２つ以上の非メソゲン化合物を重合性ＬＣ材料に２０％まで添加し、ポリマーの架橋を増大させることができる。二官能性の非メソゲンモノマーの典型的な例としては、炭素原子数１〜２０のアルキル基を有するアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートが挙げられる。多官能性非メソゲンモノマーの典型的な例は、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トリトールテトラアクリレートである。

本発明のポリマーフィルムの物理的性質を変更するために、１つまたは２つ以上の連鎖移動剤を重合性材料に添加することも可能である。特に好ましくはドデカンチオール等の単官能性のチオール化合物またはトリメチルプロパントリ（３−メルカプトプロピオナート）等の多官能性のチオール化合物、非常に好ましくは、例えば国際公開第９６／１２２０９号、国際公開第９６／２５４７０号もしくはＵＳ６４２０００１に開示されているメソゲンまたは液晶のチオール化合物である。連鎖移動剤を加える場合、遊離のポリマー鎖の長さおよび／または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。連鎖移動剤の量が増大すると、得られたポリマーフィルム中のポリマー鎖の長さは減少する。

コレステリックフィルムの製造に対しては、キラル重合性材料の平面配向を達成すること、即ちフィルムの平面に対して実質的に垂直に配向しているらせん軸により平面配向を達成することが必要である。平面配向は、例えばドクターブレード等による材料の剪断加工により行なうことができる。配向層、例えば摩擦したポリイミドの層またはスパッタされたＳｉＯ_ｘを少なくとも１つの基板の上に塗布することも可能である。平面配向は、さらに配向層を塗布することなく、例えば摩擦布または摩擦ローラー（rubbing roller）により基板を摩擦することにより行なうこともできる。低い傾斜角を有する平面配向は、１つまたは２つ以上の界面活性剤を重合性メソゲン材料に添加することによっても行なうことができる。適切な界面活性剤は、例えばＪ．Ｃｏｇｎａｒｄ，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．７８，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ１，１−７７（１９８１）に記載されている。特に好ましくは非イオン性界面活性剤、例えば商業的に入手可能なＦｌｕｏｒａｄ（登録商標）（３Ｍより入手）、またはＺｏｎｙｌ ＦＳＮ（登録商標）（Ｄｕｐｏｎｔより入手）、またはＥＰ１２５６６１７Ａ１に開示されている重合性界面活性剤等の非イオンフルオロカーボン界面活性剤である。さらに好ましくはＧＢ２３８３０４０Ａに開示されているマルチブロック界面活性剤である。

いくつかの場合においては、配向を補助し、重合を阻害する可能性のある酸素を除去するために第２の基板に塗布するのが有益である。代わりに不活性ガスの雰囲気中で硬化を行うことができる。しかし、適切な光開始剤および高ＵＶランプ出力を用い、空気中で硬化することも可能である。カチオン性光開始剤を用いる場合、酸素の除去はほとんどの場合必要とされないが、水は除去されるべきである。本発明の好ましい実施形態においては、重合性材料の重合は不活性ガス雰囲気中、好ましくは窒素雰囲気中で行われる。

ＵＶ照射における感光性メソゲン化合物の形状の変化を例示する。 先行技術による２軸フィルムの製造方法（Ａ）、先行技術による単軸フィルムの製造方法（Ｂ）および本発明による２軸フィルムの製造方法（Ｃ）を示す。 先行技術による補償されたＴＮ−ＬＣＤｓ（Ａ、Ｂ）および本発明による補償されたＴＮ−ＬＣＤｓ（Ｃ）を図式的に示す。 先行技術による補償されたＭＶＡ−ＬＣＤｓ（Ａ）および本発明による補償されたＭＶＡ−ＬＣＤｓ（Ｂ）を図式的に示す。 先行技術による補償されたＯＣＢ−ＬＣＤｓ（Ａ）および本発明による補償されたＭＶＡ−ＬＣＤｓ（Ｂ）を図式的に示す。 液晶ディスプレイにおける本発明による２軸フィルムのセル内使用を図式的に示す。 液晶ディスプレイにおける本発明による２軸フィルムのセル内使用を図式的に示す。

Claims (20)

1. らせん状のねじれ構造および均一ならせんを有する異方性材料を含み、および４００ｎｍより短い波長の光を反射することを特徴とする、光学２軸フィルム。
2. らせん軸方向に周期的に変動する局所的な複屈折を有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルム。
3. フィルム面内において直交方向のｎ_ｘおよびｎ_ｙと、フィルム面に垂直なｎ_Ｚとの主屈折率を有し、ｎ_ｘ≠ｎ_ｙ≠ｎ_Ｚおよびｎ_ｘ，ｎ_ｙ＞ｎ_Ｚであることを特徴とする、請求項１または２に記載のフィルム。
4. ３８０〜７８０ｎｍの波長の光に対して実質的に透明であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルム。
5. 架橋されたコレステリック材料を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム。
6. 異なる光学遅延の値をもつ異なる領域のパターンを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフィルム。
7. Ａ）少なくとも１つの感光性化合物、少なくとも１つのキラル化合物および少なくとも１つの重合性化合物を含有し、ここでこれらの化合物は同一であっても異なっていてもよい、キラル重合性メソゲン材料の層を、平面配向に整列させるか、場合によって平面配向に整列している基板上に供給する工程、
   Ｂ）該材料に直線偏光を照射し、該材料の選択された領域に１つまたは２つ以上の感光性化合物の光反応を誘導する工程、
   Ｃ）キラルメソゲン材料を重合する工程、
   Ｄ）任意に基板から重合した材料を除去する工程
   を含む、方法により得ることができることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のフィルム。
8. キラル重合性メソゲン材料から得ることができるフィルムであって、
   ａ）少なくとも１つの重合性基を有する少なくとも１つの重合性メソゲン化合物、
   ｂ）重合性および／またはメソゲン性であってもよく、成分ａ）および／または成分ｃ）の化合物の１つまたは他の化合物であってもよい、少なくとも１つのキラル化合物、
   ｃ）重合性および／またはメソゲン性であってもよく、成分ａ）および／または成分ｂ）の化合物の１つまたは他の化合物であってもよい、少なくとも１つの感光性化合物
   を含有し、かつ以下の成分：
   ｄ）２つまたは３つ以上の重合性基を有する１つまたは２つ以上の非メソゲン化合物、
   ｅ）１つまたは２つ以上の光開始剤、
   ｆ）該材料が光重合される場合、光重合の開始に用いる波長において最大吸収を示す１つまたは２つ以上の染料、
   ｇ）１つまたは２つ以上の連鎖移動剤、
   ｈ）１つまたは２つ以上の界面活性化合物
   を任意に含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のフィルム。
9. 重合性材料が、少なくとも１つの単官能性キラル重合性メソゲン化合物および少なくとも１つの単官能性、二官能性または多官能性のアキラル重合性メソゲン化合物を含有する、請求項７または８に記載のフィルム。
10. 重合性材料が、少なくとも１つの二官能性または多官能性のキラル重合性メソゲン化合物および少なくとも１つの単官能性、二官能性または多官能性のアキラル重合性メソゲン化合物を含有する、請求項７または８に記載のフィルム。
11. 重合性材料が、少なくとも１つの非重合性キラル化合物および少なくとも１つの単官能性、二官能性または多官能性のアキラル重合性メソゲン化合物を含有する、請求項７または８に記載のフィルム。
12. 請求項７〜１１のいずれかに記載のフィルムを製造する方法。
13. 請求項７〜１１のいずれかに記載のキラル重合性メソゲン材料。
14. 請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルムの、液晶ディスプレイのような光学デバイスにおける遅延フィルムまたは補償フィルムとしての使用。
15. 請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルムを少なくとも１つ含有する補償板。
16. スプレイ構造または傾斜構造を有する、少なくとも１つの遅延フィルムをさらに含有する、請求項１５に記載の補償板。
17. 請求項１〜１１のいずれかに記載の少なくとも１つのフィルム、または請求項１５または１６に記載の補償板を含有する液晶ディスプレイ。
18. 以下の要素：
    −対向する面を有する２つの透明基板、前記２つの透明基板の少なくとも１つの内側に形成され、任意に配向層がその上に形成された電極層および２つの透明基板の間に存在する液晶媒体により形成された液晶セル、
    −前記透明基板の外側に配置された偏光板、または前記基板を挟持する一対の偏光板、および
    −液晶セルおよび少なくとも１つの前記偏光板の間に位置する請求項１〜１６のいずれかに記載の少なくとも１つの二軸フィルムまたは補償板、
    を含有し、これらの組立手段のいかなる組み合わせにおいても分離、積層、互いの上への取り付け、または接着層による結合を上記要素に適用することが可能な液晶ディスプレイ。
19. −以下の要素：
    −その少なくとも１つが入射光に対して透明である、互いに平行な第１および第２の基板平面、
    −前記ＬＣセルの個々の画素を独立して切り替えるために用いることが可能な前記基板の１つの上に設けられた非直線電気素子のアレイであって、前記素子が好ましくはトランジスタ等の活性素子であり、非常に好ましくはＴＦＴｓであるアレイ、
    −前記基板の１つの上に設けられたカラーフィルタアレイであって、好ましくは非直線素子のアレイを保持する基板と対向する基板上に設けられ、および原色である赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の１つを伝送する、異なる画素のパターンを有し、前記カラーフィルタが任意に平坦化層により被覆されているカラーフィルタアレイ、
    −前記第１の基板の内側に設けられた第１の電極層、
    −任意に、前記第２の基板の内側に設けられた第２の電極層、
    −任意に、第１および第２の電極の上に設けられた第１および第２の配向層、
    −電界の適用により少なくとも２つの異なる配向間を切り替え可能なＬＣ媒体、
    を含有する液晶（ＬＣ）セル、
    −ＬＣセルの第１の側の上に設けられた第１（または「前」）の直線偏光板、
    −任意に、ＬＣセルの第２の側の上に設けられた第２（または「後」）の直線偏光板、および
    −請求項１〜１６のいずれかに記載の少なくとも１つの２軸フィルムまたは補償板、を含有する液晶ディスプレイであって、前記２軸フィルムまたは補償板がＬＣセルの第１および第２の基板の間に位置することを特徴とする、前記液晶ディスプレイ。
20. ＴＮ（ねじれネマチック）、ＯＣＢ（光学的複屈折補償）、パイセル、ＶＡ（垂直配向）もしくはＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）モードのディスプレイまたは半透過型ディスプレイであることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。

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