JP5992392B2 - セル内にパターン化された1/4波長位相差子を有する半透過型垂直配向液晶ディスプレイ - Google Patents
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Description
<用語の定義>
「フィルム」という用語には、機械的安定性を有する剛性または可撓性で自己保持性または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。
・LC層を挟持する前面および背面電極層を備え、電場の印加に応じて異なる配向間で切り替え可能であり、該電極は好ましくは透明基体の内側に設けられているLCセルと、
・該LCセルを挟持し、前面および背面偏光方向を有する前面および背面偏光子と
を備え、
・前記前面偏光子と前記LC層との間に配置され、1/4波長(λ/4)リターデーション領域と実質的にリターデーションがない領域とのパターンを有し、前記λ/4−領域が本質的に前記反射サブピクセルのみを覆うように配置されている少なくとも1つの1/4波長位相差フィルム(QWF)
を備えることを特徴とする半透過型垂直配向(VA)液晶ディスプレイ(LCD)に関する。
・以下の要素を有する液晶(LC)セルと、
・互いに平行であって、少なくとも一方が入射光に対して透明である第1および第2の基板と、
・前記LCセルの個々のピクセルを個別に切り替えるのに用いることができる前記基板の一方上の非線形電気素子のアレイと、ただし、該素子は好ましくはトランジスタのようなアクティブ素子で、特に好ましくはTFTであり、
・好ましくは非線形電気素子の該アレイを搭載している基板の反対の基板上で、前記基板の一方の上に設けられ、原色である赤、緑および青(R、G、B)のいずれかを透過する異なるピクセルのパターンを有するカラーフィルターアレイであって、前記カラーフィルターが平坦化層に覆われていても良いカラーフィルターアレイと、
・前記第1の基板の内側に設けられた第1の電極層と、
・前記第2の基板の内側に設けられた第2の電極層と、
・任意の要素として、前記第1および第2の電極上に設けられた第1および第2のアラインメント層と、
・電場を印加することで少なくとも2つの異なる配向間で切り替え可能なLC媒体と、
・前記LCセルの第1の側上の第1の直線偏光子と、
・前記LCセルの第2の側上の第2の直線偏光子と、および
・前記LCセルの前記第1および第2の基板の間に配置され、異なる遅延および/または配向を有する領域のパターンを有する少なくとも1つのパターン化されたQWFと
を有する。
a)基板上に少なくとも1種類の光異性化可能な化合物を含む重合性LC材料層を設ける工程と;
b)前記LC材料層をプラナー配向に配列する工程と;
c)前記層またはその層の選択された領域における前記LC材料を、前記光異性化可能な化合物の異性化を引き起こす光照射、好ましくはUV照射で露光する工程と;
d)前記材料の前記露光領域の少なくとも一部で前記LC材料を重合させることで、前記配向を固定する工程と;および
e)任意の工程として、前記基板から前記重合フィルムを取り出す工程。
a)基板上に少なくとも1種類の光重合性化合物を含む重合性LC材料層を設ける工程と;
b)前記LC材料層をプラナー配向に配列する工程と;
c)前記層またはその層の選択された領域における前記LC材料を、前記異性化可能な化合物の異性化を引き起こす光照射、好ましくはUV照射で露光する工程と;
d)前記材料の前記露光領域の少なくとも一部で前記LC材料を重合させることで、前記配向を固定する工程と;および
e)任意の工程として、前記基板から前記重合フィルムを取り出す工程とである。
A)基板上に少なくとも1種類の光異性化可能な化合物を含む重合性LC材料の第1の層を設ける工程と、
B)LC材料の前記第1の層をプラナー配向に配列し、前記材料を重合させることで前記配向を固定する工程と、
C)前記第1の層を基板として用いて、A)およびB)の工程により、LC材料の第2の層を設ける工程である。
下記の重合性LC混合物を調製する。
(13) 14.4%
(24) 18.0%
(35) 17.0%
(46) 17.0%
(57) 32.0%
イルガキュア651 1.0%
フルオラドFC171 0.6%
図2に示した光学層の積層体を有する半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。構成要素のパラメータは以下の通りである。
前面偏光板方向: +45°
背面偏光板方向: −45°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
前面QWFの光学軸: −30°
背面QWFの光学軸: +60°
前面/背面QWFのリターデーション:138nm
前面HWFの光学軸: +30°
背面HWFの光学軸: −60°
前面/背面HWFのリターデーション:275nm
透過および反射サブピクセルの角度輝度が、図8A/Bに示されている。軸上輝度は、45.4%(透過)および44.0%(反射)である。
例3〜8のディスプレイにおいて、円偏光をもはや必要としないという事実のおかげで、透過モードにおいて、視角が劇的に増加している。また、このため、視角増強フィルムを使用することで、視角を更に広げることができる。
図3に示した光学層の積層体を有する本発明のピクセルで構成された半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。
前面偏光板方向: 0°
背面偏光板方向: +90°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
セル内QWFの光学軸
(反射サブピクセル): +45°
セル内QWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 138nm
パターン化されたセル内QWFは、例えば、例1に記載されるようにして作製される。
図4に示した光学層の積層体を有する本発明のピクセルで構成された半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。
前面偏光板方向: +30°
背面偏光板方向: +90°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
セル内QWFの光学軸
(反射サブピクセル): −45°
セル内QWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 138nm
前面HWFの光学軸: +15°
前面HWFのリターデーション: 275nm
パターン化されたセル内QWFは、例えば、例1に記載されるようにして作製される。
図5に示した光学層の積層体を有する本発明のピクセルで構成された半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。
前面偏光板方向: +30°
背面偏光板方向: −60°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
セル内QWFの光学軸
(反射サブピクセル): −45°
セル内QWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 138nm
前面HWFの光学軸: +15°
背面HWFの光学軸: −75°
前面/背面HWFのリターデーション:275nm
パターン化されたセル内QWFは、例えば、例1に記載されるようにして作製される。
図6に示した光学層の積層体を有する本発明のピクセルで構成された半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。
前面偏光板方向: 0°
背面偏光板方向: +90°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
セル内QWFの光学軸
(反射サブピクセル): +75°
セル内QWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 138nm
セル内HWFの光学軸
(反射サブピクセル): +15°
セル内HWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 275nm
パターン化されたセル内QWFおよびHWFは、例えば、例1に記載されるようにして作製される。
図7に示した光学層の積層体を有する本発明のピクセルで構成された半透過型VA LCDの光学的性能を計算する。
前面偏光板方向: 0°
背面偏光板方向: +90°
LCのリターデーション
(反射サブピクセル): 240nm
LCのリターデーション
(透過サブピクセル): 480nm
セル内QWFの光学軸
(反射サブピクセル): +75°
セル内QWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 138nm
セル内HWFの光学軸
(反射サブピクセル): +15°
セル内HWFのリターデーション
(反射サブピクセル): 275nm
−C−プレートのリターデーション: −325nm
+A−プレートの光学軸: 0°
+A−プレートのリターデーション: 138nm
パターン化されたセル内QWFおよびHWFは、例えば、例1に記載されるようにして作製される。
Claims (26)
- 反射および透過サブピクセルに分割された1以上のピクセルを備え、
・LC層を挟持する前面および背面電極層を備え、電場の印加に応じて異なる配向間で切り替え可能であり、該電極は好ましくは透明基体の内側に設けられているLCセルと、
・該LCセルを挟持し、前面および背面偏光方向を有する前面および背面偏光子と
を備え、
・前記前面偏光子と前記LC層との間に配置され、前記反射サブピクセルと前記透過サブピクセルの両方を覆う連続したパターニング位相差フィルムであって、1/4波長(λ/4)リターデーション領域と実質的にリターデーションがない領域とのパターンを有し、前記1/4波長(λ/4)リターデーション領域が本質的に前記反射サブピクセルのみを覆うように配置されている少なくとも1つの1/4波長位相差(QWF)フィルム
を備え、
前記QWFは、光異性化可能な化合物を含有する重合性LC材料から調製されるフィルムである
ことを特徴とする半透過型垂直配向(VA)液晶ディスプレイ(LCD)の製造方法であって、
前記QWFは、
a)基板上に少なくとも1種類の光異性化可能な化合物を含む重合性LC材料層を設ける工程と;
b)前記LC材料層をプラナー配向に配列する工程と;
c)前記層またはその層の選択された領域における前記LC材料を、前記光異性化可能な化合物の異性化を引き起こす光照射で露光する工程と;および
d)前記材料の前記露光領域の少なくとも一部で前記LC材料を重合させることで、前記配向を固定する工程と
を含み、
前記LC材料のリターデーションおよび/または配向は、光異性化可能な化合物の量および/または種類を変えることで、および/または光照射の強度および/または露光時間を変えることで制御されるプロセスにより製造されることを特徴とするLCDの製造方法。 - 前記1/4波長(λ/4)リターデーション領域は、前記重合性LC材料の均一なプラナー配向をin situ光重合で固定して成り、
前記実質的にリターデーションがない領域は、前記光異性化可能な化合物を光異性化することで前記重合性LC材料の均一なプラナー配向を混乱させて複屈折を低下させ実質的にリターデーションをゼロとした後に、前記重合性LC材料をin situ光重合で固定して成る
ことを特徴とする請求項1に記載のLCDの製造方法。 - 前記重合性LC材料は、式(R1)〜(R19)からなる群より選択される1種類以上の重合性化合物を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性基は、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、オキセタンおよびスチリル基から選択される基であり、
前記極性基は、F、Cl、CN、NO2、OH、OCH3、OCN、SCN、4個以下のC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C原子を有するモノ−、オリゴ−またはポリフッ素化アルキルおよびアルコキシ基から選択される基であり、
前記非極性基は、該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C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およびアルコキシカルボニルオキシ基から選択される基である
ことを特徴とする請求項3に記載のLCDの製造方法。 - 前記重合性LC材料は、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種類以上の重合性化合物を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性LC材料は、アゾベンゼン類、ベンズアルドキシム類、アゾメチン類、スチルベン類、スピロピラン類、スピロオキサジン類、フルギド類、ジアリールエテン類、ケイ皮酸化合物類、2−メチレンインダン−1−オン類および(ビス−)ベンジリデンシクロアルカノン類より選択される1種類以上の光異性化可能な化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性LC材料は、式(III)〜(V)から成る群より選択される1種類以上の光異性化可能な化合物を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性基は、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、オキセタンおよびスチリル基から選択される基であり、
前記スペーサ基は、1〜12個のC原子を有するアルキレンおよびアルキレンオキシから選択される基であり、
前記極性基は、F、Cl、CN、NO2、OH、OCH3、OCN、SCN、4個以下のC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C原子を有するモノ−、オリゴ−またはポリフッ素化アルキルおよびアルコキシ基から選択される基であり、
前記非極性基は、該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C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およびアルコキシカルボニルオキシ基から選択される基である
ことを特徴とする請求項7に記載のLCDの製造方法。 - 前記重合性LC材料は、式(III)および(IV)のケイ皮酸化合物より選択される1種類以上の光異性化可能な反応性メソゲン類を含むことを特徴とする請求項7または8に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性LC材料は、12〜100モル%の光異性化可能な化合物を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記重合性LC材料は、12〜100モル%の式(III)〜(V)のケイ皮酸化合物より選択される1種類以上の光異性化可能な反応性メソゲン類を含むことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- ・以下の要素を有する液晶(LC)セルと、
・互いに平行であって、少なくとも一方が入射光に対して透明である第1および第2の基板と、
・前記LCセルの個々のピクセルを個別に切り替えるのに用いることができる前記基板の一方上の非線形電気素子のアレイと、
・前記基板の一方の上に設けられ、原色である赤、緑および青(R、G、B)のいずれかを透過する異なるピクセルのパターンを有するカラーフィルターアレイであって、前記カラーフィルターが平坦化層に覆われているカラーフィルターアレイと、
・前記第1の基板の内側に設けられた第1の電極層と、
・前記第2の基板の内側に設けられた第2の電極層と、
・前記第1および第2の電極上に設けられた第1および第2のアラインメント層と、
・電場を印加することで少なくとも2つの異なる配向間で切り替え可能なLC媒体と、
・前記LCセルの第1の側上の第1の直線偏光子と、
・前記LCセルの第2の側上の第2の直線偏光子と、および
・請求項1で定義される少なくとも1つのQWFと
を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。 - 前記QWFは、前記第1または第2の基板と前記LC媒体(セル内)との間に配置されていることを特徴とする請求項12に記載のLCDの製造方法。
- 前記QWFは、カラーフィルターと電極との間に配置されている(ただし、該QWFは該電極と隣接している。)ことを特徴とする請求項13に記載のLCDの製造方法。
- 前記QWFの厚みは、0.5〜3.5ミクロンであることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記QWFの軸上のリターデーションは、100〜175nmであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記QWFは、色消しQWF(AQWF)であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記LCセルの外側に、半波長位相差フィルム(HWF)および/またはQWFを更に有することを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 少なくとも1つのA−プレートおよび/または少なくとも1つのC−プレート位相差子を更に有することを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- R−、G−、B−ピクセルのパターンを有するカラーフィルターを有し、および、前記QWFは、直線偏光を円偏光に変換する効率がR、GおよびBの色について最適化されるように調節されている異なるリターデーションを持ったR−、G−およびB−ピクセルのパターンを示し、前記QWFは、それのR−、G−およびB−ピクセルが、前記カラーフィルターの対応するR−、G−およびB−ピクセルをそれぞれ覆うように配置されていることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記1/4波長位相差(QWF)フィルムが、軸上1/4波長(λ/4)リターデーション領域と、実質的に軸上リターデーションがない領域とのパターンを有し、前記軸上1/4波長(λ/4)リターデーション領域が本質的に前記反射サブピクセルのみを覆うように配置されていることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記実質的に軸上リターデーションがない領域は、光学的に等方性の材料を含有することを特徴とする請求項21に記載のLCDの製造方法。
- 前記実質的に軸上リターデーションがない領域は、フィルム面に対して垂直な光学軸を有することを特徴とする請求項21に記載のLCDの製造方法。
- 前記λ/4−領域は、光学軸がフィルム面に平行であることを特徴とする請求項1〜23のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- マルチドメインVAである請求項1〜24のいずれか1項に記載のLCDの製造方法。
- 前記工程d)の後に、e)前記基板から前記重合フィルムを取り出す工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
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