特許 5992392 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5992392

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13363 20060101AFI20160901BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/13363

   G02F1/1335 520

【請求項の数】26

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2013-256529(P2013-256529)

(22)【出願日】2013年12月11日

(62)【分割の表示】特願2007-540520(P2007-540520)の分割

【原出願日】2005年10月19日

(65)【公開番号】特開2014-44452(P2014-44452A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2013年12月24日

(31)【優先権主張番号】04026992.0

(32)【優先日】2004年11月12日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】591032596

【氏名又は名称】メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100106297

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 克博

(74)【代理人】

【識別番号】100129610

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 暁子

(72)【発明者】

【氏名】ハミルトン、 リック

(72)【発明者】

【氏名】ハーディング、 リチャード

【審査官】 小林 俊久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１４５３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３４６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０９００２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３５ − １／１３３６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【化1】

【化2】

（上記の式において、Ｐは重合性基であり；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、Ｌ^１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；Ｚ^０は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ｒ^０は極性基または非極性基であり；Ｌ、Ｌ^１およびＬ^２は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７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。）

【請求項4】

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、ＮＯ_２、ＯＨ、ＯＣＨ_３、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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【化3】

（式中、Ｐは重合性基であり；Ａは、Ｌ^１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；ｖは０または１であり；ＬおよびＬ^１は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７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；Ｓｐはスペーサ基または単結合であり；Ｒは極性基または非極性基であるか、Ｐ−Ｓｐを意味する。）

【請求項8】

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、ＮＯ_２、ＯＨ、ＯＣＨ_３、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。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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。

【請求項11】

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。

【請求項12】

・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。

【請求項13】

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。

【請求項14】

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。

【請求項15】

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。

【請求項16】

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。

【請求項17】

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。

【請求項18】

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。

【請求項19】

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。

【請求項20】

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。

【請求項21】

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。

【請求項22】

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。

【請求項23】

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。

【請求項24】

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。

【請求項25】

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。

【請求項26】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パターニングされた１／４波長薄膜（ＱＷＦ）を有する半透過型垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話、個人用デジタル補助装置（ＰＤＡｓ）、デジタルカメラおよびラップトップコンピュータの人気の増加のために、薄く、軽量で、低電力だが、周囲の光の状態がどのような場合でも鮮明で明るいカラー携帯ディスプレイに対する要求が増加している。これらの装置は多様な周囲の状態において動作する必要があり、高い電池電力を必要とする事実のため、半透過型カラー液晶ディスプレイに対する関心が増加している。半透過型カラー晶ディスプレイはディスプレイを照らすためにバックライトを使用するが、明るい状態においては周囲の光を使用するようにすることで、電力の消費を低減できる。

【0003】

先行技術において、ＴＮ（捩れネマティック）およびＥＣＢ（電気的制御型複屈折）のような捩れおよび非捩れ型の半透過型ディスプレイが開示されており、各ピクセルが、反射および透過サブピクセルに分かれている（例えば、Ｋｕｂｏら、ＩＤＷ、１９９９年、第１８３〜１８７頁（非特許文献１）；Ｂａｅｋら、ＩＤＷ、２０００年、第４１〜４４頁（非特許文献２）；Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌら、ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ、２００３年、第７８〜８１頁（非特許文献３）およびＷＯ ０３／０１９２７６ Ａ２（特許文献１）を参照）。透過サブピクセルは透明な前面および背面電極を有するが、反射サブピクセルは透過前面電極および反射背面電極を有し、例えば「ホール−イン−ミラー（ｈｏｌｅ−ｉｎ−ｍｉｒｒｏｒ）」技術によって得られるパターニング電極構造を必要する。

【0004】

透過モードは半波長（λ／２）光変調（λ＝入射光の波長）を用い、反射モードは１／４波長（λ／４）光変調を用いることから、サブピクセルに異なるセルギャップ（またはＬＣ層厚）を用いることで、反射サブピクセルが透過サブピクセルのセルギャップの約半分となるようにすることが提案されている。

【0005】

反射サブピクセルを透過サブピクセルとともに動作させるようにするには、円偏光を生じさせるために、色消し（または「広帯域」）１／４波長薄膜（ＡＱＷＦ）が必要である（ＡＱＷＦは、好ましくは全可視スペクトラムを包含する広い波長帯域においてλ／４の光遅延を示し、例えば半波長薄膜（ＨＷＦ、λ／２の光遅延を有する）とＱＷＦを組み合わせることで形成される）。ＡＱＷＦは透過ピクセルも覆うことから、セルのバックライト側に等価なＡＱＷＦを置く必要がある。

【0006】

しかしながら、ディスプレイの透過部分で円偏光を使用すると、捩れＬＣモードの円偏光を反対の掌性に変換する効率が良くなく、ディスプレイの明るさが低下し、９０°捩れモードの効率が低下するという不具合な副作用が生じる。

【0007】

半透過型ディスプレイの透過部分における円偏光の問題に対応するため、反射サブピクセルを覆うＱＷＦレタデーションと、透過サブピクセルを覆う遅延のない領域とにパターン化された領域を有するパターン化されたＱＷＦを使用することが提案されている（ＷＯ０３／０１９２７６（特許文献１）；Ｖａｎ ｄｅｒ Ｚａｎｄｅら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ、２００３年、第１９４〜１９７頁（非特許文献４））。これにより、反射および透過サブピクセルを別々に最適化することができ、よって、透過部分において直線偏光を使用できる。

【0008】

また、例えば、垂直配向（ＶＡ）モードの半透過型ディスプレイを使用することが、米国特許出願公開２００４／００７５７９１ Ａ１号公報（特許文献２）、米国特許出願公開２００４／００３２５５２ Ａ１号公報（特許文献３）および、米国特許出願公開２００３／０１６０９２８ Ａ１（特許文献４）で提案されている。

【0009】

ＶＡモードのディスプレイは、典型的には、負の誘電異方性ΔεのＬＣ媒体を有し、駆動されない状態では垂直配向を有し、電場が印加されると平面配向に切り替わる。マルチドメインＶＡ（ＭＶＡ）ディスプレイにおいては、ＬＣセルは、更に、典型的には４つの複数の垂直領域に分割され、（電場がある状態で）ＬＣ配向子は異なる方向に配向しており、このため、視野角が対称的である特徴があり、良好な色の特性を有する。ＭＶＡ−ＬＣＤ中のマルチドメインは各種の方法、例えば、パターン化されたアラインメント層の使用、特定のセル表面構造または溝を有する電極、またはＬＣ媒体に対する高分子物質の添加で行われる。

【0010】

また、半透過型ＶＡ−ＬＣＤは、反射および透過モードのいずれにおいても駆動するために、ＡＱＷＦ（即ち、ＱＷＦおよびＨＷＦの足し合わせ）を必要とする。しかしながら、ＡＱＷＦが存在すると、視野角の減少および色度の増加につながる。また、良好な透過および反射特性のためには、バックライト側にＡＱＷＦが必要であるため、少なくとも４つのフィルム：視野側にＱＷＦおよびＨＷＦと、バックライト側にＱＷＦおよびＨＷＦが必要となり、製造コストが上昇するという他の欠点がある。

【0011】

よって、上記の先行技術のディスプレイの欠点を有していない半透過型ディスプレイに対する要望が依然ある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】国際公開第０３／０１９２７６号パンフレット

【特許文献2】米国特許出願公開２００４／００７５７９１ Ａ１号公報

【特許文献3】米国特許出願公開２００４／００３２５５２ Ａ１号公報

【特許文献4】米国特許出願公開２００３／０１６０９２８ Ａ１号公報

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】Ｋｕｂｏら、ＩＤＷ、１９９９年、第１８３〜１８７頁

【非特許文献2】Ｂａｅｋら、ＩＤＷ、２０００年、第４１〜４４頁

【非特許文献3】Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌら、ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ、２００３年、第７８〜８１頁

【非特許文献4】Ｖａｎ ｄｅｒ Ｚａｎｄｅら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ、２００３年、第１９４〜１９７頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

上で述べたような不具合を有しておらず、高いコントラストおよび良好な輝度を示し、視野角の大きい領域で色のシフトが小さく、時間的および経済的に効果的な方法で簡単に製造できる半透過型ディスプレイを提供することを、本発明の目的とする。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載より、当業者によれば直ちに明らかである。

【0015】

本発明の発明者たちは、本発明で請求されるような半透過型ＶＡ−ＬＣＤを提供することで、これらの目的が達成されることを見出し、ＬＣセルの内側のパターン化されたＱＷＦを有し、ディスプレイの特性が改良され、特に反射モードで色度が低下する。更に、ディスプレイ中の光学的部品の配置および配向を適当に選択することで、光学的特性、特に、色度、コントラストおよび輝度を改良できる。
＜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。

【0016】

「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（ＬＣ）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意味する。ロッド形状またはボード形状の基を有する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ＬＣ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ＬＣ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ＬＣ相挙動を示すものであることも可能である。

【0017】

簡潔のため、以下において「液晶材料」という用語は、メソゲニック材料およびＬＣ材料の両方に用いる。

【0018】

１つの重合性基を有する重合可能な化合物は「モノ反応性」化合物とも称され、２個の重合性基を有する化合物は「ジ反応性」化合物と称され、２個より多い重合性基を有する化合物は「多反応性」化合物と称される。重合性基を持たない化合物は、「非反応性」化合物とも称される。

【0019】

「反応性メソゲン」（ＲＭ）という用語は、重合性メソゲン化合物または液晶化合物を意味する。

【0020】

「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、ＬＣ材料中の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。

【0021】

１軸的に正の複屈折ＬＣ材料を含むフィルムでは、光学軸はダイレクタによって与えられる。

【0022】

「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フィルムを指す。

【0023】

「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。

【0024】

「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。

【0025】

「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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

「Ｅ−モード」とは、ディスプレイセルに入った時に、入射光偏光方向が実質的にＬＣ分子のダイレクタに平行である、すなわち異常（Ｅ）屈折率方向であるねじれネマチック液晶ディスプレイ（ＴＮ−ＬＣＤ）を指す。「Ｏ−モード」とは、ディスプレイセルに入った時に、入射偏光が実質的に前記ダイレクタに対して垂直である、すなわち正常（Ｏ）屈折率方向であるＴＮ−ＬＣＤを指す。

【0029】

別段の断りがない限り、直線偏光手段の「偏光方向」といいう用語は、偏光消光軸を意味する。例えば二色性ヨウ素系色素を含む伸張プラスチック偏光フィルムの場合、消光軸は通常、伸縮方向に相当する。

【課題を解決するための手段】

【0030】

本発明は、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、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。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、本発明の半透過型ＶＡ−ＬＣＤを示す。

【図2】図２は、従来の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図3】図３は、本発明の好ましい様態の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図4】図４は、本発明の好ましい様態の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図5】図５は、本発明の好ましい様態の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図6】図６は、本発明の好ましい様態の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図7】図７は、本発明の好ましい様態の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学層の相対配向を示す。

【図8】図８は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における例２（従来技術）の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図9】図９は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における例２（従来技術）の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図10】図１０は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における例２（従来技術）の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図11】図１１は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図12】図１２は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図13】図１３は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図14】図１４は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図15】図１５は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図16】図１６は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図17】図１７は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図18】図１８は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図19】図１９は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図20】図２０は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図21】図２１は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図22】図２２は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図23】図２３は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図24】図２４は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【図25】図２５は、透過モード（Ａ）および反射モード（Ｂ）における本発明の例３〜７の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける、計算された角度輝度、明るい状態での色度および角度コントラストを示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明の好ましいＬＣＤは、
・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。

【0033】

ただし、偏光子、ＱＷＦおよびＬＣ層の配向方向は、以上および以下で定義する通りである。

【0034】

半透過型ＶＡディスプレイにおいて、ＬＣ層は、好ましくは、負の誘電異方性ΔεのＬＣ媒体を有する。電場がない状態で、ＬＣ媒体は実質的に垂直方向子配向を有している。電場を印加すると、好ましくは、傾斜平面配向に切り替わる。

【0035】

本発明の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおいて、ＡＱＷＦのＱＷＦおよびＨＷＦの二重体はパターン化されたフィルムで置き換えられており、例えば、パターン化されたＱＷＦ、またはパターン化されたＱＷＦおよびパターン化されたＨＷＦで、ＱＷＦまたはＡＱＷＦリターデーションの領域が反射サブピクセル上に形成されており、軸上のリターデーションがない領域が透過サブピクセル上に形成されている。

【0036】

パターン化された（Ａ）ＱＷＦのリターディング領域では、光学軸は好ましくはフィルム面に平行である（Ａプレート対称）。パターン化された（Ａ）ＱＷＦの非リターディング領域は、例えば、光学的に等方性の材料を有しているか、またはフィルム面に対して垂直な光学軸を有する（Ｃプレート対称）。

【0037】

本発明による半透過型ＬＣＤにおいて、パターン化されたリターデーションフィルムは、好ましくは、切り替え可能なＬＣセルを形成し、切り替え可能なＬＣ媒体を含む基板間に設けられている（「セル内」使用）。光学的位相差板が通常は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、光学的位相差板のセル内使用はいくつかの利点を有する。例えば、光学的位相差板が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。位相差板を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。

【0038】

好ましくは、セル内リターデーションフィルムは、カラーフィルターとＬＣ媒体との間に配置するか、非常に好ましくは、カラーフィルターと対応する隣接電極層の間であり、または、平坦化層が存在する場合には、カラーフィルターと平坦化層との間である。

【0039】

セル内ＱＷＦおよびＨＷＦの厚さは、好ましくは０．５〜３．５ミクロン、非常に好ましくは０．６〜３ミクロン、最も好ましくは０．７〜２．５ミクロンである。

【0040】

セル内ＱＷＦの軸上リターデーション（すなわち０°視角）は、好ましくは９０〜２００ｎｍ、最も好ましくは１００〜１７５ｎｍである。

【0041】

セル内ＨＷＦの軸上リターデーション（すなわち０°視角）は、好ましくは１８０〜４００ｎｍ、最も好ましくは２００〜３５０ｎｍである。

【0042】

セル内ＨＷＦの代替または加えて、ＬＣセルの外側でＨＷＦを使用することも可能である。

【0043】

本発明の好ましい実施形態によるＬＣＤのアセンブリを図１に模式的に示した。図１の上側は、ディスプレイの前面側、すなわち視聴者の側に相当する。図１の下側は、ディスプレイの背面側、すなわちバックライト側に相当する。図１には、例えばガラス基板のような２個の透明な平面平行基板１１ａ／ｂ間に閉じ込められた切り替え可能なＬＣ媒体１２の層ならびにそれらの基板を挟持する交差した偏光方向を有する２個の偏光板１３ａ／ｂを有するＬＣＤの１個のピクセル１０を例示的に示してある。

【0044】

このディスプレイはさらに、ＬＣ層の背面側に反射電極１４ａおよび透明電極１４ｂのパターンを有することで、２組の反射サブピクセル１０ａおよび透過サブピクセル１０ｂを形成している。透明電極１４ｃ／１４ｂは、例えばインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）の層である。反射電極１４ａは、例えばＩＴＯ層１４ａ１およびＬＣ媒体を透過した光を再度視聴者の方向に戻す（曲がった矢印で示した）反射層１４ａ２を有する。反射層１４ａ２は、例えば金属層（例：Ａｌ）であるか、あるいは穴を有するミラーとして形成することができる（ミラーの領域が反射サブピクセルにあり、穴が透過サブピクセルにある）。電極層１４ａ１およびミラー１４ａ２は、隣接する層であることができるか、あるいは図１に示したように空間的に分離されていても良い。

【0045】

このディスプレイはさらに、赤、緑および青のピクセルを有するカラーフィルター１５とパターニングセル内位相差フィルム１６を有する。セル内位相差板１６は、所定のリターデーション（値は＜０または＞０）を有する領域１６ａと軸上リターデーションを持たない領域１６ｂのパターンを有する。リターデーション領域１６ａは反射サブピクセル１０ａを覆い、非リターデーション領域１６ｂは透過サブピクセル１０ｂを覆う。

【0046】

図１に示したようにディスプレイがアクティブマトリクス型である場合、それは、好ましくはカラーフィルター１５の側と反対側のＬＣセルの一方の側の例えばＴＦＴのような個々のピクセルを個別に切り替えるのに用いられる非線形電気素子１７のアレイも有する。図１に示すように、ＴＦＴ層１７を後側とし、カラーフィルター１５を前側とできるし、反対も可能である。

【0047】

カラーアクティブマトリクスディスプレイでは、例えばミラー１４ａ２をＴＦＴ層上（カラーフィルターが前面の基板上の場合）、またはカラーフィルター層上（ＴＦＴ層が前面の基板上の場合）に形成できる。

【0048】

反射および透過サブピクセル１０ａ／ｂは好ましくは、図１で二重矢印によって示したように、異なるセルギャップを有する。好ましくは透過サブピクセル１０ｂのセルギャップは、反射サブピクセル１０ａのセルギャップの２倍である。

【0049】

異なるセルギャップを得るには、反射サブピクセルは、例えば透明樹脂（フォトレジストなど）から形成することができる段差１８を有する。段差１８は、ＬＣ層セルのカラーフィルター層側に存在しても、図１に示すように、カラーフィルターの反対側のＬＣ層側に存在してもよい。

【0050】

ＬＣ媒体１２において所望の表面アラインメントを誘導または強化するために、電極１４ａ／ｂ／ｃがアラインメント層（不図示）によって覆われていてもよい。さらに任意構成として、カラーフィルター１５とセル内位相差フィルム１６におけるパターニングとの間に、アラインメント層（不図示）が設けられても良い。ディスプレイは、背面側にバックライトも有する（不図示）。

【0051】

本発明の好ましい態様において、ＶＡ ＬＣＤはマルチドメインＶＡ（ＭＶＡ）ディスプレイであり、透過サブピクセルは更に複数、例えば、電場がかかっている状態で異なる配向方向のＬＣディレクターを有する４つのドメインに分割されており、視角特性が改善されている。マルチドメインアライメントを達成する手段および方法は、当業者に公知であり先行文献に記載されている。例えば、特定の表面構造、好ましくはＬＣ分子を好ましい方向に傾ける四角錐構造を使用するか、または、垂直方向から傾けられた方向に電場を生じるオフセット電極を使用することでマルチドメインアライメントを達成することができ、所望の軸以外の方向にＬＣ分子が配列する。例えば、図１に示されたＶＡ−ＬＣＤにおいて、透過サブピクセルは、４５°、１３５°、２２５°および３１５°の（電場がある状態での）配向方向を有する４つのドメインを有することができる。

【0052】

本発明のＶＡ−ＬＣＤは半透過型ディスプレイであるため、反射および透過のいずれのモードでも作動する。図１に示したように、本発明のＬＣＤの動作について、以下に例示的に記載する。

【0053】

本発明で使用されるパターン化されたリターダーのおかけで、ディスプレイの透過部分は標準的な透過型ＶＡディスプレイと同様に作動できる。低電圧の暗い状態の場合、バックライトから放射された光は、背面偏光子により偏光され、垂直配向されたＬＣセルを変化せずに通過し、背面偏光子に垂直な消光軸に配向された前面偏光子により遮蔽される。電圧駆動の明るい状態の場合、電場はＬＣ分子の負の誘電異方性に作用し、選択的方向面に対して分子を傾かせ、前面および背面偏光子の消光軸から、普通４５°、１３５°、２２５°および３１５°である。軸上の複屈折がこのようにシフトするため、セルの厚みに対して効果的に遅延が生じ、直線偏光の状態が楕円偏光から背面偏光子方向に対して±９０°に向けられた直線偏光に変化し、前面偏光子を光が通過するようになる。

【0054】

反射状態では円偏光を生成することが要求され、一重のパターン化されたＱＷＦを使用するか、または、例えば、パターン化されたＱＷＦおよび標準的なＨＷＦから、またはパターン化された二重のＱＷＦおよびＨＷＦから生成されるＡＱＷＦを使用する。駆動されていない暗い状態の場合、円偏光は変化せずにセルを通過し、反射され反対の掌性に変化し、セル中を変化せずに戻ってくる際に、前面偏光子の透過軸に垂直な方向の直線偏光にＱＷＦまたはＡＱＷＦによって変化し、暗い状態が生じる。駆動された明るい状態の場合、セルは軸上リターデーションを今度は幾つか有しており、結果としてＱＷＦまたはＡＱＷＦによって生成された円偏光が楕円偏光から直線偏光に変換され、この時点で光はミラーにより変化せずに反射され、入射時と同じ掌性の円偏光に戻され、偏光子の透過軸と同じ方向の直線に戻され、明るい状態となる。

【0055】

本発明のＶＡ−ＬＣＤにおいて、好ましくは、偏光子、ＬＣセル、ＱＷＦおよび随意的にさらに位相フィルムを含む光学層は、それらの光学軸が互いに相対的に特定の配向方向を有するように配置される。これによって、単一の（有色）ＱＷＦによって生じる反射モード中での色度が低下し、追加のＨＷＦが不必要となり、光学フィルムの数を減らすことができる。

【0056】

比較のため、図２は、従来技術の半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおいて光学要素の典型的な重層の断面図を示し、反射サブピクセル１２ａおよび透過サブピクセル１２ｂに分割されたＬＣ層、反射子１４ａ、前面および背面偏光子１３ａ／ｂ、前面ＨＷＦ２０ａおよび前面ＱＷＦ２１ａ、および背面ＨＷＦ２０ｂおよび背面ＱＷＦ２１ｂを含む。

【0057】

偏光子１３ａ／ｂの消光軸の方向は、偏光フィルム面内において、それぞれ＋４５°および−４５°である。前面ＨＷＦ２０ａおよび前面ＱＷＦ２１ａの光学軸の方向は、それぞれ＋３０°および−３０°であり、背面ＨＷＦ２０ｂおよび背面ＱＷＦ２１ｂの光学軸の方向は、それぞれ−６０°および＋６０°である。

【0058】

図３は、本発明の第１の好ましい態様による半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学要素の重層の断面図を示し、反射サブピクセル１２ａおよび透過サブピクセル１２ｂに分割されたＬＣ層、反射子１４（反射子１４ａ２および図１の段差１８を含む）、前面および背面偏光子１３ａ／ｂ、および、２つのＨＷＦ（２０ａ／ｂ）およびＱＷＦ（２１ａ／ｂ）の代わりにパターン化されたセル内ＱＷＦ１６を含む。パターン化されたセル内ＱＷＦ１６は、１／４波長領域１６ａのパターンを有し、反射サブピクセルおよび光学的等方領域１６ｂを覆い、透過サブピクセルを覆う。偏光子１３ａ／ｂの透過軸は０°および＋９０°をそれぞれ向いており、ＱＷＦ領域１６ａの光学軸は＋４５°を向いている。

【0059】

図４は、本発明の第２の好ましい態様による半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学要素の重層の断面図を示し、図３に示す要素に加え、前面ＨＷＦ２０ａを更に含む。偏光子１３ａ／ｂの透過軸は＋３０°および＋９０°をそれぞれ向いており、セル内ＱＷＦ領域１６ａの光学軸は−４５°を向いており、前面ＨＷＦ２０ａの光学軸は＋１５°を向いている。

【0060】

図５は、本発明の第３の好ましい態様による半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学要素の重層の断面図を示し、図４に示す要素および背面ＨＷＦ２０ｂを更に含む。偏光子１３ａ／ｂの透過軸は＋３０°および−６０°をそれぞれ向いており、セル内ＱＷＦ領域１６ａの光学軸は−４５°を向いており、前面および背面ＨＷＦ２０ａ／ｂの光学軸は＋１５°および−７５°をそれぞれ向いている。

【0061】

図６は、本発明の第４の好ましい態様による半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学要素の重層の断面図を示し、図３に示す要素を含み、パターン化されたセル内ＨＷＦ１９を加えて有する。パターン化されたセル内ＨＷＦ１９は、半波長位相差を有する領域１９ａのパターンを有し、反射サブピクセルおよび随意的に光学的等方領域１９ｂを覆っており、透過サブピクセルを覆う。偏光子１３ａ／ｂの透過軸は０°および＋９０°をそれぞれ向いており、セル内ＱＷＦ領域１６ａの光学軸は＋７５°を向いており、セル内ＨＷＦ領域１９ａの光学軸は＋１５°を向いている。

【0062】

図７は、本発明の第５の好ましい態様による半透過型ＶＡ−ＬＣＤにおける光学要素の重層の断面図を示し、図６に示す要素を含む。ディスプレイは、加えて、フィルム板に垂直な光学軸を有する背面−Ｃ板位相差フィルム２２と、フィルム面に平行な光学軸を有する背面＋Ａ板位相差フィルム２３とを有する。偏光子１３ａ／ｂの透過軸は０°および＋９０°をそれぞれ向いており、セル内ＱＷＦ領域１６ａの光学軸は＋７５°を向いており、セル内ＨＷＦ領域１９ａの光学軸は＋１５°を向いており、＋Ａ板２２の光学軸は０°を向いている。

【0063】

好ましい他の態様においては、＋Ａ−板および−Ｃ−板の代わりに、二軸性の負のＣフィルムが使用されている。適当で好ましい二軸性の負のＣフィルムは、例えば、ＷＯ ０３／０５４１１１に開示されているものであり、変形らせんのコレステリック構造を有する重合されたＬＣ材料を有し、３８０ｎｍより短い反射波長を有する。二軸性フィルムは、好ましくは、重層のバックライト側で、偏光子１３ｂおよびＬＣ層１２の間に配置され、反射性の要素を阻害しない。

【0064】

他の好ましい態様において、ＱＷＦが、さらに、反射サブピクセルを覆う３つの異なるリターデーションを有するＲ−、Ｇ−およびＢ−ピクセルのパターンを示し、直線偏光を円偏光に変換する効率が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）の色それぞれに最適化されるようにフィルムのＲ−、Ｇ−およびＢ−ピクセルにおけるリターデーションを選択することも可能である。ＱＷＦの配置は、それのＲ−、Ｇ−およびＢ−ピクセルが対応するディスプレイの反射Ｒ−、Ｇ−およびＢ−サブピクセルを覆うようにする。

【0065】

Ｒ、Ｇ、Ｂ−ピクセル化ＱＷＦでは、Ｒ−、Ｇ−およびＢ−ピクセルでのリターデーション値は、好ましくは下記のように選択する。

【0066】

波長６００ｎｍの赤色光では、リターデーションは１４０〜１９０ｎｍ、好ましくは１４５〜１８０ｎｍ、非常に好ましくは１４５〜１６０ｎｍ、最も好ましくは１５０ｎｍである。

【0067】

波長５５０ｎｍの緑色光では、リターデーションは１２２〜１５２ｎｍ、好ましくは１２７〜１４７ｎｍ、非常に好ましくは１３２〜１４２ｎｍ、最も好ましくは１３７ｎｍである。

【0068】

波長４５０ｎｍの青色光では、リターデーションは８５〜１２０ｎｍ、好ましくは９０〜１１５ｎｍ、非常に好ましくは１００〜１１５ｎｍ、最も好ましくは１１２ｎｍである。

【0069】

Ｒ、Ｇ、Ｂ−ピクセル化ＨＷＦでは、Ｒ−、Ｇ−およびＢ−ピクセルでのリターデーション値は好ましくは、上記のＱＷＦの好ましい値の２倍である。

【0070】

本発明によるＬＣＤでは、直線偏光板（１３ａ／ｂ）は、例えば、例えば延伸色素ドーププラスチックフィルムを含む標準的な吸収偏光板である。例えばＥＰ−Ａ−０３９７２６３に記載のような均一な平面配向を有する重合化ＬＣ材料および可視光吸収性の二色性色素を有する直線偏光板を用いることも可能である。

【0071】

Ａプレートは例えば、延伸プラスチックフィルムまたは例えばＷＯ９８／０４６５１に開示のようなプラナー構造を有する重合化ＬＣ材料のフィルムである。負のＣ−板は、好ましくは、例えばＷＯ ０１／２０３９３に開示されるように、ピッチが短いコレステリックでＵＶ領域を反射する重合化されたＬＣ材料である。しかしながら、例えばＵＳ５６１９３５２に開示されているような先行技術で公知の他のＡプレートおよびＣプレート位相差板、またはＷＯ ０３／０５４１１１で開示されているような二軸性フィルムを用いることも可能である。

【0072】

偏光板（１３ａ／ｂ）およびＨＷＦ（２０）、ＱＷＦ（２１）、Ａプレート（２２）およびＣプレート（２３）のような外部位相差板を、市販のＰＳＡフィルム（感圧接着剤）のような接着層（不図示）によって基板に貼り付けることができる。

【0073】

好ましい態様において、ＱＷＦは色消しＱＷＦ（ＡＱＷＦ）（または、ブロードバンドまたはワイドバンドＱＷＦ）であり、可視スペクトル中の広い波長バンドに渡って、好ましくは全ての可視波長において、直線偏光を円偏光に変換する。この態様のＡＱＷＦは、好ましくは、ＡＱＷＦへの入射光の波長を実質的に１／４波長遅延させるものであり、４５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６５０ｎｍの波長で、それぞれ計測される。用語「実質的に１／４波長」とは、ＡＱＷＦのリターデーションをｒ、λを光の波長とした際に、比ｒ／λが０．２〜０．３までの範囲を意味し、好ましくは０．２２〜０．２８、最も好ましくは０．２４〜０．２６である。リターデーションｒはｒ＝ｄ（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）と定義され、ｄはフィルム厚、ｎ_ｘおよびｎ_ｙはフィルム面の主屈折率である。

【0074】

上記の通り、ＡＱＷＦは、例えば、セル内または外のＱＷＦおよびＨＷＦ層を、直接お互いに隣接させるか、１つ以上の透明でリターデーションのない層（例えば、接着層）で分離することで作製できる。ＡＱＷＦは、例えば、ＥＰ−Ａ−１３６３１４４に記載されるように作製することができ、ＱＷＦおよびＨＷＦを組み合わせ、両者とも平面配向の重合化ＬＣ材料を有しており、互いに平行に配置されており、それらの光学軸は互いに相対的に４０°〜８０°を向いており、好ましくは５５°〜６５°、最も好ましくは６０°である。

【0075】

特に好ましいものは、ＰＣＴ／ＥＰ／２００４／００３５４７に記載のパターニング光学的位相差フィルムである。好ましくは、パターニングフィルムは、以下の工程を含む方法により調製される：
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。

【0076】

ただし、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。

【0077】

本発明によるＬＣＤで用いるのに好適なパターニング位相差板が、先行技術に記載されている。例えば、ＷＯ０３／０１９２７６およびＶａｎ ｄｅｒ Ｚａｎｄｅら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ、２００３年、第１９４〜１９７頁に開示の位相差板を用いることができる。

【0078】

特に好ましいものは、ＰＣＴ／ＥＰ／２００４／００３５４７に記載のパターニング光学的位相差フィルムである。好ましくは、パターニングフィルムは、以下の工程を含む方法により調製される：
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。

【0079】

ただし、前記ＬＣ材料のリターデーションおよび／または配向は、光重合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。

【0080】

好ましくは、ＬＣ材料は、光異性化および光重合を引き起こす光で露光される。光異性化の工程と光重合の工程は、異なる条件下で、特に異なるガス雰囲気下で行われ、特に好ましくは、光異性化は酸素存在下で行われ、光重合は酸素の非存在下で行われる。

【0081】

特別に好ましいものは、異なるリターデーションを有する少なくとも２つの領域およびＬＣ材料の異なる配向を有する少なくとも２つの領域を有する重合液晶（ＬＣ）材料を含むパターニングフィルムであり、リターデーションが異なる前記領域は配向も異なっていても良く、あるいはそれらは異なる領域であっても良い。そこで例えば、前記フィルムは、第１および第２の領域のパターンを有し、その第１および前記第２の領域はリターデーションおよび配向の両方が異なる。別の実施形態では、前記フィルムは第１、第２および第３の領域のパターンを有し、前記第１および第２の領域はリターデーションおよび配向のいずれかで異なっており、前記第３の領域は、前記第１および前記第２の領域の少なくともいずれかと、リターデーションおよび配向のうちの少なくとも一つで異なっている。別の実施形態において、前記フィルムは、第１、第２、第３および第４の領域のパターンを有し、それぞれが互いの領域とは異なるリターデーションを有し、前記領域のうちの２つが同じ配向を有する。他の組合せも可能である。

【0082】

本発明で記載の具体的な条件および材料は別として、工程ａ）〜ｅ）は、当業者には公知であって、文献に記載されている標準的な手順に従って行うことができる。

【0083】

重合性ＬＣ材料は、光異性化可能な化合物、好ましくは光異性化可能なメソゲニックまたはＬＣ化合物、非常に好ましくは重合性でもある光異性化可能な化合物を含む。異性化可能な化合物は、特定波長の光、例えばＵＶ光に曝露されると、例えばＥ−Ｚ−異性化によって形状を変える。それによって、ＬＣ材料の均一なプラナー配向の混乱が生じて、複屈折の低下を生じる。配向ＬＣ層の光遅延はＬＣ材料の層厚ｄと複屈折Δｎの積ｄ・Δｎとして与えられることから、複屈折の低下は、ＬＣ材料の照射部分でのリターデーション低下も生じる。次に、フィルム全体の照射領域のｉｎ ｓｉｔｕ重合によって、ＬＣ材料の配向およびリターデーションを固定する。

【0084】

ＬＣ材料の重合は、例えば熱重合または光重合によって行われる。光重合を用いる場合、ＬＣ材料の光異性化および光重合に使用される光の種類は、同一であっても異なっていても良い。ＬＣ材料の光異性化および光重合の両方を引き起こす波長の光、例えばＵＶ光を用いる場合、光異性化および光重合の工程は好ましくは、異なる条件下で、特には異なるガス雰囲気下で行う。その場合、好ましくは光異性化は、空気中などの酸素存在下で行い、光重合は酸素の非存在下に、特に好ましくは窒素やアルゴンのような希ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行う。異性化工程を酸素存在下または空気中で行うと、酸素が材料中に存在する光重合剤からのフリーラジカルを捕捉することで、重合を防止する。次の工程では、酸素または空気を除去し、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスに置き換えることで、重合を起こさせる。それによって、工程の制御を良好にすることができる。

【0085】

ＬＣ材料の層での異性化の程度、従って複屈折変化は、例えば照射線量、すなわち光の強度、露光時間および／またはパワーを変えることで制御することができる。さらに、光源とＬＣ層の間にフォトマスクを設けることで、互いに異なる特定のリターデーション値を有する領域またはピクセルのパターンを持ったフィルムを製造することができる。例えば、簡単な単色マスクを用いて、２つの異なるリターデーション値からなるフィルムを形成することができる。異なるリターデーションの複数領域を示すより複雑なフィルムは、階調マスクを用いて形成することができる。所望のリターデーション値を得た後、ＬＣ層を重合させる。このようにして、初期ＬＣ層のものからゼロまでの範囲のリターデーション値を有するポリマー位相差フィルムを形成することができる。初期ＬＣ材料層でのリターデーション値は、層厚ならびにＬＣ材料の個々の構成成分の種類および量を適切に選択することで制御される。

【0086】

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種類のジ反応性または多反応性アキラルＲＭおよび適宜に１種類以上のモノ反応性アキラルＲＭを含む。ジまたは多反応性ＲＭを用いることによって、構造が永久的に固定され、温度または溶媒などの外部の影響に対する高い機械的安定性と光学特性の高い安定性を示す架橋フィルムが得られる。従って、架橋ＬＣ材料を含むフィルムが特に好ましい。

【0087】

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。

【0088】

重合性ＬＣ混合物中のモノマーまたはコモノマーとして使用可能な好適な重合性メソゲン化合物の例は、例えばＷＯ９３／２２３９７、ＥＰ０２６１７１２、ＤＥ１９５０４２２４、ＷＯ９５／２２５８６、ＷＯ９７／００６００およびＧＢ２３５１７３４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。

【0089】

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。

【0090】

【化1.1】

【0091】

【化1.2】

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、Ｌ^１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；Ｚ^０は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ｒ^０は極性基または非極性基であり；Ｌ、Ｌ^１およびＬ^２は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７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。

【0092】

これに関して「極性基」という用語は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＯＨ、ＯＣＨ_３、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またはアルコキシカルボニルオキシ基を意味する。

【0093】

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。

【0094】

好適な光異性化可能な化合物は公知である。光異性化可能な化合物の例には、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、ケイ皮酸化合物類などがある。さらに別の例には、例えばＥＰ１２４７７９６に記載のような２−メチレンインダン−１−オン類、ならびに例えばＥＰ１２４７７９７に記載のような（ビス−）ベンジリデンシクロアルカノン類がある。

【0095】

特に好ましくはＬＣ材料は、１以上のケイ皮酸化合物、特には例えばＵＳ５７７０１０７（Ｐ００９５４２１）およびＥＰ０２００８２３０．１に記載のようなケイ皮酸化合物、特に、ケイ皮酸エステル反応性メソゲン（ＲＭ）を含む。非常に好ましくはＬＣ材料は、下記式から選択される１以上のケイ皮酸エステルＲＭを含む。

【0096】

【化2】

式中、Ｐ、Ａおよびｖは上記の意味を有し；Ｌは、上記で定義のＬ^１のいずれか１つの意味を有し；Ｓｐは、例えば１〜１２個のＣ原子を有するアルキレンまたはアルキレンオキシなどのスペーサ基または単結合であり；Ｒは、Ｙまたは上記で定義のＲ^０であるか、Ｐ−Ｓｐを意味する。

【0097】

特に好ましいものは、上記で定義の極性末端基Ｙを有するケイ皮酸化合物ＲＭである。非常に好ましいものは、ＲがＹである式ＩＩＩおよびＩＶのケイ皮酸化合物ＲＭである。

【0098】

ＬＣ材料において光異性化を引き起こすのに使用される光照射は、光異性化可能な化合物の種類によって決まり、当業者は容易に選択することができる。通常、ＵＶ光によって誘発される光異性化を示す化合物が好ましい．例えば、式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶの化合物のようなケイ皮酸化合物の場合、代表的にはＵＶ−Ａ範囲（３２０〜４００ｎｍ）の波長または３６５ｎｍの波長を有するＵＶ光を用いる。

【0099】

高含有量で光異性化可能な化合物を含む重合性ＬＣ材料は、光学的位相差フィルムのリターデーションの容易な制御および調節が可能になることから、そのような材料が本発明の目的のために特に有用であることが見出された。例えば、高含有量で光異性化可能な化合物を含むＬＣ混合物の配向層は、光異性化を誘発する光照射を受け、照射時間が増大するにつれて、リターデーションの低下が大きくなることを示す。そのような材料では、リターデーションをより広い範囲の値内で変えることができ、ごくわずかなリターデーション変化しか示さない材料と比較して、例えば照射時間を変えることで、より正確に制御することができる。

【0100】

従って、本発明の好ましい実施形態によれば、重合性ＬＣ材料の重合性成分は、少なくとも１２モル％の光異性化可能な化合物、好ましくはケイ皮酸化合物ＲＭ、最も好ましくは式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶから選択されるものを含む。

【0101】

「重合性成分」という用語は、総重合性混合物中の重合性メソゲンおよび非メソゲン化合物を指す。すなわち開始剤、界面活性剤、安定剤、溶剤などの他の非重合性成分および添加剤を含まない。

【0102】

好ましくはＬＣ材料の重合性成分は、１２〜１００モル％、非常に好ましくは４０〜１００モル％、特には６０〜１００モル％、最も好ましくは８０〜１００モル％の光異性化可能な化合物、好ましくはケイ皮酸化合物ＲＭ、最も好ましくは式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶから選択されるものを含む。

【0103】

別の好ましい実施形態では、ＬＣ材料の重合性成分は、２０〜９９モル％、好ましくは３０〜８０モル％、最も好ましくは４０〜６５モル％の光異性化可能な化合物、好ましくはケイ皮酸化合物ＲＭ、最も好ましくは式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶから選択されるものを含む。

【0104】

別の好ましい実施形態では、ＬＣ材料の重合性成分は、１００モル％の光異性化可能なＲＭ、好ましくはケイ皮酸化合物ＲＭ、最も好ましくは式ＩＩＩ、ＩＶおよびＶから選択されるものを含む。

【0105】

重合フィルムにおけるＬＣ−分子（ダイレクタ）のチルト角θは、リターデーション測定から求めることができる。それらの測定から、ＬＣ材料を光異性化に用いられる光照射に、比較的長時間または比較的高い光強度で露光すると、それの最初のプラナー配向がチルト配向またはスプレイ配向に変わることが示される。特に、これらのスプレイ型フィルムは、低プレチルト基板上の形成されるスプレイ型ＬＣフィルムに通常伴うリバース・チルト欠陥を示さない。従って、本発明による方法は、均一なスプレイ配向の位相差フィルムを得る優れた方途を提供するものである。

【0106】

そこで、本発明の別の好ましい実施形態によれば、フィルムにおけるＬＣ材料の配向は、ＬＣ材料において異性化を引き起こすのに用いられる光照射の照射時間および／または強度を変えることで制御される。この好ましい実施形態は、上記の工程ａ）〜ｅ）に記載されたように、プラナー配向を有する重合性ＬＣ材料層中の配向を変えることにより、スプレイ構造を有し、リバース・チルト欠陥の数が少なく、あるいはチルト欠陥がない重合ＬＣフィルムの製造方法に関するものでもある。

【0107】

この実施形態は、好ましくは厚さが３μｍ未満、非常に好ましくは０．５〜２．５μｍである、前記方法によって得られるスプレイ配向フィルムに関するものでもある。

【0108】

最適な照射時間および照射強度は、使用されるＬＣ材料の種類、特にはＬＣ材料中の光異性化可能な化合物の種類および量によって決まる。

【0109】

上述のように、例えばケイ皮酸化合物ＲＭを含む重合性ＬＣ材料のリターデーション低下は、ケイ皮酸化合物ＲＭの濃度が高い混合物では大きくなる。他方、高線量のＵＶ光で重合性ＬＣ材料を照射すると、スプレイ配向フィルムが形成される。

【0110】

そこで、ＬＣ層でのリターデーションおよび配向の変化を制御するための別の方法は、ＬＣ層におけるプラナー配向をなお維持しながら、光異性化可能な化合物の濃度の関数として、光異性化によって得られるリターデーションの最大低下を規定することである。

【0111】

プラナーからスプレイへの配向変化が必要とされない本発明によるフィルムの製造方法で使用される重合性ＬＣ混合物では、重合性成分は好ましくは、４０〜９０モル％、非常に好ましくは５０〜７０％の光異性化可能な式ＩＩＩ、ＩＶおよび／またはＶのケイ皮酸化合物を含む。

【0112】

プラナーからスプレイへの配向変化が望ましい本発明によるフィルムの製造方法で使用される重合性ＬＣ混合物では、重合性成分は好ましくは、１００％の式ＩＩＩ、ＩＶおよび／またはＶの光異性化可能なケイ皮酸化合物を含む。

【0113】

また、プラナーからスプレイへの配向変化が望ましい本発明によるフィルムの製造方法で使用される重合性ＬＣ混合物は好ましくは、Ｒがアルキル基である式ＩＩＩまたはＩＶの光異性化可能なケイ皮酸化合物を含まない。

【0114】

フォトマスク法を用いることによって、この第２の好ましい実施形態による方法を用いて、異なる配向および／または異なるリターデーションを持った領域を有するパターニングフィルムを製造することができる。

【0115】

特に好ましいものは、プラナー配向を持つ少なくとも一つの領域およびスプレイド配向を持つ少なくとも一つの領域を有するフィルムである。

【0116】

さらに好ましいものは、リターデーションがゼロである少なくとも一つの領域を有するフィルムである。

【0117】

上記の方法を用いて、複数の重合ＬＣフィルムを含み、それぞれがＬＣ材料の異なる配向を有する複数層を、以下の工程を含む方法によって製造することもできる：
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。

【0118】

ただし、前記第１のおよび第２の層の少なくとも一方またはそれらの層の選択された領域中の前記ＬＣ材料を、重合前に、前記異性化可能な化合物の異性化を引き起こす光、好ましくはＵＶ光に露光する方法である。

【0119】

特に好ましいものは、２以上、非常に好ましくは２、３または４個の重合ＬＣフィルムを有する多層構造である。

【0120】

例えば、第１の重合プラナーＬＣフィルムを、上記の方法に従って製造する。そのフィルムを基板として用い、次に同じＬＣ混合物の第２の層でコーティングする。次に、第２の層もプラナー方向に配列する。そうして、２枚のプラナー重合ＬＣフィルムを含む積層構造を製造することができる。重合前に、第２の層を、例えば十分な線量のＵＶ光で照射すると、それはスプレイ構造を示す。従って、プラナーおよびスプレイ型重合ＬＣフィルムを含む積層構造を製造することができる。

【0121】

重合前に、第１の層のＬＣ混合物を例えば十分な線量のＵＶ光で照射すると、第１の層はスプレイ型ＬＣフィルムを生じる。同じＬＣ混合物の第２の層でこのスプレイ型フィルムをコーティングし、照射してから重合させると、第２の層はホメオトロピック的に配列した層を形成することから、スプレイおよびホメオトロピックフィルムの積層構造体を製造することができる。

【0122】

特に好ましいものは、プラナー配向を持つ少なくとも一つの層およびスプレイ配向を持つ少なくとも一つの層を有する多層体である。

【0123】

さらに好ましいものは、スプレイ配向を持つ少なくとも一つの層およびホメオトロピック配向を持つ少なくとも一つの領域を有する多層体である。

【0124】

上記の方法を組み合わせて、異なる配向を持った領域と異なるリターデーションを持った領域のパターンを有するフィルムを製造することもできる。

【0125】

上記の方法を組み合わせて、２以上の層を有する多層体であって、少なくとも一つの層が異なる配向を有する領域および／または異なるリターデーションを領域のパターンを有する多層体を製造することも可能である。

【0126】

ポリマーフィルムを製造するには、重合性ＬＣ混合物で好ましくは基板をコーティングし、それを好ましくはプラナー配向に配列し、異性化させて、所望のリターデーションまたは配向パターンを形成し、例えば熱または化学線照射への曝露によってｉｎ ｓｉｔｕで重合させてＬＣ分子の配向を固定する。アラインメントおよび硬化は、混合物のＬＣ相で行われる。

【0127】

本発明によるディスプレイおよび光学素子では、重合性および異性化可能なＬＣ材料を、好ましくは基板として機能するカラーフィルター上に、あるいはカラーフィルター上に設けられたアラインメント層上に塗布する。

【0128】

重合性ＬＣ材料は、スピンコーティングまたはブレードコーティングのような従来のコーティング技術によって基板上に塗布することができる。それは、例えばスクリーン印刷、オフセット印刷、オープンリール印刷、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などの専門家には公知である従来の印刷技術によって基板上に塗布することもできる。

【0129】

重合性メソゲン材料を好適な溶媒に溶解させることも可能である。次にその溶液を、例えばスピンコーティングまたは印刷その他の公知の方法によって基板上にコーティングまたは印刷し、溶媒を留去してから重合させる。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。溶媒としては、例えば標準的な有機溶媒を用いることができる。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またはシクロヘキサノンなどのケトン類；メチル−、エチル−またはブチル酢酸あるいはアセト酢酸メチルなどの酢酸エステル類；メタノール、エタノールまたはイソプロピルアルコールなどのアルコール類；トルエンまたはキシレンなどの芳香族溶媒；塩化メチレンまたはトリクロロメタンなど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−ブチロラクトンなどのグリコール類またはそれらのエステル類から選択することができる。上記溶媒の２成分、３成分またはそれ以上の混合物を用いることもできる。

【0130】

重合性ＬＣ材料の初期アラインメント（例：プラナーアラインメント）は、例えば材料がコーティングされている基板をラビング処理することで、コーティング時またはコーティング後に材料を剪断することで、アラインメント層を設けることで、磁場または電界をコーティング材料にかけることで、あるいはＬＣ材料に表面活性化合物を加えることで得ることができる。アラインメント法の総説については、例えば、Ｉ．Ｓａｇｅ著、“Ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｐｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”、Ｇ．Ｗ．Ｇｒａｙ編、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆Ｓｏｎｓ社、１９８７年、第７５〜７７頁およびＴ．ＵｃｈｉｄａおよびＨ．Ｓｅｋｉ著、“Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ 第３巻”、Ｂ．Ｂａｈａｄｕｒ著、Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ、１９９２年、第１〜６３頁がある。アラインメントの材料および方法についての総説は、Ｊ．Ｃｏｇｎａｒｄ著、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．、第７８巻、補足版第１巻、１９８１年、第１〜７７頁にある。

【0131】

好ましい実施形態では、重合性ＬＣ材料は基板上のＬＣ分子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、Ｊ．Ｃｏｇｎａｒｄ著、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．、第７８巻、，補足版第１巻、第１〜７７頁、１９８１年刊に記載されている。特に好ましいものは、ノニオン系界面活性剤、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社製）またはＺｏｎｙｌ ＦＳＮ（登録商標；デュポン社製）などのフルオロカーボン系界面活性剤およびＧＢ０２２７１０８．８に記載の界面活性剤である。

【0132】

別の好ましい実施形態では、アラインメント層を基板上に設け、位相差フィルムを形成する重合性ＬＣ材料をそのアラインメント層上に塗布する。アラインメント層は、ＬＣ材料においてプラナー配向などの所望の初期配向を誘導する。次に、上記の方法に従って、ＬＣ材料を異性化し、硬化させる。好適なアラインメント層は、例えばラビング処理されたポリイミドまたはＵＳ５６０２６６１、ＵＳ５３８９６９８またはＵＳ６７１７６４４に記載の光アラインメントによって製造されるアラインメント層のように、当業界では公知である。

【0133】

重合は、例えば熱または化学線照射への曝露によって行うことができる。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、非吸収波長でのＵＶ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。化学線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。

【0134】

重合は好ましくは、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。アクリル酸エステル基またはメタクリル酸エステル基を有する重合性材料を硬化する場合、好ましくはラジカル光開始剤を用い、ビニル基、エポキシド基およびオキセタン基を有する重合性材料を硬化する場合は、好ましくはカチオン性光開始剤を用いる。加熱すると分解して、重合を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成する重合開始剤を用いることも可能である。ラジカル重合用の光開始剤としては、例えば市販のＩｒｇａｃｕｒｅ ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４、Ｄａｒｏｃｕｒｅ １１７３またはＤａｒｏｃｕｒｅ ４２０５（いずれもチバ・ガイギー社製）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・カーバイド社製）を用いることができる。

【0135】

硬化時間は、特に重合性材料の反応性、コーティング層の厚さ、重合開始剤の種類およびＵＶランプのパワーによって決まる。本発明による硬化時間は、好ましくは１０分以内であり、特に好ましくは５分以内であり、非常に好ましくは２分未満である。大量生産の場合、３分以内、非常に好ましくは１分以内、特には３０秒以内という短い硬化時間が好ましい。

【0136】

混合物は、重合に用いられる光線の波長に対して調節された最大吸収を有する１以上の色素、特にはＵＶ色素、例えば４，４’−アゾキシアニソールまたは市販のＴｉｎｕｖｉｎ（チバ社、バーゼル、スイス国）なども含むことができる。

【0137】

別の好ましい実施形態では、重合性材料の混合物は、１個の重合性官能基を有する１以上の非メソゲン化合物を７０％以下、好ましくは１〜５０％含む。代表的な例は、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。

【0138】

ポリマーの架橋を増やすため、２官能性または多官能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１以上の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。２官能性非メソゲンモノマーの代表的な例には、１〜２０個のＣ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。多官能性非メソゲンモノマーの代表的な例は、トリメチロー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。

【0139】

重合性材料に１以上の連鎖移動剤を加えて、本発明の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ロールプロパン・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、非常に好ましくは例えばＷＯ９６／１２２０９、ＷＯ９６／２５４７０またはＵＳ６４２０００１に開示のような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。

【0140】

重合性ＬＣ材料はさらに、ポリマー結合剤またはポリマー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。

【0141】

重合性ＬＣ材料はさらに、例えば触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤、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。

【0142】

前述のパターニング層に代えて、熱パターニングでパターニングフィルムを製造することも可能である。例えば、異性化可能な化合物を含む必要がない重合性ＬＣ材料の層を用いて、異なる領域を異なる温度にて重合させることで、異なる領域が、異なる複屈折、従って異なるリターデーションを有する。

【実施例】

【0143】

下記の実施例は、本発明を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。これらの実施例において、別段の断りがない限り、温度はいずれも摂氏単位であり、パーセントはいずれも重量パーセントとして与えられている。輝度、色度およびコントラストのプロットのような光学的性能のシミュレーションは、ベールマン４×４行列計算を用いて行う。

【0144】

＜例１−パターニングＱＷＦの製造＞
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％

【0145】

【化3】

化合物（１）〜（５）は先行技術で報告されている。イルガキュア６５１は、市販の光開始剤である（チバ社製、バーゼル、スイス国）。フルオラドＦＣ１７１は、市販のノニオン系フルオロカーボン界面活性剤（３Ｍ社製）である。

【0146】

混合物を溶解させて、５０重量％キシレン溶液を調製する。この溶液をろ過し（０．２μｍ ＰＴＦＥ膜）、ガラス／ラビング処理ポリイミドスライド（日本合成ゴム社製、低プレチルトポリイミドＪＳＲ ＡＬ １０５４）上にスピンコーティングする。コーティングフィルムを、階調（０：５０：１００％透過）マスクを用いて空気中にて、２０ｍＷｃｍ^−２の３１３ｎｍ光で露光する。

【0147】

次に、得られたフィルムを、Ｎ_２雰囲気下に６０秒間にわたり、２０ｍＷｃｍ^−２のＵＶ−Ａ照射を用いて光重合することで、異なるリターデーションを持つ領域のパターンを有するパターニングフィルムを得る。

【0148】

＜例２（比較例）−２つのＱＷＦおよび２つのＨＷＦを有する半透過型ＶＡディスプレイ＞
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。

【0149】

反射および透過サブピクセルの明状態での色度プロットが、図９Ａ／Ｂに示されている。色度は、１０．７％（透過）および７．３％（反射）である。

【0150】

反射および透過サブピクセルの軸上コントラストが、図１０Ａ／Ｂに示されている。

【0151】

＜例３〜８ パターン化されたセル内ＱＷＦを有する半透過型ＶＡディスプレイ＞
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。

【0152】

＜例３＞
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。

【0153】

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： 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。

【0154】

透過および反射サブピクセルの角度輝度が、図１１Ａ／Ｂに示されている。軸上輝度は、４５．２％（透過）および４３．４％（反射）である。

【0155】

反射および透過サブピクセルの明状態での色度プロットが、図１２Ａ／Ｂに示されている。色度は、９．５％（透過）および１０．６％（反射）である。

【0156】

透過および反射サブピクセルの軸上コントラストが、図１３Ａ／Ｂに示されている。

【0157】

＜例４＞
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。

【0158】

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： ＋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。

【0159】

透過および反射サブピクセルの角度輝度が、図１４Ａ／Ｂに示されている。軸上輝度は、４５．１％（透過）および４４．０％（反射）である。

【0160】

反射および透過サブピクセルの明状態での色度プロットが、図１５Ａ／Ｂに示されている。色度は、９．５％（透過）および７．０％（反射）である。

【0161】

透過および反射サブピクセルの軸上コントラストが、図１６Ａ／Ｂに示されている。

【0162】

＜例５＞
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。

【0163】

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： ＋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。

【0164】

透過および反射サブピクセルの角度輝度が、図１７Ａ／Ｂに示されている。軸上輝度は、４５．７％（透過）および４４．０％（反射）である。

【0165】

透過および反射サブピクセルの明状態での色度プロットが、図１８Ａ／Ｂに示されている。色度は、８．８％（透過）および７．０％（反射）である。

【0166】

透過および反射サブピクセルの軸上コントラストが、図１９Ａ／Ｂに示されている。

【0167】

＜例６＞
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。

【0168】

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： 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。

【0169】

反射および透過サブピクセルの角度輝度が、図２０に示されている。軸上輝度は、４５．２％（反射）および４３．４％（透過）である。

【0170】

透過および反射サブピクセルの明状態での色度プロットが、図２１Ａ／Ｂに示されている。色度は、９．５％（透過）および１０．６％（反射）である。

【0171】

透過および反射サブピクセルの軸上コントラストが、図２２Ａ／Ｂに示されている。

【0172】

＜例７＞
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。

【0173】

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： 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。

【0174】

透過および反射サブピクセルの角度輝度が、図２３Ａ／Ｂに示されている。軸上輝度は、４５．４％（透過）および４３．４％（反射）である。

【0175】

透過および反射サブピクセルの明状態での色度プロットが、図２４Ａ／Ｂに示されている。色度は、１４．０％（透過）および１０．６％（反射）である。

【0176】

透過および反射サブピクセルの軸上コントラストが、図２５Ａ／Ｂに示されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】