(57)【要約】  本出願は、双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶表示装置であり、二枚の基板（１２０、１８０）の間および第一の偏光子と第二の偏光子（１００、２００）との間に位置づけられ、電場が印加されていない場合、二つの安定または準安定の均一のツイストテクスチャを有する、厚さｄ、複屈折性Δｎそして位相差Δｎｄの液晶層（１５０）と、屈折率楕円体の対応する三つの軸ｘ、ｙ、ｚに沿って三つの特性屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにより画定される光学異方性を有し、ｘおよびｙは基板面に位置づけられ、ｎｘおよびｎｙは面内指標と呼ばれ、ｎｘ＞ｎｙであり、ｘは遅相軸と呼ばれ、そしてｚは基板面に垂直であり、二軸性のパラメータＮｚは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）に等しい、少なくとも一つの複屈折フィルムで構成される少なくとも一つの補償層（１１０、１９０）とを備えるものであり、斜め閲覧時に暗状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がコントラスト比を改善するように補償されると同時に、明状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がカラーシフトが低減するように変更されるために、Ｎｚが−∞〜１であることを特徴とする、双安定ツイストネマチック液晶表示装置に関するものである。【選択図】１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶表示装置であり、二枚の基板（１２０、１８０）の間および第一の偏光子（１００）と第二の偏光子（２００）との間に位置づけられ、電場が印加されていない場合、二つの安定または準安定の均一のツイストテクスチャを有する、厚さｄ、複屈折性Δｎそして位相差Δｎｄの液晶層（１５０）と、屈折率楕円体の対応する三つの軸ｘ、ｙ、ｚに沿って三つの特性屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにより画定される光学異方性を有し、ｘおよびｙは基板面に位置づけられ、ｎｘおよびｎｙは面内指標と呼ばれ、ｎｘ＞ｎｙであり、ｘは遅相軸と呼ばれ、そしてｚは基板面に垂直であり、二軸性のパラメータＮｚは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）に等しい、少なくとも一つの複屈折フィルムで構成される少なくとも一つの補償層（１１０、１９０）とを備えるものであり、斜め閲覧時に暗状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がコントラスト比を改善するように補償されると同時に、明状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がカラーシフトが低減するように変更されるために、Ｎｚが−∞〜１であることを特徴とする、双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２】
各複屈折フィルム（１１０、１９０）は、一軸性の正のＣプレート（ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙ、Ｎｚ＝−∞）、一軸性の負のＡプレート（ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙ、Ｎｚ＝０）、一軸性の正のＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１）またはｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙ（Ｎｚ＜０）またはｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ（０＜Ｎｚ＜１）を有する二軸性の正のプレートを備える郡にあることを特徴とする、請求項１に記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３】
補償層（１１０、１９０）は、所望の位相差の、一つの位相子から成ることを特徴とする、請求項１または２に記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置である。
【請求項４】
補償層（１１０、１９０）は、組み合わされたときのその総位相差が前記所望の位相差に等しい、共にラミネートされた複数の位相子から成ることを特徴とする、請求項１または２に記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置である。
【請求項５】
前記双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、異なる種類の二つの補償層（１１０、１９０）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項６】
二つのテクスチャの切り替えは、液晶セル基板（１２０、１８０）の面に垂直な少なくとも一つのコンポーネントを有する電場を印加することによって得られることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項７】
二つの安定テクスチャのツイストは、主に２π以下のπの倍数に等しい角度だけ異なることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項８】
双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、単一の補償層（１１０、１９０）を備えることを特徴とする、請求項１から４、６および７のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項９】
双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、液晶層（１５０）と観察者との間に位置決めされる一つの補償層（１１０）を備えることを特徴とする、請求項８に記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１０】
双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、液晶層（１５０）の観察者側とは反対の側に一つの補償層（１９０）を備えることを特徴とする、請求項８に記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１１】
双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、二つの補償層（１１０、１９０）と、液晶層（１５０）の各側に一つの補償層とを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１２】
双安定ツイストネマチック液晶表示装置は、同じＮｚ値を有する二つの補償層（１１０、１９０）と、液晶層（１５０）の各側に一つの補償層とを備えることを特徴とする、請求項１から４、または６、７、１１のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１３】
観察者側にある正面偏光子（１００）は透過型のものであることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１４】
観察者側の反対側にある背面偏光子（２００）は透過型のものであることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１５】
観察者側の反対側にある背面偏光子（２００）は反射型のものであることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１６】
観察者側の反対側にある背面偏光子（２００）は半透過型のものであることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１７】
Ｎｚは、−∞〜０．５に含まれることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１８】
Ｎｚは、ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙに対応する−∞〜０に含まれることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項１９】
Ｎｚは、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙに対応する−∞に等しいことを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２０】
絶対位相差｜（ｎｘ−ｎｚ）ｄ｜が３００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２１】
絶対位相差｜（ｎｘ−ｎｙ）ｄ｜がＬＣの位相差Δｎｄ以下であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２２】
絶対位相差｜（ｎｘ−ｎｙ）ｄ｜が３５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２３】
Ｎｚは、ｎｘ≧ｎｚ≧ｎｙに対応する０〜１に含まれることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２４】
遅相軸が、＋／−５°の許容差で、隣接する偏光子の吸収軸に平行または垂直であることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２５】
遅相軸が、＋／−５°の許容差で、隣接する偏光子の吸収軸に平行であることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２６】
補償層（１１０、１９０）は少なくとも二つの複屈折フィルムで構成され、一つの複屈折フィルムはＮｚ＝１を有し、遅相軸は、＋／−５°の許容差で隣接する偏光子の吸収軸に垂直であることを特徴とする、請求項１から２４のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２７】
補償層（１１０、１９０）はＮｚ＝−∞を有する一つの複屈折フィルムを備えることを特徴とする、請求項１から２６のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２８】
複屈折フィルム（１１０、１９０）は、プラスチックフィルムを延伸することで実現される複屈折フィルム、重合した液晶分子を使用して実現されるフィルム、そしてフォトポリマーを偏光に露出させることにより生成されるフィルムから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項２９】
複屈折フィルム（１１０、１９０）は偏光子（１００、２００）の一部であることを特徴とする、請求項１から２８のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３０】
二つの安定テクスチャのツイストは、主に１８０°に等しい角度、すなわち１５０°〜１８０°だけ異なることを特徴とする、請求項１から２９のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３１】
ｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．２５＋φ／２πであり、φは低ツイストテクスチャのツイストであり、ｄは液晶層の厚さまたはセルギャップであり、そしてｐはキラルネマチック液晶の固有のピッチであることを特徴とする、請求項１から３０のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３２】
二つの安定テクスチャのツイストは、主に２πに等しい角度だけ異なることを特徴とする、請求項１から２９のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３３】
ｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．５＋φ／２πであり、φは低ツイストテクスチャのツイストであり、ｄは液晶層の厚さまたはセルギャップであり、そしてｐはキラルネマチック液晶の固有のピッチであることを特徴とする、請求項１から２９および３２のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３４】
液晶層（１５０）は１７５ｎｍ〜３５０ｎｍの位相差Δｎｄを導入することを特徴とする、請求項１から３３のいずれか一つに記載の双安定ツイストネマチック液晶表示装置。
【請求項３５】
双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶表示装置の製造方法であり、これにおいて前記方法は、二枚の基板（１２０、１８０）の間および第一の偏光子と第二の偏光子（１００、２００）との間に位置づけられ、電場が印加されていない場合、二つの安定または準安定の均一のツイストテクスチャを有する、厚さｄ、複屈折率Δｎおよび位相差Δｎｄの液晶層（１５０）を提供するステップと、屈折率楕円体の対応する三つの軸ｘ、ｙ、ｚに沿って三つの特性屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにより画定される光学異方性を有し、ｘおよびｙは基板面に位置づけられ、ｎｘおよびｎｙは面内指標と呼ばれ、ｎｘ＞ｎｙであり、ｘは遅相軸と呼ばれ、そしてｚは基板面に垂直であり、二軸性のパラメータＮｚは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）に等しい、少なくとも一つの複屈折フィルムで構成される少なくとも一つの補償層（１１０、１９０）を提供するステップとを備えており、前記方法は、斜め閲覧時に暗状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がコントラスト比が改善するように補償されると同時に、明状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差が、カラーシフトが低減するように変更されるために、Ｎｚが−∞〜１であることを特徴とする、双安定ツイストネマチック液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の分野に関するものであり、そして特に、斜角で見たときの双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶ディスプレイの光学性能を改善する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
〈ＬＣＤの視野角の問題〉
ネマチック液晶（ＬＣ）分子は、液晶のディレクタに平行な光軸により一軸性複屈折媒質を形成する。大半の既知のネマチック液晶は、異常光屈折率が常光線屈折率よりも大きい、正の光学異方性を有する。ＬＣＤの光学特性は一般に、光線がセル基板を垂直に透過する場合に最適化される。斜角θの入射する光線の場合、液晶の複屈折性は法線入射の光線とは全く異なる方法で光偏光状態を変化させる。これは、たとえば、斜め視野角でのコントラスト比を低下させる暗状態での漏光量の増量に繋がる恐れがある。ディスプレイの明状態の色も、斜め視野角に応じて変化し得る。視野角に伴うＬＣＤの光学性能の変動は、液晶の複屈折性によるＬＣＤに固有の問題である。
【０００３】
複屈折層
斜め視野角でのＬＣＤの光学性能を改善するために、多くの研究が行われてきた。この研究は主に、補償フィルムとして知られている外面複屈折層を使用して、斜角で見たときの暗状態のＬＣＤの複屈折性を相殺することに焦点を合わせてきた。複屈折媒質とは、屈折率に異方性を有する媒質のことである。最も一般的な場合では、媒質は二軸性であり、屈折率楕円体で完全に説明される（図１）。楕円体の三つの軸（ｘ，ｙ，ｚ）に沿った三つの異なる屈折率（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）は、媒質の光学特性を明示する。慣例により、ガラス基板面に垂直なｚ軸を、そして基板面内のｘ軸およびｙ軸（面内軸）を選択する。
【０００４】
二軸性の媒質が、たとえば、プラスチックフィルムを延伸させることで実現される場合、ｚ軸はシートに垂直であり、そしてｘ軸およびｙ軸はシートの面内にある。二つの面内指標が等しく、ｎｘ＝ｎｙであるとき媒質は一軸性であり、そしてｚ軸はフィルムの面に垂直な光軸である。この場合、一軸性のフィルムはＣプレートと呼ばれる。ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙであれば、Ｃプレートは正（Ｃ＋）である。面内指標（ｎｘまたはｎｙ）のいずれか一方と面外指標ｎｚとが等しいとき、フィルムは一軸性であり、光軸はフィルムの面に平行である。この場合、一軸性のフィルムはＡプレートと呼ばれる。ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚであるとき、Ａプレートは正（Ａ＋）である。このようなＣプレートおよびＡプレートは図２ａおよび図２ｂに示されており、これにおいて一軸性のフィルムプレートは１で参照される。
【０００５】
二軸性の媒質を特徴づける共通の方法として、ｎｘ＞ｎｙで、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）と定義されるＮｚパラメータが使用される。従来、大きい面内指標（本明細書ではｎｘ）に対応する軸は遅相軸と呼ばれ、小さい方の面内指標（本明細書ではｎｙ）に対応する軸は進相軸と呼ばれる。ｎｘ＞ｎｙの選択は、大きい面内指標と小さい面内指標とを区別するためだけの任意の選択である。
【０００６】
表１は、様々な種類の複屈折媒質およびそれらに関連するＮｚ値をまとめたものである。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
たとえば、ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｏの一軸性の媒質の光学的遅延Ｒは、Ｒ＝（ｎｚ−ｎｏ）・ｄと定義され、式中、ｄは一軸性のフィルムの厚さである。光学的遅延は一般的に、ナノメートル単位すなわちｎｍで与えられる。二軸性のフィルムは、二つの位相差値、たとえば（ｎｘ−ｎｙ）・ｄおよび（ｎｘ−ｎｚ）・ｄによって特徴づけられる。
【０００９】
一軸性のＡプレートおよびＣプレートは、均一に配列された液晶分子で構成することもできる。ネマチック液晶は一軸的に正であり、そのため光軸が基板面に平行または垂直に配向されているかに応じて、Ａ＋プレートまたはＣ＋プレートを形成することができる。ディスコチック液晶は一軸的に負であり、そのため光軸が基板面に平行または垂直に配向されているかに応じて、Ａ−プレートまたはＣ−プレートを形成することができる。これらの複屈折性の配向された液晶層は、二枚の基板の間に含まれてもよく、または、自身の独立した配向フィルム膜を形成する重合された液晶から成ってもよい。アクティブ液晶材料を含む基板プレートの内表面に位置することが可能な、ある種のフォトポリマーを偏光に露出させることで生成できるさらに他の位相差板が既知である。被覆方法を通して基板表面に置かれることが可能な、さらに他の位相差板も既知である（Ｌａｚａｒｅｖ  ｅｔ  ａｌ，１９９１  ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ  ｐ５７１−３）。
【００１０】
現在、市場で入手可能な偏光フィルムは、二枚のプラスチックキャリア基板の間にラミネートされた、配向された染料またはヨウ素の吸収シートから作られている。
【００１１】
市販されている大半の偏光子は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をキャリア基板として使用しており、該基板は、負の光学異方性を有する一軸性またはわずかに二軸性のフィルムとして知られている（Ｈａｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ，  ３／１，１９９５  ｐ１５）。図３は、吸収／偏光層１４の両側に設けられたＣ−プレートの二枚のＴＡＣ基板１０、１２を示す。ＴＡＣフィルムの光軸は層の面に垂直であるため、負のＣプレートであり、典型的な位相差は−４０ｎｍ〜−５５ｎｍである。この種類の偏光子は圧感接着剤（ＰＳＡ）で被覆され、液晶材料を含む基板プレートの外側にラミネートされることを意味する。
【００１２】
液晶材料を含む基板プレートの内側に被覆可能な他の偏光フィルムも既知である（Ｏｈｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ．２００４  ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ  ｐ１１０６−１１０９）。この場合、ＴＡＣ層は存在しない。偏光子が基板プレートの内側に被覆される場合、電極の下または電極の上に位置づけることができる。
【００１３】
複屈折フィルムは偏光子基板に接着することができるが、偏光子に一体化することも可能であり、これは、複屈折フィルムが偏光子の基板の一部になることを意味する。
【００１４】
〈単安定ディスプレイ〉
最も一般的に使用される液晶ディスプレイモードは、９０°のツイストネマチック（ＴＮ）モードである。電場が印加されていない場合、液晶分子は基板面に平行であり、そして偏光面を９０°回転させる９０°のツイスト構造をとる。電場が印加されている場合、分子は電界強度に従って上述の面から外側に傾斜し、そして層はツイストを解き、偏光面を回転させない状態になる。このような層が、二つの交差した偏光子の間に配置される場合、たとえば、表示透過率は印加される電圧に従って変化する。電場がなくなると、液晶層は元の９０°のツイストテクスチャに戻る。
【００１５】
ＴＮディスプレイは単安定ディスプレイの一例であり、これは、電力制御がオフの場合、液晶が一つの単安定テクスチャに戻るため、画像は表示されず、画面がブランクに見えることを意味する。単安定ディスプレイでは、画像自体が変更されてない場合であっても、画像が見えるようにするためにディスプレイを更新し続けなければならない。ディスプレイを更新し続けるには相当量の消費電力が必要であり、バッテリの寿命に過度の負担をかけるため、携帯機器用に設計されたディスプレイにとって不利である。
【００１６】
スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）ディスプレイは、他の種類の単安定ＴＮ液晶ディスプレイである。これは、電場がない場合におよそ２４０°のツイスト角を有する。９０°のＴＮディスプレイのように、印加される電界強度は、液晶分子が面から外側に傾斜する角度を制御する。
【００１７】
ＯＣＢ（光学的補償複屈折：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）またはＶＡ（垂直配列：Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）のような他のＬＣＤモードも最近開発された。
【００１８】
〈単安定ディスプレイの補償による斜め視野角の領域の改善〉
各ＬＣモードを専用の補償フィルムにより光学的に補償することが可能であることは既知である。複屈折フィルムの特定のパラメータ、すなわち複屈折フィルムの数および種類（正または負の一軸性または二軸性のＣプレートまたはＡプレート）、ｎｍ単位での位相差値（一軸性の場合には一つの位相差値、二軸性の場合には二つの位相差値）、一軸性のプレートの場合の光軸の角度方向または二軸性のプレートの場合の屈折率楕円体軸は、各ＬＣモードの補償のために最適化される必要がある。ＬＣモードの光学的補償に関する多くの文献が発表されており、ＣＩＢクラス１／１３３６３がもっぱらこの話題に捧げられている。
【００１９】
Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ（３／１，１９９５  ｐ１５）のＨａｎによる発表には、市販の偏光フィルムのＴＡＣ層に負の光学異方性が存在することで、実際に、ＴＮディスプレイの視野角特性が改善したことが記されていた。ＴＮディスプレイの視野角特性をさらに改善させるために、Ｍｏｒｉは、駆動中のＴＮセルの境界近傍にある液晶ディレクタの配向を模倣する不均一な斜め光軸配向を層全体に有する、重合された負の複屈折ディスコチック液晶分子で作られた補償フィルムによって、ディスプレイのブラックの駆動状態を補償することを提案した（Ｍｏｒｉ  ＩＤＷ’９６  ｐ１８９またはＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６  １９９７  ｐ１４３）。
【００２０】
ＳＴＮディスプレイは一般的に、一軸性の延伸高分子フィルムによって補償される。これらの複屈折フィルムの主な目的は、固有のＳＴＮ着色を除去し、そしてピクセルを黒から白に切り替えられるようにする（カラーモザイクフィルタを使用してフルカラーディスプレイを実現する場合の前提条件）ことである。補償フィルムは視野角領域（ｒａｎｇｅ）も改善させるが、その領域は決して、補償されたＴＮディスプレイを使用する場合ほど広くはない。
【００２１】
ＯＣＢディスプレイは、Ｎｚ＞１およびＯＣＢ  ＬＣモードに適合された特定の位相差を有する二軸性のフィルムを使用して補償することができる（Ｃ．Ｌ  Ｋｕｏ  ｅｔ  ａｌ，ＳＩＤ  ９４  ｐ９２７−９３０，ｐ９２８の表３参照）。この出版物においてＮｚを計算するには、Ｎｚ式で大きい方の基板面内指標を考慮することが重要である。
Ｎｚ＝［ｎ（大きい方の面内指標）−ｎｚ］／［ｎ（大きい方の面内指標）−ｎ（小さい方の面内指標）］
【００２２】
本発明においては、ｎｘが大きい方の面内指標であり、そしてｎｙが小さい方の面内指標であり、ｎｘ＞ｎｙ（任意の選択）であると取り決められる。引用した出版物では、大きい方の面内指標はｎｙと呼ばれている。したがって、この出版物で本発明の式を適用してＮｚを計算するには、ｎｘをｎｙに変更し、そしてｎｙをｎｘに変更する必要がある。出版物では、ｎｚ値がｎｘおよびｎｙよりも常に小さく、Ｎｚ＞１のケースであることを意味することが分かる。同じことがＹ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ（ＳＩＤ  ９３  ｐ２７７−２８０，表１および表２）による出版物に対しても言える。この出版物では、ｎｙよりもｎｘは大きく選ばれている。
【００２３】
双安定ＴＮディスプレイ
他の分類のネマチックＬＣＤは、双安定性、多安定性、または準安定性の挙動を示すものである。この分類では、液晶層は、電場の印加がない場合において安定または準安定の少なくとも二つの別個のテクスチャをとることができる。二つのテクスチャを切り替えるには、適した電子信号が、液晶層の両側に位置決めされた電極に印加される。特定のテクスチャが作り出されると、その双安定性により、電場印加がない場合でも、特定のテクスチャは永続する。電場が印加されない場合に画像を保持する双安定ＬＣＤの能力は、表示される情報が変更されない場合にディスプレイを高速で更新し続ける必要がないことを意味する。これはディスプレイの消費電力を劇的に下げ、バッテリの寿命が最重要視される携帯装置にとって双安定性のディスプレイを魅力的なものにする。
【００２４】
双安定ＴＮディスプレイでは、二つのテクスチャは、それぞれ異なるツイスト角を有する、均一にツイストした平面的なネマチック構造から成る。双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）ＬＣＤの基本的なセル構造は図４に示されている。セルは、二枚の基板の間に均一なツイストを有するキラルネマチック液晶層３８を備えており、背面基板３０はバックライトまたはリフレクタに面し、そして正面基板２２は閲覧者２０に面している。基板２２、３０に位置決めされる電極２６、３４は、電気指令信号をそれらの間に配置されたキラルネマチック液晶３８に印加することを可能にする。電極２６、３４に置かれた配列層２８、３６が、二つの双安定性のテクスチャに所望のツイスト角を付与するように二つの境界面にある液晶分子３８を配向させる。セルの両側に位置づけられる二つの偏光子２４、３２は、二つの双安定性のテクスチャのうちの一方または他方にそれぞれ関連する、光学的に明状態および光学的に暗状態を得ることを可能にする。偏光子２４、３２は一般的に、ＬＣセルの外側に位置づけられるが、一方または両方の偏光子をＬＣセルの内側に位置づけてもよい。セルの観察者２０の側に位置づけられる正面偏光子２４はアナライザとも呼ばれる。ディスプレイがカラー用に設計される場合、カラーフィルタ（図示せず）も基板２２、３０のうちの一方の内側に存在する。
【００２５】
図４では、キラルネマチック液晶の層の厚み、すなわちセルギャップは「ｄ」と参照される。
【００２６】
常に透過型である正面偏光子２４を用いても選択される背面偏光子３２の種類に応じて、ＢＴＮディスプレイを三つの異なる光学モードで動作させることが可能である。透過モードは、背面偏光子３２も透過型である場合に得られる。このモードでは、観察者に照明を提供するために、セルの背面にバックライトが必要である。反射モードは、背面偏光子３２が反射型である場合に得られる。この場合、ディスプレイは周辺光によって照明され、観察者から裏手にある背面偏光子３２によって反射される。背面偏光子３２が半透過型の場合、部分的に透過型であり、部分的に反射型である半透過モードが得られる。このモードでは、ディスプレイはバックライトを使用する透過モードまたは周辺光を使用する反射モードで動作することが可能である。
【００２７】
ＢＴＮ液晶セルの光学的パラメータは（図５）下記のものである。
−液晶複屈折性Δｎとセルギャップｄとの積として定義される、層の位相差Δｎ・ｄ。
−それぞれｘ’ｙ’ｚ’座標系での背面側および正面側にある液晶ディレクタ４０、４２の角度φＰおよびφＡ。慣例により、ｘ’を背面側のＬＣディレクタ４０と平行にとり、これによりφＰ＝０になることが取り決められている。
−背面偏光子３２および正面偏光子２４の吸収軸がｘ’軸に対して成されている角度ＰおよびＡ。
【００２８】
電場が印加されていない場合に二つの均一なツイストテクスチャをそれぞれ有する。二種類の双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）ディスプレイが開発されている。これら二種類は、πＢＴＮディスプレイおよび２πＢＴＮディスプレイとして知られている。これらについて以下にさらに詳しく説明する。
【００２９】
ＢｉＮｅｍディスプレイと呼ばれるπＢＴＮディスプレイ
πＢＴＮディスプレイは、ＢｉＮｅｍディスプレイとも呼ばれ、Ｄｏｚｏｖ（米国特許第６，３２７，０１７号明細書）によって提案された。ＢｉＮｅｍディスプレイの二つの安定状態は、均一なツイストネマチックテクスチャであり、強度の方位角アンカリングの場合に総ツイスト角が１８０°異なるため、πＢＴＮという名称である。有限のアンカリングエネルギー、弾性、またはずれにより、二つの安定状態での総ツイスト角は１８０°よりもわずかに小さい角度、典型的には１５０°〜１８０°の間だけ異なり得る。二つのテクスチャは位相的に等価ではないため、一方のテクスチャから他方のテクスチャに切り替えるには、表面配列層のうちの一つのアンカリングを中断する必要がある（図６参照）。ＢｉＮｅｍディスプレイでのこのアンカリングのこの中断は、基板に垂直な電場を印加することによって得られる。Ｋｗｏｋ（米国特許第６，７８４，９５５号明細書）は、πＢＴＮ実施態様について記載しており、これにおいては二つのテクスチャは、一方は基板に平行し、他方は基板に垂直な二つのコンポーネントを有する電場によって切り替えられる。
【００３０】
図６では、ＬＣ分子のアンカリング中断は弱アンカリング性質の配向層３６の側に示され、他方の配向層２８は強アンカリング性質を有する。同じ図６において、ＩＴＯにおける電極は２６、３４と参照される。
【００３１】
低ツイストテクスチャ（ツイストφＵ）はＵテクスチャと呼ばれ、高ツイストテクスチャ（ツイストφＴ≒φＵ±π）はＴテクスチャと呼ばれる。二つのテクスチャのエネルギーを等化するために、ｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．２５＋φＵ／２πにより与えられ、式中、ｄは液晶層厚またはセルギャップであり、ｐはキラルネマチック液晶の固有のピッチである。
【００３２】
法線入射での閲覧の場合に高輝度および高コントラスト比を共に有する、πＢＴＮディスプレイに最適化された光学モードがＫｗｏｋ（米国特許第６，７８４，９５５号明細書）およびＪｏｕｂｅｒｔ（仏国特許発明第０３１３９９１号明細書および仏国特許発明第０３１３９９２号明細書）により提案されている。これら最適化されたモードは、いくつかの層ツイスト角、偏光角、および液晶層位相差を有する。これらのモードは法線入射での閲覧のために最適化される。
【００３３】
〈固有の視野角性能〉
Ｊｏｕｂｅｒｔは、透過モードおよび反射モードの両方において、二つの偏光子を有するＢｉＮｅｍセルに向けて複屈折性、位相差および偏光角に関して最適化された構成を提案している。各モードの一例を図７に示される光学スタックによって説明する（図７ａは透過であり、図７ｂは反射である）。Ｕ状態およびＴ状態の層ツイスト角は、−７°および−１７３°である。二つのツイスト角の差は、一つの表面が、いずれかの方向で７°の方位角のずれがある弱方位角アンカリングを有すると仮定されるため、１８０°というよりは１６６°である。この角度は図５において定義される。偏光子の一方または両方は、ＬＣＤガラス基板にラミネートされても、またはＬＣセルの内側に被覆されてもよい。
【００３４】
図７ａは、バックライト４００と観察者３００との間に設けられる光学スタックを示し、該光学スタックは、位相差Δｎ・ｄ（５５０ｎｍ）＝２２０ｎｍ、Ｕツイスト＝−７°およびＴツイスト＝−１７３°に対応するπＢＴＮ液晶層１５０の両側にＡ＝４５°のアナライザ２４およびＰ＝−５９°の偏光子３２を備えている。
【００３５】
図７ｂは、観察者の正面に設けられる光学スタックを示し、該光学スタックは、位相差Δｎ・ｄ（５５０ｎｍ）＝２３５ｎｍ、Ｕツイスト＝−７°およびＴツイスト＝−１７３°に対応するπＢＴＮ液晶層１５０の両側にＡ＝４９°のアナライザ２４およびＰ＝３４°の反射偏光子３２を備えている。
【００３６】
ディスプレイの斜め視野のコントラスト比およびカラーシフト特性は、等値線の形で視野半球の全体にわたる値を示す、コノスコープダイアグラムで都合良く表される。これらのダイアグラムは、最先端のＬＣＤシミュレーションソフトウェアおよびＬＣＤ光学特性機器によって定期的に生成される。コントラスト比の場合、可視スペクトルにわたって一定の強度を有する理想的な等しい白色光源であるエネルギー光源を仮定して、等しいルミナスコントラストの等値線が描かれる。ルミナスコントラストは、明状態の視感反射率を暗状態の視感反射率で割ったものとして定義される。視感反射率とは、人間の目の分光感度曲線にわたって積分された反射率の値であり、明所視の反射率としても知られている。カラーシフトの場合、等しい色度差ΔＣの等値線が描かれ、これにおいて基本色は法線入射色である。一単位のΔＣは色の最小可知差異と考えることができる。ΔＣは、以下の式により定義される。
【００３７】
【数１】
2008537175.tif 000004
【００３８】
式中、下付１は法線入射でのｕ＊およびｖ＊色座標を指し、そして下付２は他の斜め入射角でのこれらの座標を指す。ｕ＊およびｖ＊は、以下の式により定義される。
【００３９】
【数２】
2008537175.tif 000005
【００４０】
式中、下付ｎは公称白色光に対応する値を指す。従来通り、
【００４１】
【数３】
2008537175.tif 000006
【００４２】
および
【００４３】
【数４】
2008537175.tif 000007
【００４４】
であり、式中、Ｘ、Ｙ、およびＺは三刺激値である。
【００４５】
図８は、図７ａに示した透過構成の例としてのコントラスト比（８ａ）およびカラーシフト（８ｂ）を示す。図８ａでは、等コントラスト比等高線は中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、および１０である。図８ｂでは、等色差等高線ΔＣは中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、および１６である。図８から、１０のコントラスト比の等値線が約６５°（図８ａ）の極角に延び、最大カラーシフトが１９である（図８ｂ）ことが分かる。最小コントラスト比１０：１でのこの制限付きの視野角領域は適正であるが、改善の余地がある。この領域にわたってカラーシフト量を低減することも望ましい。
【００４６】
図９は、図７ｂに示した反射構成の例としてのコントラスト比（図９ａ）およびカラーシフト（図９ｂ）を示す。図９ａでは、等コントラスト比等高線は中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、および１０である。図９ｂでは、等色差等高線ΔＣは中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、および１６である。図９から、１０のコントラストの等値線が約６５°（図９ａ）の極角に延び、最大値がおよそ４の非常に小さいカラーシフトを有する（図９ｂ）ことが分かる。最小コントラスト比１０：１でのこの制限付きの視野角領域は適正であるが、改善の余地がある。
【００４７】
〈ＴＡＣ基板の影響〉
先に説明したように、ディスプレイにラミネートされている市販の偏光子は、両側に複屈折ＴＡＣキャリアフィルムを有するが、光学性能に影響を及ぼすのはＬＣ層と偏光子シートとの間のＴＡＣフィルムだけであり、このことは考慮する必要がある。したがって、透過モードおよびリフレクタが単に背面偏光子の裏に配置される反射モードの場合、二枚のＴＡＣフィルムの影響のみを考慮する必要がある。しかし、反射偏光子がブラッグ反射に基づく場合、反射偏光子にＴＡＣ層は存在しないため、正面偏光子のＴＡＣ層のみを考慮する必要がある。続くシミュレーションでは、反射モードの場合には一つのみのＴＡＣフィルムを考慮する。ＴＡＣ基板を考慮に入れている対応する光学スタックを図１０に示す（図１０ａが透過の場合であり、図１０ｂが反射の場合である）。ここでは、ＴＡＣ複屈折率の典型的な値−５５ｎｍが例として選択されている。
【００４８】
図１０ａは、バックライト４００と観察者３００との間に設けられるπＢＴＮ光学スタックを示し、該光学スタックは、Ａ＝４５°のアナライザ２４、−５５ｎｍのＴＡＣ基板１０、位相差Δｎ・ｄ（５５０ｎｍ）＝２２０ｎｍに対応するπＢＴＮ液晶層１５０、Ｕツイスト＝−７°およびＴツイスト＝−１７３°、そして−５５ｎｍのＴＡＣ基板１０およびＰ＝−５９°の偏光子３２を備えている。
【００４９】
図１０ｂは、観察者３００の正面に設けられるπＢＴＮ光学スタックを示し、該光学スタックは、Ａ＝４９°のアナライザ２４、−５５ｎｍのＴＡＣ基板１０、位相差Δｎ・ｄ（５５０ｎｍ）＝２３５ｎｍに対応するπＢＴＮ液晶層１５０、Ｕツイスト＝−７°およびＴツイスト＝−１７３°、そしてＰ＝３４°の反射偏光子３２を備えている。
【００５０】
図１１および図１２は、図１０ａおよび図１０ｂの積層の例に対応する透過モードおよび反射モードの計算された光学特性をそれぞれ示す。図１１から、ＴＡＣ基板が、ＴＡＣ基板がない状態で計算された固有の性能と比較してコントラスト（１０の等コントラストは４５°）およびカラーシフト（最大が３８）に関する光学特性を低下させることが分かる。反射モード（図１２）においても同様の結果が得られるが、この場合、ＴＡＣ層はコントラストのみを低下させ、カラーシフトは比較的低いままである。これは、ＴＡＣフィルムが視野角特性を実際に改善させるＴＮディスプレイ（Ｈａｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ，  ３／１，１９９５  ｐ１５）と真逆のケースである。図１１および図１２では、等コントラスト比等高線および等色差等高線は、図８および図９と同じである。
【００５１】
〈ベルマン（Ｂｅｒｒｅｍａｎ）ディスプレイと呼ばれる２πＢＴＮディスプレイ〉
２πＢＴＮディスプレイは最初に、Ｂｅｒｒｅｍａｎ（米国特許第４，２３９，３４５号明細書）により紹介され、後にＴａｎａｋａ（米国特許第５，９００，８５２号明細書）により紹介された。初期テクスチャのツイスト角はφ＋πであり、そしてリセットパルスの後、基板の表面にあるディレクタが強度の方位角アンカリングである場合に、それぞれφおよびφ＋２πツイストを有する二つの準安定テクスチャを得ることができる。したがって、二つの準安定テクスチャの総ツイスト角は２πだけ異なる（図１３参照）。二つの準安定テクスチャの切り替えは、基板面に垂直な電場を印加することによって実現される。さまざまな研究から、２πＢＴＮディスプレイにおける双安定性を実現するｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．５＋φ／２πにより与えられることが分かっている。
【００５２】
〈固有の視野角性能〉
法線入射閲覧の場合に高輝度および高コントラスト比を共に有する、２πＢＴＮディスプレイに最適化された光学モードが米国特許第６，７０７，５２７号明細書においてＫｎｏｗにより提案されており、Ｋｗｏｋは、Δｎ・ｄ、ツイスト角、および偏光角に関するいくつかの光学モードを透過型２πＢＴＮディスプレイに提案している。これらモードの一つを図１４に示す。
【００５３】
図１４は、バックライト４００と観察者３００との間に設けられる２πＢＴＮ光学スタックを示し、該光学スタックは、Ａ＝−５６°のアナライザ２４、位相差Δｎ・ｄ（５５０ｎｍ）＝２７４ｎｍに対応する２πＢＴＮ液晶層１５０、およびＰ＝４５°の偏光子３２を備えている。
【００５４】
対応する光学性能を図１５に提示する（図１５ａがコントラストであり、図１５ｂがカラーである）。πＢＴＮの場合と同様に、２πＢＴＮモードも法線入射閲覧の場合に最適化される。斜め入射角で見た場合、光学性能も急激に低下する。
【００５５】
〈ＴＡＣ基板の影響〉
二つのＴＡＣ層を図１０ａのπＢＴＮディスプレイについて説明したのと同じように考慮することにより、結果得られる光学性能も同様に、固有のコノスコープダイアグラム（図１５）と比較して低下する。図１６ａから、たとえば、１０のコントラストの等値線が、ＴＡＣ基板のない固有の場合の６０°（図１５ａ）と比較して約４０°の極角に延び、カラーシフトがかなり低減し、ＴＡＣのない場合において２７（図１５ｂ）から４５（図１６ｂ）に増大することが分かる。
【００５６】
もちろん、二つの偏光子を有する２πＢＴＮ反射モードの場合の現象は、二つの偏光子を有するπＢＴＮ反射モードの場合と同様である。
【００５７】
２πＢＴＮ  ＬＣモードの光学的補償の原理が、Ｒｏｌｉｃからの欧州特許第１１７０６２４号明細書において示唆されている。この特許は、特定パターンの配列層を使用した領域安定化された２πＢＴＮに関するものである。段落［００６７］において、この発明を、「（一軸性またはツイストの）液晶薄膜、延伸高分子フィルム、またはこのようなフィルムの組み合わせ」であり得る「光学補償層」と組み合わせて、「輝度および／またはコントラストを改善させる」ことができることが説明されている。前記補償フィルムに関してはこれ以上の説明がなく、２πＢＴＮを含む任意のＬＣモードを補償フィルムを使用して光学的に改善できることは既知であるため、この文章は非常に汎用性が高く、明白なものである。
【特許文献１】米国特許第６，７０７，５２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５８】
本発明の目的は、広領域の斜め視野角にわたって高コントラスト比および最小カラーシフトを有するＢＴＮ液晶ディスプレイを得ることである。この目的は、一つまたはそれ以上の特別な補償層を追加することにより実現される。
【００５９】
始めに、本発明は、斜め視野角でＢＴＮディスプレイの光学的挙動を改善することができる種類、数、および特徴に関して最適化された補償フィルムについて説明する。
【００６０】
こういった最適な位相子が、長期の解析および計算の後に決定されている。一般的に、ディスプレイコントラストを改善させるために光学的に補償されるテクスチャは、暗状態に対応するテクスチャである。
【００６１】
従来の複屈折位相子を有するＢＴＮディスプレイが既知であるが、位相子は、視野角改善の目的で最適化されていない。たとえば、Ｋｗｏｋ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ．８８  Ｎｏ．４  ｐ１７１８）は、四分の一波長の正のＡプレートを２πＢＴＮディスプレイセルのリフレクタ側に追加し、それにより、単一の偏光子を使用して高コントラストの反射モードで動作させることを発表した。同様に、Ｇｕｏ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ  ４２  Ｎｏ．  １９  ｐ３８５３）も、２πＢＴＮディスプレイセルの観察者側に位置づけられたいくつかの半波長のＡプレートを使用して、高コントラスト単一偏光子反射型ディスプレイを得ることを提案した。これら補償の目的は、法線入射で観察する場合のコントラスト比および反射率を改善させることである。斜め視野角での高コントラスト比またはカラーシフトの低減を最適化する試みはなされなかった。Ｇｕｏは、法線入射用に設計された自身の補償方式の視野角の性質が、補償なしの場合と比較して殆ど変更しないままであることを示しただけである。Ｏｓｔｅｒｍａｎ（ＩＤＷ  ’０２，ｐ１０１−１０３）は、単純な一軸性の四分の一波長位相差板を反射型ＢＴＮディスプレイの内側または外側に配置することを提案した。この研究の目的は、法線入射閲覧時の高コントラスト比および高輝度のために単一偏光子ＢＴＮディスプレイを最適化することであった。先に触れたその他の出版物でも同様に、斜め視野角での高コントラスト比またはカラーシフト低減の位相子を最適化する試みはなされなかった。
【００６２】
図１１および図１２ならびに図１５および図１６に示されているように、高コントラストおよび最小カラーシフトを有する視野角の領域は、多くのＢＴＮ実施態様でむしろ限られる。実際に、単安定ＴＮディスプレイと異なり、許容できる視野角の領域は、市販の偏光子フィルムに存在するＴＡＣ層によりさらに制限される。ＢＴＮディスプレイの均一のツイスト双安定テクスチャは、駆動されたＴＮ状態のテクスチャとかなり異なるため、斜め入射光線に対してかなり異なる光学的性質を有する。このため、ＴＮディスプレイ用の、斜め視野角でのコントラスト比を改善し、カラーシフトを低減するように最適化された複屈折補償層は、ＢＴＮディスプレイには適さない。
【課題を解決するための手段】
【００６３】
本発明は、少なくとも一つの新しい補償層を二つのディスプレイ偏光子の間に位置決めすることにより、二つの偏光子を使用するＢＴＮディスプレイの軸外光学性能の改善を提案する。
【００６４】
より詳細には、本発明は、双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶表示装置であり、二枚の基板の間および第一の偏光子と第二の偏光子との間に位置づけられ、電場が印加されていない場合、二つの安定または準安定の均一のツイストテクスチャを有する、厚さｄ、複屈折性Δｎそして位相差Δｎｄの液晶層と、屈折率楕円体の対応する三つの軸ｘ、ｙ、ｚに沿って三つの特性屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにより画定される光学異方性を有し、ｘおよびｙは基板面に位置づけられ、ｎｘおよびｎｙは面内指標と呼ばれ、ｎｘ＞ｎｙであり、ｘは遅相軸と呼ばれ、そしてｚは基板面に垂直であり、二軸性のパラメータＮｚは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）に等しい、少なくとも一つの複屈折フィルムで構成される少なくとも一つの補償層とを備えるものであり、斜め閲覧時に暗状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がコントラスト比を改善するように補償されると同時に、明状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がカラーシフトが低減するように変更されるために、Ｎｚが−∞〜１であることを特徴とする、双安定ツイストネマチック液晶表示装置を提案するものである。
【００６５】
したがって、各位相子または複屈折フィルムは共に、一軸性の正のＣプレート（ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙ、Ｎｚ＝−∞）、一軸性の負のＡプレート（ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙ、Ｎｚ＝０）、一軸性の正のＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１）またはｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙ（Ｎｚ＜０）またはｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ（０＜Ｎｚ＜１）を有する二軸性のプレートである。
【００６６】
本発明のさまざまな実施態様が提案されている。本発明によれば、補償層は、所望の位相差の一つの位相子から成るか、または、組み合わされたときのその総位相差が所望の位相差に等しい、共にラミネートされた複数の位相子から成る。補償層を構成する位相子は異なる種類のものであってもよく、たとえば、Ａ＋プレートとＣ＋プレートの組み合わせなどであってもよい。
【００６７】
本発明の代替の特徴によれば：
−二つのテクスチャの切り替えは、液晶セル基板面に垂直な少なくとも一つのコンポーネントを有する電場を印加することによって得られる。
−二つの安定テクスチャのツイストは、主に２π以下のπの倍数に等しい角度だけ異なり、
−複屈折フィルムは、プラスチックフィルムを延伸することにより実現される。
−複屈折フィルムは、重合した液晶分子を使用して実現される。
−複屈折フィルムは、重合したネマチック液晶分子を使用して実現される。
−複屈折フィルムは、フォトポリマーを偏光に露出させることにより生成される。
−複屈折フィルムは、被覆方法を通して基板表面に置かれる。
−複屈折フィルムは偏光子の一部である。
−二つの安定テクスチャのツイストは、主にπに等しい角度、すなわち１５０°〜１８０°だけ異なる。
−ｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．２５＋φ／２πであり、φは低ツイストテクスチャのツイストである。
−層の位相差はλ／２に等しく、λは可視スペクトルの波長（３５０〜７００ｎｍ）であり、これは液晶層の位相差が１７５ｎｍ〜３５０ｎｍであることを意味する。
−二つの安定テクスチャのツイストは、主に２πに等しい角度だけ異なる。
−ｄ／ｐ比はｄ／ｐ≒０．５＋φ／２πであり、φは低ツイストテクスチャのツイストである。
【００６８】
本発明は、双安定ツイストネマチック（ＢＴＮ）液晶表示装置の製造方法であり、これにおいて前記方法は、二枚の基板（１２０、１８０）の間および第一の偏光子（１００）と第二の偏光子（２００）との間に位置づけられ、電場が印加されていない場合、二つの安定または準安定の均一のツイストテクスチャを有する、厚さｄ、複屈折率Δｎおよび位相差Δｎｄの液晶層（１５０）を提供するステップと、屈折率楕円体の対応する三つの軸ｘ、ｙ、ｚに沿って三つの特性屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにより画定される光学異方性を有し、ｘおよびｙは基板面に位置づけられ、ｎｘおよびｎｙは面内指標と呼ばれ、ｎｘ＞ｎｙであり、ｘは遅相軸と呼ばれ、そしてｚは基板面に垂直であり、二軸性のパラメータＮｚは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）に等しい、少なくとも一つの複屈折フィルムで構成される少なくとも一つの補償層（１１０、１９０）を提供するステップとを備えており、前記方法は、斜め閲覧時に暗状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差がコントラスト比が改善するように補償されると同時に、明状態に対応する安定または準安定テクスチャの位相差が、カラーシフトを低減するように変更されるために、Ｎｚが−∞〜１であることを特徴とする、双安定ツイストネマチック液晶表示装置の製造方法にも関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明ならびに添付の図面において開示される。
【００７０】
図１は、従来技術による二軸性の媒質の屈折率楕円体を示す図である。
【００７１】
図２ａは、従来技術によるＣ＋プレートの一軸性のフィルムを示し、図２ｂは、従来技術によるＡ＋プレートの一軸性のフィルムを示す図である。
【００７２】
図３は、従来技術による市販の偏光子の構造を示す図である。
【００７３】
図４は、従来技術によるＢＴＮセル構造を示す図である。
【００７４】
図５は、ｘ’ｙ’ｚ’座標系の定義および従来技術によるこのようなＢＴＮセル構造の主な光学パラメータを示す図である。
【００７５】
図６は、従来技術によるπＢＴＮディスプレイの原理を示す図である。
【００７６】
図７は、従来技術によるπＢＴＮディスプレイの光学スタックの一例を示している。さらに詳細には、図７ａは透過型πＢＴＮディスプレイを示し、図７ｂは反射型πＢＴＮディスプレイを示す図である。
【００７７】
図８は、図７ａに示す従来技術によるπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図８ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図８ｂはカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００７８】
図９は、図７ｂに示す従来技術によるπＢＴＮ反射型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図９ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図９ｂはカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００７９】
図１０は、市販の偏光子のＴＡＣ基板を考慮に入れた、従来技術による光学スタックの例を示している。さらに詳細には、図１０ａは透過型πＢＴＮディスプレイを示し、図１０ｂは反射型πＢＴＮディスプレイを示す図である。（ＴＡＣ基板を有する偏光子が一つのみの例）
【００８０】
図１１は、図１０ａに示すように二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む従来技術によるπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図１１ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図１１ｂはカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００８１】
図１２は、図１０ｂに示すように一枚のＴＡＣ偏光子基板を含む従来技術によるπＢＴＮ反射型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図１２ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図１２ｂはカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００８２】
図１３は、従来技術による２πＢＴＮディスプレイの原理を示す図である。
【００８３】
図１４は、従来技術による透過型２πＢＴＮディスプレイの光学スタックの例を示す図である。
【００８４】
図１５は、図１４に示す従来技術による２πＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図１５ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図１５ｂはカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００８５】
図１６は、図１０ｂに示すように二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む従来技術による２πＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図１６ａはコントラストのコノスコープダイアグラムを示し、図１６はカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００８６】
図１７は、本発明の原理を示す図である。
【００８７】
図１８は、本発明の第一の実施態様を示す図である。
【００８８】
図１９は、本発明の第一の実施態様の第一の変形例を示す図である。
【００８９】
図２０は、本発明の第一の実施態様の第二の変形例を示す図である。
【００９０】
図２１は、本発明の第二の実施態様の原理を示す図である。
【００９１】
図２２は、本発明の第二の実施態様の一例を示す図である。
【００９２】
図２３は、本発明の第二の実施態様の第一の変形例を示す図である。
【００９３】
図２４は、本発明の第二の実施態様の第二の変形例を示す図である。
【００９４】
図２５は、表２に記したような二つの正の一軸性のフィルムをＬＣセルの両側に使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図２５ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０である、コントラストのコノスコープダイアグラムを示す図であり、図２５ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６である、カラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００９５】
図２６は、表３に記したような一つの正の一軸性のフィルムを使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示している。さらに詳細には、図２６ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０である、コントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図２６ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６である、カラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【００９６】
図２６ｂｉｓは、表３ｂｉｓに記したような一枚の正のＣプレートおよび一枚の正のＡプレートの組み合わせを使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図２６ｂｉｓａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図２６ｂｉｓｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラム示す図である。
【００９７】
図２７は、表４に記したような一つの二軸性のフィルムを使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図２７ａはＮｚ＝−∞の場合を示す図であり、図２７ｂはＮｚ＝−１０の場合を示す図であり、図２７ｃはＮｚ＝−５の場合を示す図である。左側は、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムに対応し、右側は、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムに対応している。
【００９８】
図２８は、表４に記したような一つの二軸性のフィルムを使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図２８ａはＮｚ＝−２の場合を示す図であり、図２８ｂはＮｚ＝−１の場合を示す図であり、図２８ｃはＮｚ＝−０．５の場合を示す図である。左側は、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムに対応し、右側は、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムに対応している。
【００９９】
図２９は、表４に記したような一つの二軸性のフィルムを使用することによって補償される、二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図２９ａはＮｚ＝０の場合を示す図であり、図２９ｂはＮｚ＝０．５の場合を示す図であり、図２９ｃはＮｚ＝１の場合を示す図である。左側は、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムに対応し、右側は、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムに対応している。
【０１００】
図３０は、表６に記したような一つの一軸性のフィルムを使用することによって補償される、本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図３０ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図３０ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０１】
図３１は、表７に記したような一つの二軸性のフィルムを使用することによって補償される、本発明のπＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図３１ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図３１ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０２】
図３２は、表８に記したような一つの一軸性のフィルムを使用することによって補償される、本発明のπＢＴＮ反射型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図３２ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図３２ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０３】
図３３は、表９に記したような一つの一軸性のフィルムを使用することによって補償される、本発明の２πＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図３３ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図３３ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０４】
図３４は、表１０に記したような一つの二軸性のフィルムを使用することによって補償される、本発明の２πＢＴＮ透過型構成の光学性能を示す図である。さらに詳細には、図３４ａは、等コントラスト比等高線が中心から外側に向かって８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０であるコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図である。図３４ｂは、等色差等高線ΔＣが中心から外側に向かって２、４、６、８、１０、１２、１４、１６であるカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０５】
図３５は、図７ａに示した光学パラメータと、図２４に記したガラス基板にラミネートされたＴＡＣ基板を有する偏光子を有する、透過型πＢＴＮセルの実測コントラスト比のコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０６】
図３６は、２００ｎｍの位相差を有するＣ＋プレートと光学的に同等である、ホメオトロピックＬＣセルを使用することによって補償される、図７ａに示された透過型πＢＴＮセルの実測コントラスト比のコノスコープダイアグラムを示す図である。
【０１０７】
本発明による第一の実施態様は、ＢＴＮセルの片側に少なくとも一つずつ、少なくとも二つの補償フィルムを備える。
【０１０８】
図１７に示す光学スタックは、アナライザ１００、第一の補償層１１０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二の補償層１９０および偏光子２００を備える。
【０１０９】
補償層１１０、１９０は、ガラス基板１２０、１８０と外側偏光子１００、２００（図１８に示す実施態様）との間に位置決めされてもよく、または、補償層１１０、１９０および偏光子１００、２００はセルの内側に位置づけられてもよく（図１９に示す実施態様）、または、補償層１１０、１９０はセルの内側に、そして偏光子１００、２００はセルの外側に位置づけられてもよい（図２０に示す実施態様）。最後の二つの場合では、補償層１１０、１９０は、液晶層１５０と隣接する基板１２０、１８０との間にある。
【０１１０】
当然ながら、一つの実施態様に対応する液晶層の各側を用いることにより、図１８、図１９、および図２０に示す三つの実施態様の組み合わせも可能である。
【０１１１】
図１８に示す光学スタックは、アナライザ１００、第一の補償層１１０、ガラス基板１２０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二のガラス基板１８０、第二の補償層１９０および偏光子２００を備える。
【０１１２】
図１９に示す光学スタックは、ガラス基板１２０、アナライザ１００、第一の補償層１１０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二の補償層１９０、偏光子２００および第二のガラス基板１８０を備える。
【０１１３】
図２０に示す光学スタックは、アナライザ１００、ガラス基板１２０、第一の補償層１１０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二の補償層１９０、第二のガラス基板１８０および偏光子２００を備える。
【０１１４】
本発明による第二の実施態様は、ＬＣセルの片側のみに位置づけられた、ＢＴＮディスプレイ用の補償層を備える（図２１）。
【０１１５】
図２１に示すセルは、アナライザ１００、補償層１１０、ＢＴＮセル１５０および偏光子２００を含む積層を備える。
【０１１６】
補償層１１０は、一枚のガラス基板１２０と対応する外側偏光子１００もしくは２００との間に位置決めされてもよく（図２２に示す実施態様）、または、補償層１１０および対応する偏光子１００もしくは２００がセルの内側に位置づけられてもよく（図２３に示す実施態様）、または、補償層１１０がセルの内側に、そして対応する偏光子１００もしくは２００がセルの外側に位置づけられてもよい（図２４に示す実施態様）。最後の二つの場合では、補償層１１０は液晶分子１５０と隣接する正面基板１００との間にある。
【０１１７】
補償層１１０は、偏光子２００側またはアナライザ１００側のいずれかに位置づけられてもよい。
【０１１８】
図２２に示す光学スタックは、アナライザ１００、補償層１１０、ガラス基板１２０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二のガラス基板１８０、および偏光子２００を備える。
【０１１９】
図２３に示す光学スタックは、ガラス基板１２０、アナライザ１００、補償層１１０、ＢＴＮ液晶層１５０、偏光子２００、および第二のガラス基板１８０を備える。
【０１２０】
図２４に示す光学スタックは、アナライザ１００、ガラス基板１２０、補償層１１０、ＢＴＮ液晶層１５０、第二のガラス基板１８０、および偏光子２００を備える。
【０１２１】
本発明によれば、正面の観察者側にある偏光子１００（アナライザ）は透過型であり、背面偏光子２００は透過型、反射型、または半透過型のいずれかであってもよい。実例として、市販の偏光子１００、２００がＢＴＮセルの外側にラミネートされる場合、偏光子のＴＡＣ基板の影響を考慮しなければならない。セルの内側にある偏光子の場合、一般にＴＡＣ基板は存在しない。
【０１２２】
補償層１１０が（ｎｘ＞ｎｙであり、ｎｘに対応する）定められた遅相軸方向を有する場合、Ｎｚ≠−∞（Ｎｚ＝−∞はｎｘ＝ｎｙに対応する）を意味し、最適な補償では、補償フィルムの遅相軸は、好ましくはその隣接する偏光子の吸収軸に平行である。正確な平行の位置決めによって最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。
【０１２３】
補償層１１０、１９０が一つの正の一軸性のＣプレート（Ｃ＋）および一つの正の一軸性のＡプレート（Ａ＋）の積層で構成される場合、最適な補償では、Ａプレートの最大屈折率の方向（ｎｘ）（遅相軸）はその隣接する偏光子の吸収軸に好ましくは垂直である。正確な平行の位置決めによって最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。
【０１２４】
補償層の絶対位相差Ｉ（ｎｘ−ｎｙ）．ｄＩは、好ましくは、λ／２に対応する最大液晶位相差以下であり、λは［３５０ｎｍ−７００ｎｍ］の可視スペクトル領域内にあり、これは３５０ｎｍであることを意味する。
【０１２５】
補償層の絶対位相差Ｉ（ｎｘ−ｎｚ）．ｄＩは、好ましくは、３００ｎｍ以下である。
【０１２６】
本発明によって提供される補償層１１０または二つの補償層１１０、１９０では、それぞれの補償層は、−∞≦Ｎｚ≦１を特徴とする少なくとも一つの位相子によって構成されており、固有のＢＴＮディスプレイおよび偏光子基板にＴＡＣ層を有するＢＴＮディスプレイの両方で、斜角で見たときにディスプレイのコントラスト比を大幅に改善させるとともに、明状態の視野角で観察されるカラーシフトを低減する。
【０１２７】
実施形態１：πＢＴＮ  ＬＣセルの各側にある補償層
【０１２８】
【表２】
2008537175.tif 000008
【０１２９】
この例の光学スタックを上記の表２において説明している。この実施態様は図１７〜図２０に合致している。この実施態様の各補償層は、基板（Ｃ＋）に垂直な光軸を有する、（ｎｚ−ｎｘ）・ｄ＝１００ｎｍの位相差である、一つの正の一軸性の位相子によって構成される。二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１３０】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図２５に提供する（図２５ａはコントラストであり、図２５ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムは図１１のコノスコープダイアグラムと比較されなくてはならない。１０のコントラスト等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応する完全にダイアグラムの外側にあり、そして３０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは３８から９に低減される。
【０１３１】
したがって、コントラスト比は、本発明による補償層の使用により劇的に改善された。しかし、非常に驚くべきことに、明状態のカラーシフトも劇的に改善された。一般的に、位相子は暗状態を改善するように最適化され、これは、位相子が暗状態に対応するＬＣテクスチャを補償するように設計されることを意味する。しかし、ここでは、位相子が、もちろん、暗状態に対応するＬＣテクスチャと異なるＬＣテクスチャに対応する明状態に対してもプラスの影響を有する（カラーシフトの低減により）ことが分かる。また、同じ補償子を使用して、それぞれが異なるＬＣ構造に対応する（コントラストおよびカラーシフトの）両方の特性を同時に改善することに特別な理由はない。
【０１３２】
総補償複屈折は２００ｎｍであり、これは二枚のＴＡＣ層を原因とする−１１０ｎｍよりも大きい。補償層はＴＡＣ層を補償するだけでなく、図８のコノスコープダイアグラムに示されているような固有のπＢＴＮ自体も補償する。
【０１３３】
実施態様２：πＢＴＮ  ＬＣセルの片側のみにある補償層
図２１〜図２４の一般的な教示に合致する、表３〜表７に示す以下の実施態様では、補償層は背面偏光子側にあり、正面アナライザの側にはない。
【０１３４】
二枚のＴＡＣ層を有する透過型偏光子−一つの一軸性のプレートを使用しての補償
【０１３５】
【表３】
2008537175.tif 000009
【０１３６】
この例の光学スタックを上記の表３において説明している。本発明の補償層は、基板（Ｃ＋）に垂直な光軸を有する、（ｎｚ−ｎｘ）・ｄ＝１８５ｎｍの位相差である、一つの正の一軸性の位相子によって構成される。二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１３７】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図２６に提供する（図２６ａはコントラストであり、図２６ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図１１のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、２０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは３８から１５に低減される。したがって、コントラスト比およびカラーシフトは共に、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。正の一軸性の位相子が偏光子とセルとの間ではなくアナライザとセルとの間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。
【０１３８】
総補償複屈折は１８５ｎｍであり、これは二枚のＴＡＣ層を原因とする−１１０ｎｍよりも大きい。位相差層はＴＡＣ層を補償するだけでなく、図８のコノスコープダイアグラムに示されているような固有のπＢＴＮ自体も補償する。
【０１３９】
〈二枚のＴＡＣを有する透過型偏光子−ＡプレートとＣプレートとの組み合わせを使用しての補償〉
【０１４０】
【表４】
2008537175.tif 000010
【０１４１】
この例の光学スタックを上記の表３ｂｉｓにおいて説明している。本発明の補償層は二つの位相子と、（ｎｚ−ｎｘ）・ｄ＝２３０ｎｍの位相差である基板（Ｃ＋）に垂直な光軸を有する正の一軸性の位相子と、遅相軸（ｎｘ）が隣接する偏光子の吸収軸に垂直であり、（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ＝４０ｎｍの位相差である正のＡプレートとによって構成される。正確に垂直に位置決めすることにより最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１４２】
この最適化された組み合わせに対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図２６ｂｉｓに提供する（図２６ｂｉｓａはコントラストであり、図２６ｂｉｓｂはカラーシフトである）。最適化された単一のＣ＋位相子について、これらのダイアグラムを図２６のコノスコープダイアグラムと比較することにより、Ａ＋とＣ＋の組み合わせがＣ＋だけの場合よりもわずかに良好な角度性能を提供することが明らかになる。
【０１４３】
〈二枚のＴＡＣを有する透過型偏光子−一枚の二軸性のプレートを使用しての補償〉
【０１４４】
【表５】
2008537175.tif 000011
【０１４５】
この例の光学スタックを上記の表４において説明している。本発明の補償層は、基板面に垂直なｎｚ軸を有する一つの二軸性の位相子によって構成される。異なる二軸性の位相子が評価され、位相差および対応するＮｚ値の例が表５に詳述されている。Ｎｚ値は−∞から＋１まで変化する。二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１４６】
【表６】
2008537175.tif 000012
【０１４７】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図２７に提供する（ａ：Ｎｚ＝−∞、ｂ：Ｎｚ＝−１０、ｃ：Ｎｚ＝−５）、図２８（ａ：Ｎｚ＝−２、ｂ：Ｎｚ＝−１、ｃ：Ｎｚ＝０．５）、および図２９（ａ：Ｎｚ＝０、ｂ：Ｎｚ＝０．５、ｃ：Ｎｚ＝１）。左側はコントラストであり、右側はカラーシフトである。最適な補償では、ｎｘ軸（ｎｘ＞ｎｙ、遅相軸）は、好ましくは、その隣接する偏光子の吸収軸に平行して位置決めされる。正確に平行に位置決めすることにより最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。
【０１４８】
光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図１１（ＴＡＣあり）および図８（ＴＡＣを有していない固有のπＢＴＮ）のπＢＴＮコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。
【０１４９】
二軸性の位相子が偏光子とセルとの間ではなくアナライザとセルとの間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。もちろん、この場合、位相子の遅相軸は、偏光子ではなくアナライザの透過軸に平行に配向される。
【０１５０】
本発明によれば、Ｎｚと（ｎｘ−ｎｚ）．ｄの二つの領域は同一であり、第一の領域においては、Ｎｚは−∞〜０、（ｎｘ−ｎｚ）．ｄは−２５０ｎｍ〜０ｎｍであり、第二の領域においては、Ｎｚは０〜１、（ｎｘ−ｎｚ）．ｄは０ｎｍ〜３００ｎｍである。第一の領域で本発明による二軸性の位相子を使用することにより、コントラスト比およびカラーシフトは、ＴＡＣ層を有する場合（図１１）とＴＡＣ層を有していない場合（図８）の両方のπＢＴＮと比較して改善する。第二の領域で本発明による二軸性の位相子を使用することにより、コントラスト比およびカラーシフトは、ＴＡＣ層を有しているπＢＴＮ（図１１）と比較して改善するが、ＴＡＣ層を有していない固有のπＢＴＮ（図８）に対しては改善が得られなかった。Ｎｚ＜０であり、絶対値｜（ｎｘ−ｎｚ）．ｄ｜がＬＣセルのΔｎ・ｄの値（通常、２００ｎｍ〜２５０ｎｍ）以下の、第一の領域の位相子の場合に最良の補償が得られた。
【０１５１】
〈ＴＡＣ層を有していない透過型偏光子−一つの一軸性のプレートを使用しての補償〉
【０１５２】
【表７】
2008537175.tif 000013
【０１５３】
この例の光学スタックを上記の表６において説明している。提案される補償層は、基板面（Ｃ＋）に垂直な光軸を有する、（ｎｚ−ｎｘ）＝８０ｎｍの位相差である、一つの正の一軸性の位相子によって構成される。偏光子はＴＡＣ層を有していない透過型のものである。
【０１５４】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムが図３０に提供される（図３０ａはコントラストであり、図３０ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図８のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、３０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは１９から１２に低減される。したがって、コントラスト比およびカラーシフトは共に、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。正の一軸性の位相子が偏光子とセルとの間ではなくアナライザとセルとの間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。
【０１５５】
〈ＴＡＣ層を有していない透過型偏光子−一つの二軸層を使用しての補償〉
【０１５６】
【表８】
2008537175.tif 000014
【０１５７】
この例の光学スタックを上記の表７において説明している。本発明の補償層は、基板面に垂直なｎｚ軸を有し、Ｎｚ＝−２であり、（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ＝２７．５ｎｍである、一つの正の二軸性の位相子によって構成される。最適な補償のためには、ｎｘ軸（ｎｘ＞ｎｙ、遅相軸）は、好ましくは、その隣接する偏光子の吸収軸に平行に位置決めされる。正確に平行に位置決めすることにより最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。偏光子はＴＡＣ層を有していない透過型のものである。
【０１５８】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムが図３１に提供される（図３１ａはコントラストであり、図３１ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図８のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、３０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは１９から１１に低減される。したがって、コントラスト比およびカラーシフトは共に、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。二軸性の位相子が偏光子とセルとの間ではなくアナライザとセルとの間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。もちろん、この場合、位相子の遅相軸は、偏光子ではなくアナライザの透過軸に平行に配向される。
【０１５９】
一つのＴＡＣ層を有する反射型偏光子−一つの一軸性のプレートを使用しての補償
【０１６０】
【表９】
2008537175.tif 000015
【０１６１】
この例の光学スタックを上記の表８において説明している。この場合、補償プレートは正面アナライザと液晶との間に設けられる（図２１〜図２４に合致する）。提案される補償層は、基板面（Ｃ＋）に垂直な光軸を有し、（ｎｚ−ｎｘ）＝１３０ｎｍの位相差である、一つの正の一軸性の位相子によって構成される。正面偏光子はＴＡＣ層を有する透過型のものであり、背面偏光子はＴＡＣ層を有してない反射型のものである。
【０１６２】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムが図３２に提供される（図３２ａはコントラストであり、図３２ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図９のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、３０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。コントラスト比は、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。
【０１６３】
実施態様２：２πＢＴＮ  ＬＣセルの片側にある補償層
【０１６４】
〈二枚のＴＡＣ層を有する透過型偏光子−一つの一軸性のプレートを使用しての補償〉
表９および表１０に対応する実施態様は、補償プレートがセルの背面側に設けられ、正面側には設けられない図２１〜図２４の一般的な教示に合致する。
【０１６５】
【表１０】
2008537175.tif 000016
【０１６６】
この例の光学スタックを上記の表９において説明している。本発明の補償層は、基板（Ｃ＋）に垂直な光軸を有し、（ｎｚ−ｎｘ）・ｄ＝２５０ｎｍの位相差である、一つの正の一軸性の位相子によって構成される。二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１６７】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図３３に提供する（図３３ａはコントラストであり、図３３ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図１５（ＴＡＣを有していない）および図１６（ＴＡＣを有する）のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、２０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。
【０１６８】
このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは４５（ＴＡＣあり）から１３に低減される。したがって、コントラスト比およびカラーシフトは共に、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。正の一軸性の位相子が偏光子とＬＣ層との間ではなくアナライザとＬＣ層との間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。
【０１６９】
総補償複屈折は２５０ｎｍであり、これは二枚のＴＡＣ層を原因とする−１１０ｎｍ分よりも大きい。補償層はＴＡＣ層を補償するだけでなく、図１５のコノスコープダイアグラムに示されているような固有の２πＢＴＮ自体も補償する。
【０１７０】
〈二枚のＴＡＣ層を有する透過型偏光子−一つの二軸性のプレートを使用しての補償〉
【０１７１】
【表１１】
2008537175.tif 000017
【０１７２】
この例の光学スタックを上記の表１０において説明している。本発明の補償層は、Ｎｚ＝−２であり、（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ＝１１４ｎｍの位相差である、一つの正の二軸性の位相子によって構成される。最適な補償のためには、ｎｘ軸（ｎｘ＞ｎｙ、遅相軸）は、好ましくは、その隣接する偏光子の吸収軸に平行に位置決めされる。正確に平行に位置決めすることにより最良の結果が与えられるが、いくらかの許容差＋／−５°が許容可能である。偏光子はＴＡＣ層を有していない透過型のものである。
【０１７３】
二つの透過型偏光子の内側にある各ＴＡＣ基板の−５５ｎｍの位相差が考慮される。
【０１７４】
対応するコントラストおよびカラーシフトのコノスコープダイアグラムを図３４に提供する（図３４ａはコントラストであり、図３４ｂはカラーシフトである）。光学性能の改善を評価するには、これらのコノスコープダイアグラムを図１５（ＴＡＣを有していない）および図１６（ＴＡＣを有する）のコノスコープダイアグラムと比較する必要がある。１０のコントラストの等値線は、ここでは、その周縁が８０°の入射角に対応するダイアグラムの完全に外側にあり、３０のコントラスト比の等値線のみが周縁に見られる。このダイアグラムのどの場所でも生ずる最大カラーシフトは４５（ＴＡＣを有する）から１６に低減される。したがって、コントラスト比およびカラーシフトは共に、本発明による複屈折フィルムの使用により劇的に改善された。正の二軸性の位相子が偏光子とセルとの間ではなくアナライザとセルとの間に挿入される場合、コノスコープダイアグラムの単純な回転を除いて同一の結果が得られる。もちろん、この場合、位相子の遅相軸は、偏光子ではなくアナライザの透過軸に平行に配向される。
【０１７５】
位相差層は、ＴＡＣ層を補償するだけでなく、固有のＢＴＮディスプレイ自体と比較して（図１５参照）改善されたコントラスト比およびカラーシフトを有するＢＴＮディスプレイをもたらす。
【０１７６】
〈本発明の実験検証−透過型πＢＴＮセルが一つの正の一軸性の位相子によって補償される実施態様２の例〉
【０１７７】
図７ａに示される光学パラメータを有するπＢＴＮセルが、セルの外側に位置決めされ、それぞれＴＡＣ基板を有する偏光子によって実験的に実現された。測定されたコントラストのコノスコープダイアグラムを図３５に提供する。測定されたこのコノスコープダイアグラムは、図１１ａに示すシミュレーションにかなり類似する形状を有する。
【０１７８】
一つの正の一軸性の位相子（Ｃ＋）から成る補償層は、光軸が基板に垂直なホメオトロピック配向を有するネマチック液晶セルを使用して実現された。ネマチック液晶は正の光学異方性を有するため、この構成は正のＣプレートに光学的に同等である。セルギャップは１．２μｍであり、ＬＣ混合物は０．１７に等しいΔｎを有するため、このホメオトロピックセルの位相差は２００ｎｍであり、計算された最適値１８５ｎｍに非常に近い。
【０１７９】
このホメオトロピックセルは、屈折率整合流体を使用してπＢＴＮセルに光学的に結合され、偏光子は、図２４に示すように、一方がπＢＴＮセル側のガラス基板に、他方がホメオトロピックセル側のガラス基板にラミネートされる。図３６は、この二つのセル構成の測定されたコントラストのコノスコープダイアグラムを示す。図３５および図３６のコノスコープダイアグラムを比較すると、シミュレーションと一致して、Ｃ＋位相子を使用することによりコントラスト比が劇的に改善されたことが分かる。
【０１８０】
もちろん、本発明は上記例に限定されものではなく、添付の特許請求の範囲に従った任意の実施態様に拡張される。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】従来技術による二軸性の媒質の屈折率楕円体を示す図
【図２ａ】従来技術によるＣ＋プレートの一軸性のフィルムを示す図
【図２ｂ】従来技術によるＡ＋プレートの一軸性のフィルムを示す図
【図３】従来技術による市販の偏光子の構造を示す図
【図４】従来技術によるＢＴＮセル構造を示す図
【図５】ｘ'ｙ'ｚ'座標系の定義および従来技術によるこのようなＢＴＮセル構造の主な光学パラメータを示す図
【図６】従来技術によるπＢＴＮディスプレイの原理を示す図
【図７ａ】従来技術による透過型πＢＴＮディスプレイを示す図
【図７ｂ】従来技術による反射型πＢＴＮディスプレイを示す図
【図８ａ】図７ａに示す従来技術によるπＢＴＮディスプレイのコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図８ｂ】図７ａに示す従来技術によるπＢＴＮディスプレイのカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図９ａ】図７ｂに示す従来技術によるπＢＴＮディスプレイのコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図９ｂ】図７ｂに示す従来技術によるπＢＴＮディスプレイのカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１０ａ】従来技術による透過型πＢＴＮディスプレイを示す図
【図１０ｂ】従来技術による反射型πＢＴＮディスプレイを示す図
【図１１ａ】図１０ａに係るコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１１ｂ】図１０ａに係るカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１２ａ】図１０ｂに係るコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１２ｂ】図１０ｂに係るカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１３】従来技術による２πＢＴＮディスプレイの原理を示す図
【図１４】従来技術による透過型２πＢＴＮディスプレイの光学スタックの例を示す図
【図１５ａ】図１４に係るコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１５ｂ】図１４に係るカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１６ａ】二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む従来技術による２πＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１６ｂ】二枚のＴＡＣ偏光子基板を含む従来技術による２πＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図１７】本発明の原理を示す図
【図１８】本発明の第一の実施態様を示す図
【図１９】本発明の第一の実施態様の第一の変形例を示す図
【図２０】本発明の第一の実施態様の第二の変形例を示す図
【図２１】本発明の第二の実施態様の原理を示す図
【図２２】本発明の第二の実施態様の一例を示す図
【図２３】本発明の第二の実施態様の第一の変形例を示す図
【図２４】本発明の第二の実施態様の第二の変形例を示す図
【図２５ａ】本発明の表２に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２５ｂ】本発明の表２に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２６ａ】本発明の表３に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２６ｂ】本発明の表３に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２６ｂｉｓａ】本発明に係る一つの正の一軸性のフィルムを使用するタイプのコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２６ｂｉｓｂ】本発明に係る一つの正の一軸性のフィルムを使用するタイプのカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図２７ａ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−∞の場合を示す図
【図２７ｂ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−１０の場合を示す図
【図２７ｃ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−５の場合を示す図
【図２８ａ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−２の場合を示す図
【図２８ｂ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−１の場合を示す図
【図２８ｃ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝−０．５の場合を示す図
【図２９ａ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝０の場合を示す図
【図２９ｂ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝０．５の場合を示す図
【図２９ｃ】本発明の表４に係るπＢＴＮ透過型構成のＮｚ＝１の場合を示す図
【図３０ａ】本発明の表６に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３０ｂ】本発明の表６に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３１ａ】本発明の表７に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３１ｂ】本発明の表７に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３２ａ】本発明の表８に係るπＢＴＮ反射型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３２ｂ】本発明の表８に係るπＢＴＮ反射型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３３ａ】本発明の表９に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３３ｂ】本発明の表９に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３４ａ】本発明の表１０に係るπＢＴＮ透過型構成のコントラストのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３４ｂ】本発明の表１０に係るπＢＴＮ透過型構成のカラーシフトのコノスコープダイアグラムを示す図
【図３５】図７ａに示した光学パラメータと、図２４に記したガラス基板にラミネートされたＴＡＣ基板を有する偏光子を有する透過型πＢＴＮセルの実測コントラスト比のコノスコープダイアグラムを示す図
【図３６】図７ａに示された透過型πＢＴＮセルの実測コントラスト比のコノスコープダイアグラムを示す図
【符号の説明】
【０１８２】
１００  第一の偏光子
１１０  補償層
１２０  基板
１５０  液晶層
１８０  基板
１９０  補償層
２００  第二の偏光子
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２６ｂｉｓａ】
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【図２６ｂｉｓｂ】
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【図２７ａ】
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【図２７ｂ】
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【図２７ｃ】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２８ｃ】
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【図２９ａ】
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【図２９ｂ】
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【図２９ｃ】
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【図３０ａ】
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【図３０ｂ】
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【図３１ａ】
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【図３１ｂ】
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【図３２ａ】
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【図３２ｂ】
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【図３３ａ】
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【図３３ｂ】
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【図３４ａ】
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【図３４ｂ】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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