(57)【要約】基板上に配置した正の複屈折物質を含む特定配置の光学的異方性層を含んで成る、正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイのための光学補償フィルムであって、第１の光学的異方性層の光学軸が、１０°〜６０°の平均チルト角をもって第１の平面内で傾き、第２の光学的異方性層の光学軸が、０°〜３０°の平均チルト角をもって第２の平面内で傾き、そして第１の光学的異方性層の平均チルト角と第２の光学的異方性層の平均チルト角とが異なっており、そして第１及び第２の平面が、光学補償フィルムの平面に垂直であって、第１の平面と第２の平面との間の角度が９０±１０°であり、そして第１の光学的異方性層の（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1によって定義されるリターデーションが、６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、第２の光学的異方性層の該リターデーションが８５ｎｍ〜２１０ｍである光学補償フィルム。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置した正の複屈折物質を含む第１及び第２の光学的異方性層を含んで成る、正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイのための光学補償フィルムであって、
前記第１の光学的異方性層の光学軸が、１０°〜６０°の平均チルト角をもって第１の平面内で傾き、そして
前記第２の光学的異方性層の光学軸が、０°〜３０°の平均チルト角をもって第２の平面内で傾き、そして
前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角とが異なっており、そして
前記第１及び前記第２の平面が、前記光学補償フィルムの平面に垂直であって、前記第１の平面と前記第２の平面との間の角度が９０±１０°であり、そして
前記第１の光学的異方性層の（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1によって定義されるリターデーションが、６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層の（ｎｅ2−ｎｏ2）ｄ2によって定義されるリターデーションが８５ｎｍ〜２１０ｍであり、
ここで、ｎｅ1及びｎｏ1は、それぞれ前記第１の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折率及び常屈折率であり、ｎｅ2及びｎｏ2は、それぞれ前記第２の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折及び常屈折率であり、そしてｄ1及びｄ2は、それぞれ前記第１及び前記第２の光学的異方性層の厚さである、
光学補償フィルム。
【請求項２】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の両方が、１つの基板上に配置される、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項３】
前記第１の光学的異方性層が前記基板上に配置され、前記第２の光学的異方性層が前記第１の光学的異方性層上に配置される、請求項２に記載の光学補償フィルム。
【請求項４】
前記基板が負のＣプレートであり、前記基板の（ｎｅs−ｎｏs）ｄsによって定義される面外リターデーションが−２００ｎｍ〜−６０ｎｍであり、
ここで、ｎｅs及びｎｏsがそれぞれ前記基板の異常屈折率及び常屈折率であり、ｄsが前記基板の厚さである、
請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項５】
前記基板が関係（１）及び（２）、すなわち、
関係（１）
ｎｘs＞ｎｙs＞ｎｚs
関係（２）
（ｎｘs−ｎｙs）／（ｎｘs＋ｎｙs）≦０．０５
の両方を満足する二軸性プレートであり、
ここで、ｎｘsが前記基板の平面中の最大屈折率であり、ｎｙsがこれも前記基板の平面中の最小屈折率であり、ｎｚsが前記基板の厚さ方向の屈折率であり、そして
｛ｎｚs−（ｎｘs＋ｎｙs）／２｝によって定義される面外リターデーションが−２００ｎｍ〜−６０ｎｍである、
請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項６】
配向層が、前記第１の光学的異方性層の２つの面の少なくとも１つの上に配置される、請求項２に記載の光学補償フィルム。
【請求項７】
前記配向層が光配向法による方向付けを可能にするのに適した物質を含む、請求項６に記載の光学補償フィルム。
【請求項８】
前記配向層が機械的摩擦による方向付けを可能にするのに適した物質を含む、請求項６に記載の光学補償フィルム。
【請求項９】
前記第１または前記第２の光学的異方性層の少なくとも１つがポリマー液晶を含む、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１０】
前記第１の光学的異方性層の平均チルト角が１５°〜５０°であり、前記第２の光学的異方性層の平均チルト角が０°〜２０°である、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１１】
前記第１の光学的異方性層のリターデーションが７０ｎｍ〜１９０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層のリターデーションが８５ｎｍ〜１７０ｎｍである、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１２】
前記補償フィルムが２つのフィルムを積層することによって製造され、前記フィルムが各々基板上に配置された光学的異方性層を含んでなる、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１３】
前記２つのフィルムの前記光学的異方性層の表面の間で前記積層がなされる、請求項１２に記載の光学補償フィルム。
【請求項１４】
前記２つのフィルムの第１のフィルムの光学的異方性層の表面と前記２つのフィルムの第２のフィルムの表面との間で前記積層がなされる、請求項１２に記載の光学補償フィルム。
【請求項１５】
前記２つのフィルムの基板の面外リターデーションの合計が−２００ｎｍ〜−６０ｎｍである、請求項１２に記載の光学補償フィルム。
【請求項１６】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の少なくとも１方においてチルト角が変化する、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１７】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の少なくとも１方においてチルト角が一定である、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１８】
前記第１の光学的異方性層の光学軸の方位角が±１０°の範囲内で一定であり、前記第２の光学的異方性層の光学軸の方位角が±１０°の範囲内で一定である、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項１９】
ｎｅ1とｎｅ2とが実質的に同じであり、ｎｏ1とｎｏ2とが実質的に同じである、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項２０】
前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角との間の差が１０°より大きい、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項２１】
前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角との間の差が２５°より大きいが６０°以下である、請求項２０に記載の光学補償フィルム。
【請求項２２】
前記第１の平面が、前記補償フィルムに最も近い液晶セル面上の液晶の光学軸を含む、請求項１に記載の光学補償フィルム。
【請求項２３】
基板上に配置された正の複屈折物質を含む第１及び第２の光学的異方性層を含んで成る液晶ディスプレイのための光学補償フィルムであって、
前記第１の光学的異方性層の光学軸が１０°〜６０°の平均チルト角をもって第１の平面内で傾き、そして
前記第２の光学的異方性層の光学軸が０°〜３０°の平均チルト角をもって第２の平面内で傾き、そして
前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角との間の差が１０°より大きく、そして
前記第１及び前記第２の平面が前記光学補償フィルムの平面に垂直であり、そして
前記第１の平面と前記第２の平面との間の角度が９０±１０°であり、そして
前記第１の平面が最も近い液晶セル面上の液晶の光学軸を含む、
光学補償フィルム。
【請求項２４】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の両方が１つの基板上に配置される、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項２５】
前記第１の光学的異方性層が前記基板上に配置され、前記第２の光学的異方性層が前記第１の光学的異方性層上に配置される、請求項２４に記載の光学補償フィルム。
【請求項２６】
前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角との間の差が２５°より大きく６０°以下である、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項２７】
前記第１の層のリターデーション（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1が６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層の（ｎｅ2−ｎｏ2）ｄ2によって定義されるリターデーションが８５ｎｍ〜２１０ｎｍである、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項２８】
前記第１の光学的異方性層のリターデーションが７０ｎｍ〜１９０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層のリターデーションが８５ｎｍ〜１７０ｎｍである、請求項２７に記載の光学補償フィルム。
【請求項２９】
ｎｅ1とｎｅ2とが実質的に同じであり、ｎｏ1とｎｏ2とが実質的に同じである、請求項２７に記載の光学補償フィルム。
【請求項３０】
前記基板が負のＣプレートであり、前記基板の（ｎｅs−ｎｏs）ｄsによって定義される面外リターデーションが−２００ｎｍ〜−６０ｎｍであり、
ここでｎｅs及びｎｏsがそれぞれ前記基板の異常屈折率及び常屈折率であり、ｄsが前記基板の厚さである、
請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項３１】
前記基板が関係（１）及び（２）、すなわち、
関係（１）
ｎｘs＞ｎｙs＞ｎｚs
関係（２）
（ｎｘs−ｎｙs）／（ｎｘs＋ｎｙs）≦０．０５
の両方を満足する二軸性プレートであり、
ここで、ｎｘsが前記基板の平面中の最大屈折率であり、ｎｙsがこれも前記基板の平面中の最小屈折率であり、ｎｚsが前記基板の厚さ方向の屈折率であり、そして
｛ｎｚs−（ｎｘs＋ｎｙs）／２｝によって定義される面外リターデーションが−２００ｎｍ〜−６０ｎｍである、
請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項３２】
配向層が、前記第１の光学的異方性層の２つの面の少なくとも１つの上に配置される、請求項２４に記載の光学補償フィルム。
【請求項３３】
配向層が機械的摩擦による方向付けを可能にするのに適した物質を含む、請求項３２に記載の光学補償フィルム。
【請求項３４】
配向層が光配向法による方向付けを可能にするのに適した物質を含む、請求項３２に記載の光学補償フィルム。
【請求項３５】
前記補償フィルムが２つのフィルムを積層することによって製造され、前記２つのフィルムが各々基板上に配置された光学的異方性層を含んで成る、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項３６】
前記２つのフィルムの前記光学的異方性層の表面の間で前記積層がなされる、請求項３５に記載の光学補償フィルム。
【請求項３７】
前記２つのフィルムの第１のフィルムの光学的異方性層の表面と前記２つのフィルムの第２のフィルムの表面との間で前記積層がなされる、請求項３５に記載の光学補償フィルム。
【請求項３８】
前記フィルムの基板の面外リターデーションの合計が−２００ｎｍ〜−６０ｎｍである、請求項３５に記載の光学補償フィルム。
【請求項３９】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の少なくとも１方においてチルト角が変化する、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項４０】
前記第１及び前記第２の光学的異方性層の少なくとも１方においてチルト角が一定である、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項４１】
前記第１の光学的異方性層の光学軸の方位角が±１０°の範囲内で一定であり、前記第２の光学的異方性層の光学軸の方位角が±１０°の範囲内で一定である、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項４２】
前記第１または前記第２の光学的異方性層の少なくとも１つがポリマー液晶を含む、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項４３】
前記第１の平面が、前記補償フィルムに最も近い液晶セル面上の液晶の光学軸を含む、請求項２３に記載の光学補償フィルム。
【請求項４４】
ａ）ツイステッド・ネマティック液晶セルと、ｂ）少なくとも１つの偏光素子と、ｃ）請求項１に記載の光学補償フィルムとを含んで成るディスプレイ。
【請求項４５】
ａ）ツイステッド・ネマティック液晶セルと、ｂ）少なくとも１つの偏光素子と、ｃ）請求項４３に記載の光学補償フィルムとを含んで成るディスプレイ。
【請求項４６】
補償フィルムがツイステッド・ネマティック液晶セルの両方の面上に配置される、請求項４４に記載のディスプレイ。
【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、特に正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイに適用するため有用な光学補償フィルムに関する。これは、それぞれ規定された制限内のリターデーション値及び種々のチルト角を有する２つの層を含んで成る。
【背景技術】
【０００２】
以下の用語を以下のように定義する。
光軸とは、本明細書では、伝播光が複屈折に遭わない方向を指す。
Ａ−プレート、Ｃ−プレート及びＯ−プレートとは、本明細書では、それぞれ光軸がプレートの平面内にあるプレート、光軸がプレートに垂直なプレート、そして光軸がプレートの平面に対して傾いているプレートである。
【０００３】
偏光子及び検光子とは、本明細書では、電磁波を偏光させる素子を指す。しかし、光源に近いものを偏光子と呼び視認者に近いものを検光子と呼ぶ。偏光素子という用語は本明細書では、偏光子と検光子の両方を指す。
【０００４】
観察方向とは、本明細書では、液晶ディスプレイ１０１を基準として図１に示すような１組の極視野角αと方位視野角βとして定義する。極視野角αはディスプレイの垂直方向１０３から測定し、方位視野角βはディスプレイ表面１０７の平面中の適当な基準方向１０５とディスプレイ表面１０７への矢印１０９の投影１０８との間に広がる。コントラスト比、色及び輝度といった様々なディスプレイ画像特性は角度α及びβの関数である。
【０００５】
方位角φ及びチルト角θとは、本明細書では、光軸の方向を指定するために使用する。偏光子と検光子の透過軸については、チルト角θはゼロなので、方位角φだけを使用する。図２は、ｘ−ｙ−ｚ座標系２０３を基準として光軸２０１の方向を指定する方位角φとチルト角θの定義を示す。ｘ−ｙ平面はディスプレイ表面１０７に平行であり、ｚ軸はディスプレイの垂直方向１０３に平行である。方位角φはｘ軸とｘ−ｙ平面への光軸２０１の投影との間の角度である。チルト角θは光軸２０１とｘ−ｙ平面との間の角度である。
【０００６】
オン（オフ）状態とは、本明細書では、液晶ディスプレイ１０１に電界が印加された（されない）状態を指す。
【０００７】
等コントラストグラフとは、本明細書では、異なる観察方向からのコントラスト比の変化を示す。コントラスト比が一定（１０、５０及び１００等）の等コントラスト曲線を極形式でグラフ化する。同心円は極視野角α＝２０°、４０°、６０°及び８０°（最外周の円）に対応し、放射状の曲線は方位視野角β＝０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°及び３１５°を示す。例えば、コントラスト比１０の等コントラスト曲線で囲まれた範囲はコントラスト比１０以上の視野角範囲である。
【０００８】
積層とは、本明細書では、２つかそれ以上のフィルムを結合することによって１枚のフィルムを製造する方法を意味する。
正常モードツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイとは、本明細書では、セル表面３１１（または３１２）のところで隣接する偏光素子３０７（または３０９）の透過軸方向に実質的に垂直な液晶光軸の方向を有するツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイを意味する。
【０００９】
液晶は電子ディスプレイのため広く使用されている。こうしたディスプレイシステムでは、液晶セルは通常１対の偏光子と検光子との間に位置している。偏光子によって偏光された入射光は液晶セルを通過し、セルへの電圧の印加によって変化し得る液晶の分子方向によって影響される。変化した光は検光子に入る。この原理を利用することによって、周辺光を含む外部光源からの光の透過を制御できる。この制御を達成するために必要なエネルギーは一般に、陰極線管（ＣＲＴ）のような他の種類のディスプレイで使用される発光物質のために必要なエネルギーよりはるかに小さい。従って、液晶技術は、軽量、低消費電力及び長動作寿命を重要な特徴とするデジタル時計、計算機、ポータブルコンピュータ、電子ゲーム（これらに限定されない）を含む多数の電子画像装置のために使用されている。
【００１０】
コントラスト、色再現、及び安定なグレースケール強度は、液晶技術を利用する電子ディスプレイの重要な品質属性である。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のコントラストを制限する第１の要因は、暗または「黒」のピクセル状態にある液晶素子またはセルを通じて光が「漏れる」傾向である。さらに、液晶ディスプレイの漏れ及びひいてはコントラストは、ディスプレイ画面を見る方向にも依存する。通常、最適なコントラストはディスプレイの垂直入射角（α＝０°）を中心とする狭い視野角範囲内だけで見られ、極視野角αが増大するに連れて急速に低下する。カラーディスプレイでは、漏れの問題はコントラストを劣化させるだけでなく、色再現の劣化を伴う色または色相のずれをもたらす。
【００１１】
ＬＣＤはデスクトップコンピュータ及び他の事務用または家庭用電化製品のモニタとして急速にＣＲＴに取って換わってきている。大型画面サイズのＬＣＤテレビモニタの数が近い将来急激に増加することも予想されている。しかし、発色、コントラストの劣化、及び明るさの反転といった視野角に依存する問題が解決されないならば、従来のＣＲＴの代替品としてのＬＣＤの応用は制限されるだろう。
【００１２】
様々なＬＣＤモードの中で、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）ＬＣＤは最も普及したものの１つである。図３Ａは、ＴＮ−ＬＣＤ３１３の概略図である。液晶セル３０１は偏光子３０３と検光子３０５との間に位置している。それらの透過軸３０７、３０９は交差しており、このことは、偏光子と検光子の透過（また同様に吸収）軸は９０±１０°の角度を形成することを意味している。液晶セルの内部では、液晶の光軸はセル厚さ方向にかけてオフ状態で９０°の方位回転を示す。図３Ａでは、セル表面での液晶光軸３１１、３１２の方向を先が一つの矢印で示す。表面では、液晶光軸３１１、３１２はセル表面を基準として小さなチルト角θsを有し、逆ねじれを防止している。すなわち、傾きはセル厚さ方向で液晶光軸の方位回転の向き（時計回りまたは反時計回り）に一致している。偏光子３０３の透過軸３０７と最も近いセル表面上の液晶の光軸３１１との間の方位角は９０°である。同じ関係は検光子３０５の透過軸３０９とセル表面の液晶光軸３１２にも言える。偏光していない入射光は偏光子３０３によって線偏光し、その偏光の平面は液晶セル３０１を通りながら９０°回転する。セル３０１からの出射光の偏光の平面は検光子３０５の透過軸３０９に平行であり、検光子３０５を通じて透過する。十分に高い電圧が印加されると、液晶は境界プレートのすぐ近くを除いてセル平面に垂直になる。このオン状態では入射偏光光は本質的に複屈折に遭わず、検光子によって阻止される。セル表面の液晶光軸と偏光素子の透過軸との間の角関係と組み合わされたこの明るいオフ状態と暗いオン状態のモードを正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイ（ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ）と呼ぶ。他方、偏光要素の透過軸が最も近いセル表面の液晶光軸に平行であれば、対応するディスプレイを異常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイ（ＥモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ）と呼ぶ。ノーマリホワイト液晶ディスプレイの現在の用途の大部分はＯモードのものである。
【００１３】
ディスプレイの垂直観察方向（α＝０°）では、オン状態とオフ状態との間で高いコントラストが得られる。しかし、ディスプレイを斜めの方向から見ると、伝播光はオン状態で複屈折に遭遇するので、検光子によって完全には阻止されない。ディスプレイ３１３の等コントラストグラフを図３Ｂに示す。曲線３１５、３１７、３１９はそれぞれコントラスト比１０、５０及び１００についての等コントラスト曲線である。偏光子３０３の透過軸３０７に対して４５°になるよう選択した（すなわち、β＝４５°、２２５°の曲線が３０７に対応する）基準方向１０５（図１に示す）から方位角βを測定する。ディスプレイは、多くの用途で必要とされる範囲のコントラスト比１０以上を維持することができない。等コントラスト曲線１０で囲まれた範囲３１５は小さく、コントラスト比１０以上の視野角範囲は制限される。等コントラスト曲線１０は水平観察方向（β＝０°、１８０°）に対してα＝４３°を通る。垂直方向では、β＝９０°、２７０°に対してそれぞれα＝３０°、８０°である。曲線３１５の外の視野角範囲内では、オン状態とオフ状態との間のコントラスト比は１０未満となる。
【００１４】
ＴＮ−ＬＣＤの視野角特性を改善する一般的な方法の１つは補償フィルムを使用することである。場合によっては、補償フィルムは基板上に付着された光学的異方性層からなる。基板はトリアセチルセルロースのような可撓性フィルムでもよく、ガラスのような剛体でもよい。光学的異方性層は一般に液晶ポリマーから製造する。液晶ポリマーの光軸を望ましい方向に配向させる（異方性層をＡ、ＣまたはＯプレートとして作成する）必要があるため、光学異方性層と基板との間、または２つの光学的異方性層の間に配向層を付着させることが多い。異方性層の厚さはその構成物質の特性とそれを適用するＬＣＤに依存する。補償フィルムは通常液晶セルと偏光子との間のどこにでも挿入される。補償フィルムの機能は、一般に、伝播光が液晶セルを通過する時に経験するリターデーションを解除することである。ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤのオン状態で補償フィルムを使用することによって、斜めに伝播する光が経験する複屈折はフィルムによって打ち消される。これによって均一な暗状態が得られ、視野角特性が改善される。
【００１５】
様々な補償方法が示唆されている。米国特許第５，６１９，３５２号はＯプレートの組み合わせての使用を開示する。基本的な考え方は、オン状態の液晶セルと同様または相補的な光学的対称性を有するＯプレートを重ねることによってＴＮ−ＬＣＤのオン状態を補償することである。これは、セルの境界プレートに近い２つの領域とセル中央セクションという３つの代表的な部分によってＴＮ−ＬＣＤのオン状態に近似することによってなされた。セルの中央では、液晶光軸はセル平面に実質的に垂直であり、液晶光軸の方位角は大きく変化する。境界プレートの近くでは、液晶光軸の傾きは小さく方位角は実質的に一定である。以前の補償技術と比較して、グレースケールの安定性と視野角特性が改善されている。
【００１６】
欧州特許出願公開第１１４３２７１号は２層のＯプレートを含んで成る補償フィルムを開示する。光軸のチルト角は、第１のＯプレートではフィルム厚さ方向に連続的または段階的に増大し、第２のＯプレートでは連続的または段階的に減少する。こうした２つのＯプレートを、負のＣプレート特性を備えた基板または負のＣプレートに近い光学特性を有する二軸性プレートの上に配置する。負のＣプレートでは、常屈折率は異常屈折率より大きく、光軸はプレートに垂直である。液晶セルの１つの面でこのフィルムを使用する。２つのＯプレートの平均チルト角は異なる値であると仮定する。例えば、例８及び１６は、それぞれ平均チルト角４２°と３１°、及び２０°と８９°の組み合わせを使用する。
【００１７】
また、ヴァン・デ・ヴィッテ（Ｖａｎ  ｄｅ  Ｗｉｔｔｅ）他もＷＯ９７／４４４０９号で、２つのＯプレートの組み合わせを使用してツイステッド・ネマティックディスプレイを補償することを開示する。補償フィルムを液晶セルの両面に適用している。この場合も、２つのＯプレートは、例えば４０°と５０°といった異なるチルト角を有してもよい。チルト角は好適には１０°より大きいが７０°以下である。
【００１８】
欧州特許第０８５４３７６号は、ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤを補償するハイブリッド配向フィルムの使用を開示する。図４Ａは、２つのハイブリッド配光補償フィルム４０７、４１５が液晶セル４０９に隣接して配置されたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ４２１を示す。ハイブリッド配光フィルム４０７、４１５では、光軸４２３、４２４は、方位角を一定に保ちつつ、チルト角をフィルム厚さ方向に徐々に変化させる。チルト角は数度から８０°まで変化し、平均チルト角は約４０°である。補償フィルムの光軸と最も近いセル表面の液晶光軸４１１、４１３との間の方位角が９０°になるように、１対のハイブリッド配向フィルム４０７、４１５を配置する。検光子４０１と偏光子４１７との間の透過軸４０３、４１９の方位角はそれぞれ補償フィルム４０７、４１５の光軸４２３、４２４のものに等しい。補償フィルム４０７、４１５の厚さは０．４２μｍであり、位相リターデーション値は１００ｎｍである。負のＣプレート４０５はトリアセチルセルロース基板の光学特性を表す。負のＣプレート特性を備えた基板４０５のリターデーションＲsubは、ｎｅs及びｎｏsがそれぞれ異常屈折率及び常屈折率であり、ｄsが基板の厚さである時Ｒsub＝（ｎｅs−ｎｏs）ｄsによって定義され、−６０ｎｍである。図４Ｂは、ディスプレイ４２１の等コントラストグラフを示す。曲線４２７、４２９及び４３１はそれぞれコントラスト比１０、５０及び１００の等コントラスト曲線である。水平視野角方向（β＝０°及び１８０°）におけるグレースケール反転（図９、欧州特許０８５４３７６号の図１０と比較して）は改善されているが、等コントラストグラフの改善は補償していないディスプレイ３１３と比較して限定されている。
【００１９】
同時係属米国特許出願第１０／３１８，７７３号で開示される補償フィルムは、どちらも規定された制限内の異なるリターデーション値と異なるチルト角を有する２つの層を使用する。これはＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの視野角を大きく改善した。しかし、この出願で開示された補償フィルムの用途はＥモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤに制限されている。ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤに適用する場合、フィルムが与える視野角特性は不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
Ｏプレートを使用する従来技術の補償子は、ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤのオン状態における光の漏れを減少させることによって視野角特性を改善した。しかし、視野角特性はまだ不十分である。例えば、図４Ａに示す従来技術のディスプレイ４２１では、コントラスト比１０以下の大きな視野角範囲（すなわち、図４Ａに示す従来技術のディスプレイ４２１の図４Ｂに示す等コントラストグラフの等コントラスト曲線１０、４２７の外の範囲）が残っている。この視野角特性を有するディスプレイは、ＬＣＤ−ＴＶまたは航空電子装置ディスプレイのような大きな視野角範囲を必要とする用途には適用できないことは疑いない。また、従来技術はパラメータのシステマティックな最適化、例えば基板の光学特性に伴うリターデーションとチルト角の組み合わせに着目していない。従って、ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤのための機能補償フィルムを提供するパラメータの範囲は限定されている。従って、ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤのための従来技術の補償フィルムを備えたディスプレイより広い視野角範囲を得るため、極めて高いコントラストを提供する新しい補償フィルムに対する強い必要が存在する。また、柔軟な製造条件につながる補償フィルムのより広い範囲のパラメータを有する必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、基板上に配置した正の複屈折物質を含む第１及び第２の光学的異方性層を含んで成る、正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイのための光学補償フィルムであって、前記第１の光学的異方性層の光学軸が、１０°〜６０°の平均チルト角をもって第１の平面内で傾き、そして前記第２の光学的異方性層の光学軸が、０°〜３０°の平均チルト角をもって第２の平面内で傾き、そして前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の前記平均チルト角とが異なっており、そして前記第１及び前記第２の平面が、前記光学補償フィルムの平面に垂直であって、前記第１の平面と前記第２の平面との間の角度が９０±１０°であり、そして前記第１の光学的異方性層の（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1によって定義されるリターデーションが、６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層の（ｎｅ2−ｎｏ2）ｄ2によって定義されるリターデーションが８５ｎｍ〜２１０ｍであり、ここで、ｎｅ1及びｎｏ1は、それぞれ前記第１の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折率及び常屈折率であり、ｎｅ2及びｎｏ2は、それぞれ前記第２の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折及び常屈折率であり、そしてｄ1及びｄ2は、それぞれ前記第１及び前記第２の光学的異方性層の厚さである、光学補償フィルムを提供する。
【００２２】
この補償フィルムは、改善された視野角特性を得るため正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイと共に使用することができる。また、本発明は、本発明のフィルムを組み込んだディスプレイを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本明細書は本発明の主題を特に指摘し明確に請求する請求項を持って結論とするが、本発明は添付の図面と共になされる以下の説明からよりよく理解されるであろう。
【００２４】
ここで、本発明の様々な要素に符号を与え、当業者が本発明を製作し使用することが可能なように本発明を検討するのに図面を参照する。特に図示し説明しない要素は当業者に周知の様々な形態をとり得ることが理解されるだろう。
【００２５】
本発明の正常モードノーマリホワイトツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイのための光学補償フィルムは、基板上に配置した正の複屈折物質を含む第１及び第２の光学的異方性層を備え、前記第１の光学的異方性層の光軸が１０°〜６０°の平均チルト角をもって第１の平面内で傾き、前記第２の光学的異方性層の光軸が０°〜３０°の平均チルト角をもって第２の平面内で傾き、前記第１の光学的異方性層の前記平均チルト角と前記第２の光学的異方性層の平均チルト角とが異なっており、前記第１及び前記第２の平面が前記光学補償フィルムの平面に垂直で前記第１及び前記第２の平面の間の角度が９０±１０°であり、ｎｅ1及びｎｏ1がそれぞれ前記第１の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折率及び常屈折率であり、ｎｅ2及びｎｏ2がそれぞれ前記第２の光学的異方性層の前記正の複屈折物質の異常屈折率及び常屈折率であり、ｄ1及びｄ2がそれぞれ前記第１及び前記第２の光学的異方性層の厚さである場合に、前記第１の光学的異方性層の（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1によって定義されるリターデーションが６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、前記第２の光学的異方性層の（ｎｅ2−ｎｏ2）ｄ2によって定義されるリターデーションが８５ｎｍ〜２１０ｎｍである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図５Ａは、フィルム平面に垂直な平面中で傾く光軸によって方向付けられた正の複屈折物質を含む、光学補償フィルムの立面図を示す。２つの複屈折物質層または光学的異方性層５０１、５０３を、フィルム平面に平行な基板５０９上に配置する。第１の層５０１と第２の層５０３とは光軸内で異なる平均チルト角を有する。平均チルト角θavは、光学的異方性層の厚さ全体にわたるチルト角の平均であり、θ（ｚ）が光学的異方性層５０１、５０３の厚さ方向で測定した高さｚでのチルト角であり、厚さをｄとすると
【００２７】
【数１】
2006523864.tif 000003
【００２８】
である。チルト角が異方性層の厚さ方向を通じて一定であれば、すなわちθ（ｚ）＝θ（ｃ）であれば、θav＝θCである。チルト角が光学的異方性層の厚さ方向を通じて直線的に変化するならば、θavはｚ＝０及びｚ＝ｄでチルト角の平均に等しくなるので、θav＝｛θ（ｚ＝０）＋θ（ｚ＝ｄ）｝／２である。光学的異方性層のリターデーションは、ｎｅ及びｎｏがそれぞれ正の複屈折物質の異常屈折率及び常屈折率であり、ｄが複屈折物質層または光学的異方性層の厚さである場合、波長５５０ｎｍでの（ｎｅ−ｎｏ）ｄによって定義する。すなわち、同じリターデーションを備えた２つの異方性層の厚さは、複屈折（ｎｅ−ｎｏ）が同じであるならば等しいはずである。２つの光学的異方性層が異なる正の異方性物質を含む場合がある。すなわち、第１の光学的異方性層はｎｅ1及びｎｏ1の正の複屈折物質を含み、第２の光学的異方性層はｎｅ2及びｎｏ2の正の複屈折物質を含む。
【００２９】
当業技術分野で周知のように、光学物質は３つまでの異なる主要な屈折率を有してもよく、これらの屈折率の関係に基づいて等方性または異方性の何れかに分類できる。３つの主要な屈折率が全て等しい場合、その物質は等方性であると言われる。異方性である場合、その物質は一軸性または二軸性となることができる。２つの主要な屈折率が等しければ、その物質は一軸性と呼ばれる。一軸物質は、ｎｏと呼ばれる常屈折率と異常屈折率ｎｅ及びその光軸、ｎｅの軸の方向を記述する２つの角度を有するものとして一意に特徴付けられる。ｎｅがｎｏより大きい場合、その一軸物質は正の複屈折である。ｎｅがｎｏより小さい場合、その一軸物質は負の複屈折である。複屈折挙動を制御することは光学フィルムの製造及び適用において特に有用である。３つの屈折率が全て異なっている場合、その物質は二軸性であると言われ、その主要な屈折率ｎｘ0、ｎｙ0、ｎｚ0と３つの方向角によって一意に指定される。二軸物質の中には弱い二軸性を示すものがあるが、これは３つの主要な屈折率のうち２つが非常に近いことを意味し、一軸物質の常屈折率に等しいと考えられることが多い。以下、「光学的異方性層」という用語は複屈折物質層を指すために使用する。
【００３０】
基板５０９は機械的支持体として機能し、一定の光学特性を有する。基板のための物質はポリマーまたは他の光学的に透明な物質となることができる。基板は、製造処理及び実際の使用のため十分な強度を有する限り軟質形態または剛体の形態を取ってもよい。必要に応じて、基板は負のＣプレート、すなわち、ｎｅs及びｎｏsがそれぞれ基板の異常屈折率及び常屈折率である場合に、ｎｅs＜ｎｏsの関係を有するＣプレートの特性を有する。波長５５０ｎｍ、厚さｄsで規定される基板の面外リターデーションＲsub＝（ｎｅs−ｎｏs）ｄsは好適には−２００ｎｍ〜−６０ｎｍの範囲内である。また、二軸光学特性を備えた基板を使用してもよい。この場合、ｎｘsが基板の平面中の最大屈折率、ｎｙsがやはり基板の平面中の最小屈折率であり、ｎｚsが基板の厚さ方向の屈折率である場合、基板の光学特性を３つの独立した屈折率ｎｘs、ｎｙs、及びｎｚsによって規定する。基板として使用する二軸プレートについて、ｎｘsとｎｙsとの間の差は小さく、すなわち（ｎｘs−ｎｙs）／（ｎｘs＋ｎｙs）≦０．０５であり、ｎｘs＜ｎｙs＜ｎｚsという関係が満たされる。この場合、面外リターデーションＲｓｕｂは、波長５５０ｎｍのところで、Ｒsub＝｛ｎｚs−（ｎｘs＋ｎｙs）／２｝と定義される。基板はＲsubの十分な負の値を達成するため多数の層または塗膜を含んで成ることができる。例えば、１枚のポリマーフィルムがＲsub＝−６０ｎｍを示すとすると、２枚の同じフィルムを積層することによってＲsub＝−１２０ｎｍが得られる。また、必要な場合、Ｒsubの不十分な負の値を有するフィルムを有機または無機化合物の層によって被覆してもよい。当業者に周知のように、ポリイミドまたはディスコティック液晶化合物のような特定のポリマーの層はＲsubの高い負の値を与える。必要に応じて、Ｒsubの十分な負の値を有する層（複数または単数）によって被覆または積層する場合、ガラスまたは何らかのポリマーフィルムといった等方性物質を基板としてもよい。
【００３１】
配向層５０５、５０７は、第１及び第２の光学的異方性層５０１、５０３の光軸の所定の方位角φ及びチルト角θを強化する。通常の場合、配向層の表面を機械的にラビングすることによって配向方向を発生させる。一般に、配向層はポリビニルアルコールまたはポリイミドといったポリマー物質を含む。ラビング速度、ラビングする圧力及び他の制御可能なパラメータを変化させることによって、第１及び第２の光学的異方性層５０１、５０３に所定の角度の光軸を発生することができる。また、所定の方向の光軸を発生させる配向層の電磁放射、即ち光配向法も知られている。この場合、光学的異方性層における光軸の方向は、配向層に含まれる物質、露光量、放射の波長、配向層の厚さ及び他の制御可能なパラメータによって制御される。この配向層は放射線の波長の影響を受けやすいものである必要がある。通常、シンナメート基のような紫外線感受性官能基を含むポリマー配向層に対しては紫外線領域の照射を使用する。
【００３２】
図５Ｂは、補償フィルムの別の構成５１５を示す。光学的異方性層５０１、５０３を、互いに同一のものでもよく同一でなくてもよい２つの基板５０９、５１１の間に挟む。配向層は５０５及び５０７である。この事例は、２つの別個の基板上に配置した２つの別個の光学的異方性層を積層することによって補償フィルムを製造する場合が発生し得る。積層界面は２つの異方性層５０１、５０３の間に位置する。補償フィルム５１７の他の可能な積層の事例を図５Ｃに示す。ここでは積層界面は光学的異方性層５０１と基板５１１の間に位置する。２つの基板のリターデーション（５０９に対するＲsub1及び５１１に対するＲsub2）の合計Ｒsub1＋Ｒsub2＝Ｒsubは、好適には、−２００ｎｍ〜−６０ｎｍの範囲内である。基板の面上に２つのフィルムを積層すること、すなわち積層界面を２つの基板面の間に配置することも可能である。
【００３３】
図５Ｄに示すように、配向層５０５、５０７のない補償フィルム５１９も可能である。光学的異方性層５０１、５０３の光軸方向は、電界、磁界または剪断流力といった外力によって制御する。そして、光軸方向は、例えば、外部場を印加しつつ光学的異方性層を重合または急冷することによって固定する。また、当業技術分野で周知のように、ある方法と条件によって無機化合物の層を付着させると望ましい方向の光軸とリターデーションが得られる。
【００３４】
光学的異方性層は屈折率、リターデーション（また同様に厚さ）及び光軸方向によって特徴付けられる。光軸方向はそのチルト角θ及び方位角φによって規定される。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、フィルム５００の構造の概略を示す。第１の光学的異方性層６０１の光軸は第１の平面６０８中で傾き、第２の光学的異方性層６０３の光軸は第２の平面６０７中で傾いている。第１の平面６０８と第２の平面６０７はどちらもフィルム平面または基板６０９に垂直である。第１の平面６０８と第２の平面６０７との間に形成される角度は９０±１０°である。補償フィルムを偏光素子と液晶セルとの間に配置する場合、第１の平面は好適には、補償フィルムに最も近いセル面上の液晶の光軸を含む。２つの光学的異方性層６０１、６０３を配向層６０５の上に付着させる。基板６０９は構造全体を支持すると共に補償フィルムに必要な光学特性を与える。矢印は光学的異方性層中の光軸の方向を示す。光学的異方性層中の光軸は液晶セル平面と基板６０９の平面に垂直な平面内で傾いている。チルト角θはθC1及びθC2（図６Ａ及び図６Ｃ）で一定でもよく、θV1からθV2まで、またはθV3からθV4まで（図６Ｂ）まで光学的異方性層の厚さ方向に変化してもよい。変化する場合、全体の傾きプロファイルθ（ｚ）の代わりに平均チルト角
【００３５】
【数２】
2006523864.tif 000004
【００３６】
を使用して光学的異方性層内のチルト角を指定する。一定の傾きθCを有する光学的異方性層とθav＝θCを有する変化する傾きを備えた光学的異方性層からは同等の光学特性が得られる。
【００３７】
図５Ａ〜図６Ｃに示す同様の構造を有する補償フィルムは周知であるが、本発明の補償フィルム５００は、以下与える特定の範囲内にある、２つの光学的異方性層間の、リターデーション値及び光軸の異なるチルト角の組み合わせを有する。この所定の範囲内の傾きとリターデーションの組み合わせは、ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤのはるかに改善された視野角特性を提供する。図６Ａ及び図６Ｃに示す一定のチルト角の場合、第１の光学的異方性層６０１のチルト角θC1は好適には１０°≦θC1≦６０°の範囲内であり、より好適には１５°≦θC1≦５０°の範囲内である。他方、第２の光学的異方性層６０３のチルト角θC2は好適には０°≦θC2≦３０°の範囲内であり、より好適には０°≦θC2≦２０°の範囲内である。図６Ｂに示すように変化するチルト角の場合、第１の層６０１のチルト角の平均θav1は好適には１０°≦θav1≦６０°の範囲内であり、より好適には１５°≦θav1≦５０°の範囲内である。第２の光学的異方性層６０３については、平均チルト角θav2は０°≦θav2≦３０°であり、より好適には０°≦θav2≦２０°である。チルト角θC1とθC2（また同様にθav1とθav2）は異なる値であると仮定する。好適には、二つの角度の差θC1−θC2（また同様にθav1−θav2）は１０°より大きいが６０°以下である。第１の光学的異方性層６０１の変化する傾き及び第２の光学的異方性層６０３の一定の傾きといった様々な組み合わせも同様に補償フィルムとして機能し得る。図６Ａ及び図６Ｂに示すフィルムは左向きであるが、これは矢印６１３が示す厚さが増大する方向をたどると光軸６０１が光軸６０３に対して反時計回りに回転することを意味する。図６Ｃに示すような厚さ方向に反時計回りに回転する場合、右向きねじれと呼ばれる。矢印６１３が示す厚さが増大する方向で、光軸６０１は６０３に対して反時計回りに回転する。補償フィルムの左右像（handedness）と液晶セルの左右像とは同じであるのが好ましい。
【００３８】
第１の光学的異方性層のリターデーションＲ1は、ｄ1が第１の光学的異方性層の厚さである時、（ｎｅ1−ｎｏ1）ｄ1として定義する。第２の光学的異方性層のリターデーションＲ2は同様に、（ｎｅ2−ｎｏ2）ｄ2として定義する。Ｒ1の値は６０ｎｍ≦Ｒ1≦２２０ｎｍの範囲内であり、Ｒ2は８５ｎｍ≦Ｒ2≦２１０ｎｍの範囲内である。所定のＲsubに対して、第１及び第２の光学的異方性層６０１及び６０３のリターデーションの値Ｒ1及びＲ2は互いに依存し、また２つの層６０１及び６０３の間の角度θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）の組み合わせに依存する。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅ及び図７Ｆは、表１に表すチルト角とＲsubの所定の組み合わせにおけるＲ1及びＲ2の好適な値の範囲を示す。
【００３９】
【表１】
2006523864.tif 000005
【００４０】
影付き範囲内にあるＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°のところで同時に極視野角α＝６０°もしくはそれ以上まで延びる。
【００４１】
図８Ａは、本発明による補償フィルム５００を備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ８５１の概略図である。光学的異方性層８０１及び８０３（それぞれ、図６Ａ及び図６Ｂの層６０１、６０３に対応する）は基板８２９上に独立して配置されることを示す。配向層は図８Ａでは図示されていない。ＴＮ液晶セル８０９は２対の光学的異方性層８０３の間に配置する。矢印８１９はセル表面での液晶光軸の方向を示す。光学的異方性層８０１及び８０３の光軸の方向はそれぞれ矢印８１１及び８１３によって示す。図面中、第１及び第２の光学的異方性層８０１及び８０３内の光軸のチルト角は定数θC1＝４０°及びθC2＝１０°として示す。しかし、上記で言及したように、それらは変化するチルト角θav1＝θC1＝４０°及びθav2＝θC2＝１０°を有する異方性層によって置き換えてもよい。リターデーションは層８０１においてＲ1＝１４０ｎｍであり、層８０３においてＲ2＝１２０ｎｍである。基板８２９はリターデーション（ｎｅs−ｎｏs）ｄs＝−１２０ｎｍを有する負のＣプレートである。二方向矢印８２３、８２５は、それぞれ４５°（または２２５°）及び１３５°（または３１５°）の方位角φを有する偏光子８３１と検光子８３の透過軸を示す。偏光素子の透過軸と最も近いセル表面上の液晶から偏光素子への光軸との間の方位角は９０°である。すなわち、ディスプレイ８５１はＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤである。光軸と透過軸の方位角を括弧内に示す。第１の異方性層８０１の光軸８１１は、最も近いセル表面上の液晶の光軸を含む平面中で傾いている。また、図５Ｂのような構造を備えた補償フィルム５１５を使用してもよい。対応するディスプレイ８５５を図８Ｃに示す。このディスプレイでは、チルト角はθav1＝θC1＝４０°及びθav2＝θC2＝０°となるようなものであり、層８０１に対する位相リターデーション値Ｒ1は１４０ｎｍであり、８０３に対するＲ2は１２０ｎｍに設定する。第２の異方性層８０３と液晶セル８０９との間に追加の基板層８５３が存在する。基板８２９及び８５３のリターデーションはそれぞれＲsub1＝−６０ｎｍ及びＲsub2＝−６０ｎｍであり、すなわちＲsub＝−１２０ｎｍである。
【００４２】
図８Ｂ及び図８Ｄは、それぞれ図８Ａ及び図８Ｃに示すディスプレイ８５１及び８５５の等コントラストグラフである。曲線８３５、８３７及び８３９はそれぞれコントラスト比１０、５０及び１００の等コントラスト曲線である。
【００４３】
比較のため、図４Ｂは、ハイブリッド配向４０７、４１５を備えた光学的異方性層が、平均チルト角θ＝４０°、厚さ０．４２μｍ及びＲｓｕｂ＝−６０ｎｍを有する基板に伴う位相リターデーション値１００ｎｍを有する従来技術の補償フィルムを備えたディスプレイ４２１（図４Ａに示す）の等コントラストグラフを示す。曲線４２７、４２９、４３１はそれぞれコントラスト比１０、５０及び１００の等コントラスト曲線である。
【００４４】
図８Ｂ及び図８Ｄの両方で、等コントラスト曲線１０、８３５によって囲まれた範囲が図４Ｂに示す等コントラストグラフの曲線４２７による対応部分よりはるかに広いことが見られる。ディスプレイ８５１は広い視野角範囲で５０より高いコントラスト比を有する。ディスプレイ８５５は、従来技術のディスプレイ４２１と比較してコントラスト比１０以上を備えたはるかに広い視野角範囲を達成した。他方、従来技術のディスプレイ４２１は図４Ｂに示す等コントラストグラフで等コントラスト曲線１０の外側に位置するコントラストが１０未満の大きな視野角部分を有する。
【００４５】
表２は、図４Ａの従来技術のディスプレイ４２１（従来技術ディスプレイ）、及び図８Ａのディスプレイ８５１の個々のコントラスト比（５０、１００及び２００）に対応する平均視野角（β＝０°、９０°、１８０°、２７０°での極視野角αの平均値）を示す。より良好な視野角特性を備えたディスプレイは、同じコントラスト比でより広いαの平均視野角を有する。本発明のディスプレイ８５１が従来技術ディスプレイ４２１と比較して同じコントラスト比で極めて広い視野角範囲を有することが実証されている。例えば、コントラスト１００以上の平均視野角範囲は２３°から４１°に拡大している。
【００４６】
【表２】
2006523864.tif 000006
【００４７】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅ及び図７Ｆは、第１及び第２の光学的異方性層の、リターデーションＲ1及びＲ2並びにチルト角を、基板のリターデーションＲsubと共に同時に最適化する必要があることを明らかに示している。Ｒsubの値を固定すると、リターデーションＲ1及びＲ2は互いに依存し、それらの範囲は異なるチルト角の組み合わせに対して異なる。例えば、図７Ｃによれば、Ｒsub＝−１２０ｎｍで、第１の層の平均傾きが４０°で第２の層の平均傾きが０°であり、Ｒ1が１２０ｎｍであれば、Ｒ2の好適な値は９０ｎｍ≦Ｒ2≦１６０ｎｍである。角度θC1及びθC2（また同様に、θav1及びθav2）がそれぞれ４０°及び１０°であり、Ｒ1＝１２０ｎｍであれば、図７Ｄによって示されるように好適な範囲は１１５ｍ≦Ｒ2≦１４５ｎｍである。図７Ｃと図７Ｆを比較すると、同じチルト角ではＲ1及びＲ2の最適な値がＲsubに依存していることが分かる。同時に最適化することの必要性は図９Ａ〜図９Ｄのコントラストグラフに明らかに実証されている。それらは図４Ａまたは図８Ａに示すようなＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフであるが、表３に示す通り、チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）、並びにリターデーションＲ1及びＲ2、並びにＲsubのパラメータは異なっている。
【００４８】
【表３】
2006523864.tif 000007
【００４９】
図９Ａ及び図９Ｂは、チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）を同時に変更しても必ずしも視野角特性における十分な性能が得られないことを示す。それらのどれも、β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で同時にα＝６０°以上を越える等コントラスト１０曲線を有しない。
【００５０】
図８Ａのディスプレイ８５１で使用される２つのチルト角並びにＲ1及びＲ2の値の組み合わせは、大きな負の値のＲsubと共に、ディスプレイ８５１及び８５５と比較してディスプレイ性能の劣化を示す。これは図９Ｃに示す等コントラストグラフによって実証される。
【００５１】
図９Ｄは、同時係属米国特許出願第１０／３１８，７７３号に開示されたＥモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤに適した範囲内のθC1及びθC1（また同様にθav1及びθav2）及びＲ1、Ｒ2及びＲsubを有する補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。Ｅモード用に調整されたパラメータを備えたフィルムを単純に適用しても、Ｏモードディスプレイに適用する場合には十分な視野角特性を得られないことは明らかである。図９Ｄの等コントラストグラフは対角線方向（β＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°）で従来技術ディスプレイ４２１と比較して良好な視野角特性を示すが、水平方向（β＝０°、１８０°）及び垂直方向（β＝９０°、２７０°）では大幅な改善は達成されていない。性能は明らかにディスプレイ８５１及び８５５より劣っている。
【００５２】
欧州特許出願公開第１１４３２７１号Ａ２及びＷＯ９７／４４４０９号は２つのＯプレート間の異なるチルト角の組み合わせを論じている。しかし、２つのチルト角θC1、θC2（また同様にθav1及びθav2）、リターデーションＲ1、Ｒ2、及び基板のリターデーションＲsubの特定の組み合わせの結果、視野角範囲において、予見できない大きな改善が得られるというのは驚くべき結果である。
【００５３】
本発明のさらなる利点は、図４Ａに示すもの４２１のような従来技術ディスプレイよりもすぐれた性能を有する補償フィルムの広い範囲のパラメータθC1、θC2（また同様にθav1及びθav2）、Ｒ1、Ｒ2及びＲsubを提供することである。本発明は、チルト角のいくつかの組み合わせに対してＲ1及びＲ2の広い許容範囲を提供する。図７Ｃに示すように、θC1＝４０°及びθC2＝０°（また同様にθav1＝４０°及びθav2＝０°）の場合、Ｒ1及びＲ2の可能な範囲は７０ｎｍ≦Ｒ1≦１９０ｎｍ及び９０ｎｍ≦Ｒ2≦１７０ｎｍである。これは所定の１対のＲ1、Ｒ2及びＲsubに対するチルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）についても言える。例えば、Ｒ1＝１２０ｎｍ及びＲ2＝１００ｎｍでＲsub＝−１２０ｎｍである場合、チルト角の可能な範囲は２５°≦θav1≦５０°及び０°≦θav1≦１０°である。すなわち、本発明は優れた製造上の柔軟性を提供する。
【００５４】
本明細書中で引用した特許及び他の公報の内容全体を引用により本出願の記載に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】視野角方向の定義を示す図である。
【図２】光軸の方向を指定するチルト角及び方位角の定義を示す図である。
【図３Ａ】補償フィルムのない従来技術のＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤである。
【図３Ｂ】図３Ａに示す従来技術のＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図４Ａ】４０°の平均傾きと０．４２μｍの厚さ及び１００ｎｍの位相リターデーションを有するハイブリッド配向補償フィルムを備えた従来技術のＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤである。基板はＲsub＝−６０ｎｍのリターデーションを有する。
【図４Ｂ】図４Ａに示す従来技術のＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図５Ａ】補償フィルムの立面図である。
【図５Ｂ】補償フィルムの立面図である。
【図５Ｃ】補償フィルムの立面図である。
【図５Ｄ】補償フィルムの立面図である。
【図６Ａ】補償フィルムの構造を示す図である。光軸のチルト角は一定である。左向きフィルムを示している。
【図６Ｂ】補償フィルムの構造を示す図である。光軸のチルト角はフィルム厚さ方向に変化する。左向きフィルムを示している。
【図６Ｃ】補償フィルムの構造を示す図である。光軸のチルト角は一定である。右向きフィルムを示している。
【図７Ａ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図７Ｂ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図７Ｃ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図７Ｄ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図７Ｅ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図７Ｆ】チルト角θC1及びθC2（また同様にθav1及びθav2）及びＲsubの異なる組み合わせに対するリターデーションＲ1及びＲ2の範囲を示すグラフである。影付き範囲内のＲ1及びＲ2を有する補償フィルムでは、コントラスト比１０の曲線は、方位視野角β＝０°、９０°、１８０°及び２７０°で極視野角α＝６０°以上まで延びる。
【図８Ａ】本発明による、パラメータθC1＝４０°、θC2＝１０°（また同様にθav1＝４０°、θav2＝１０°）、Ｒ1＝１４０ｎｍ、Ｒ2＝１２０ｎｍ及びＲsub＝−１２０ｎｍを有する補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤである。
【図８Ｂ】図８Ａに示すＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図８Ｃ】パラメータθC1＝４０°、θC2＝０°（また同様にθav1＝４０°、θav2＝０°）、Ｒ1＝１４０ｎｍ、Ｒ2＝１２０ｎｍを有する補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤである。２つの基板は異なるリターデーションＲsub1＝−６０ｎｍ及びＲsub2＝−６０ｎｍを有する。
【図８Ｄ】図８Ｃに示すＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図９Ａ】θC1＝４０°、θC2＝４０°（また同様にθav1＝４０°、θav2＝４０°）、Ｒ1＝１４０ｎｍ、Ｒ2＝１４０ｎｍ及びＲsub＝−１２０ｎｍである補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図９Ｂ】θC1＝０°、θC2＝０°（また同様にθav1＝０°、θav2＝０°）、Ｒ1＝１２０ｎｍ、Ｒ2＝１２０ｎｍ及びＲsub＝−１２０ｎｍである補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図９Ｃ】θC1＝４０°、θC2＝１０°（また同様にθav1＝４０°、θav2＝１０°）、Ｒ1＝１４０ｎｍ、Ｒ2＝１２０ｎｍ及びＲsub＝−２００ｎｍである補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【図９Ｄ】θC1＝５０°、θC2＝５°（また同様にθav1＝５０°、θav2＝５°）、Ｒ1＝１００ｎｍ、Ｒ2＝４０ｎｍ及びＲsub＝−１６０ｎｍである補償フィルムを備えたＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤの等コントラストグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１０１    液晶ディスプレイ
１０３    ディスプレイ表面の垂直方向
１０５    方位角の方位基準方向
１０７    ディスプレイ表面
１０８    ディスプレイ表面への観察方向矢印の投影
１０９    観察方向を示す矢印
２０１    方位角φとチルト角θによって指定された光軸の方向
２０３    ｘ−ｙ−ｚ座標系
３０１    液晶セル
３０３    偏光子
３０５    検光子
３０７    偏光子の透過軸
３０９    検光子の透過軸
３１１    液晶セル表面での液晶の光軸
３１２    液晶セル表面での液晶の光軸
３１３    従来技術のＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ
３１５    コントラスト比１０に対応する等コントラスト曲線
３１７    コントラスト比５０に対応する等コントラスト曲線
３１９    コントラスト比１００に対応する等コントラスト曲線
４０１    検光子
４０３    検光子４０１の透過軸
４０５    基板を表す負のＣプレート
４０７    補償フィルム
４０９    液晶セル
４１１    セル表面での液晶の光軸
４１３    セル表面での液晶の光軸
４１５    補償フィルム
４１７    偏光子
４１９    偏光子４１７の透過軸
４２１    ＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ
４２３    補償フィルム４０７の光軸
４２４    補償フィルム４１５の光軸
４２７    コントラスト比１０に対応する等コントラスト曲線
４２９    コントラスト比５０に対応する等コントラスト曲線
４３１    コントラスト比１００に対応する等コントラスト曲線
５００    補償フィルム
５０１    第１の光学的異方性層
５０３    第２の光学的異方性層
５０５    配向層
５０７    配向層
５０９    基板
５１１    基板
５１５    補償フィルム
５１７    補償フィルム
５１９    補償フィルム
６０１    第１の光学的異方性層
６０３    第２の光学的異方性層
６０５    配向層
６０７    第２の平面
６０８    第１の平面
６０９    基板
６１３    補償フィルムの厚さが増大する方向を示す矢印
８０１    第１の光学的異方性層
８０３    第２の光学的異方性層
８０９    液晶セル
８１１    異方性層８０１の光軸
８１３    異方性層８０３の光軸
８１９    液晶セルの表面の液晶光軸
８２３    偏光子の透過軸
８２５    検光子の透過軸
８２９    基板
８３１    偏光子
８３３    検光子
８３５    コントラスト比１０に対応する等コントラスト曲線
８３７    コントラスト比５０に対応する等コントラスト曲線
８３９    コントラスト比１００に対応する等コントラスト曲線
８５１    本発明によるＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ
８５３    基板
８５５    本発明によるＯモードＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤ
９０１    コントラスト比１０に対応する等コントラスト曲線
９０３    コントラスト比５０に対応する等コントラスト曲線
９０５    コントラスト比１００に対応する等コントラスト曲線
ｄ    光学的異方性層の厚さ
ｄ1    第１の光学的異方性層の厚さ
ｄ2    第２の光学的異方性層の厚さ
ｄs    基板の厚さ
ｎｅ    正の複屈折物質の異常屈折率
ｎｏ    正の複屈折物質の常屈折率
ｎｅ1    第１の光学的異方性層の正の複屈折物質の異常屈折率
ｎｏ1    第１の光学的異方性層の正の複屈折物質の常屈折率
ｎｅ2    第２の光学的異方性層の正の複屈折物質の異常屈折率
ｎｏ2    第２の光学的異方性層の正の複屈折物質の常屈折率
ｎｅs    基板の異常屈折率
ｎｏs    基板の常屈折率
ｎｘs    二軸光学特性を備えた基板の平面内の最大屈折率
ｎｙs    二軸光学特性を備えた基板の平面内の最小屈折率
ｎｚs    二軸光学特性を備えた基板の厚さ方向の屈折率
Ｒ1    第１の光学的異方性層のリターデーション
Ｒ2    第２の光学的異方性層のリターデーション
Ｒsub    基板のリターデーション
Ｒsub1    基板のリターデーション
Ｒsub1    基板のリターデーション
α    極視野角
β    方位視野角
φ    光軸の方位角
θ    光軸のチルト角
θC    光学的異方性層の光軸の一定のチルト角
θav    光学的異方性層の光軸の平均チルト角
θC1    第１の光学的異方性層の光軸の一定のチルト角
θC2    第２の光学的異方性層の光軸の一定のチルト角
θav1    第１の光学的異方性層の光軸の平均チルト角
θav2    第２の光学的異方性層の光軸の平均チルト角
θV1    光軸のチルト角
θV2    光軸のチルト角
θV3    光軸のチルト角
θV4    光軸のチルト角
θs    表面での液晶チルト角
【図１】
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【図２】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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