(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直配向ネマチック液晶セル、偏光子、および前記液晶セル面に対して垂直な平面内にティルトした光軸を有する配向された正の複屈折材料を含有する補償フィルムを含んでなる画像形成素子。
【請求項２】
前記補償フィルムが前記液晶セルと前記偏光子との間に配置されている請求項１に記載の素子。
【請求項３】
前記補償フィルムが、基体の垂線に沿う軸に対して負の光学異方性を有するベースフィルム上に配置された正の複屈折材料を含んでなる請求項１または２に記載の素子。
【請求項４】
前記補償フィルムが、ベースフィルム上に配置された第一の正の複屈折材料および前記第一の正の複屈折材料の上に配置された第二の正の複屈折材料を含んでなる請求項１に記載の素子。
【請求項５】
正の複屈折材料の少なくとも１つの光軸のティルトが均一である請求項１〜４のいずれか一項に記載の素子。
【請求項６】
前記第一の正の複屈折層と前記ベースフィルムとの間にある配向層を含んでなる請求項１〜５のいずれか一項に記載の素子。
【請求項７】
前記垂直配向液晶セルと前記偏光子の一方との間に配置された２つの補償フィルムを含んでなる請求項６に記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直配向(vertically alined)液晶セル、偏光子、および前記液晶面に対して垂直な平面内にティルトした光軸を備えた正の複屈折材料を含有する補償フィルムを含んでなる画像形成素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報ディスプレイの種々の領域における液晶ディスプレイ用途の最近の急速な拡大はディスプレイ品質の向上に因るところが大きい。そのようなディスプレイの品質を測定する主因子の一つは、視野角特性(viewing angle characteristic: VAC)である。それは種々の視角に由来するコントラスト比の変動を表す。視野角が広範に変動しても同じ画像を見ることができることが望ましいが、この能力が今まで液晶ディスプレイ装置の欠点となっていた。
【０００３】
垂直配向液晶ディスプレイは、垂直入射光の場合、非常に高いコントラスト比を提供する。図１はディスプレイ構成の外略図を示す。図中で、ｘ、ｙおよびｚは、直交座標１０を形成し、ｚはセル表面に対して垂直方向である。θおよびφはそれぞれ極角度(polar angle)と方位角である。電圧源１６は液晶セル１４に取り付けられている。液晶セル１４の両側の二つの偏光子１２、１８はｘまたはｙ方向に対して４５°の角度を形成し、その透過軸はお互いに直交している。直交するとは、それらが９０°離れている（±１０°）ことを意味する。ＯＦＦ状態では、複屈折分子の光軸２２（複屈折を受けない光の方向）は、基板２０に対して殆ど垂直である（図２）。電圧をかけると、光軸２４はセル垂線から離れて傾く（図３）。ＯＦＦ状態では、光は垂線方向２６では複屈折に遇わず、直交した偏光子の場合に近い暗状態を提供する。しかし、斜めから伝搬した光２８は、複屈折位相遅れをとらえて光漏洩を生じる。これは図４に示されるように、より大きな視野角のところでコントラストを悪くする。図４は、円周にそって表した場合の、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°および３１５°の方位角、ならびに同心円であらわした場合の、０°、２０°および６０°の極角度を表す。 最外円は極角度８０°に対応する。図４は不十分な視野角性能を示す高１００等コントラスト線の内側にある極端に限定された領域を示す。
【０００４】
コントラストを高めるためには、暗状態での漏洩光をできるだけ減少させる必要がある。上述したように、斜め方向で十分な暗状態が得られない場合は、このディスプレイ品質は好ましくないほど低いものとなる。
【０００５】
off軸入射でさらに高いコントラスト比を得ようとする種々の方法が提案されている。Clerc等は米国特許第4,701,028号において、直線偏光子と組み合わせて４分の１波長板を用いることを提案している。従って、ＯＦＦ状態における垂直入射の場合、伝搬する光は円偏光される。入り口偏光子に対して直交している出口円偏光子を用いると、出てくる光は消失する。off軸の場合は、入り口偏光子に対して楕円偏光される。斜めにセルと通って伝搬した後の光も、その角度に関係なく出口偏光子のところで吸収されるようにセル厚が調節される。
【０００６】
Takeda等は、欧州特許公開公報第0884626号A2明細書において、マルチドメイン垂直配向液晶ディスプレイを開示する。液晶画素は、ＯＦＦ状態の液晶分子１１（図１）の方向は画素と画素の間で変化するように分割されている。ダイレクタ電界(directore field)をより対称にすることによって、良好な視野角性能を提供する。しかし、マルチドメインを形成する方法はさらにコスト高となり、ディスプレイ製造を困難にする。
【０００７】
補償フィルム方法は、off軸視野特性を改善するために適用されているもう一つの方法である。米国特許第5,039,185号明細書に記載されているようなその最も簡単な概略図では、フィルム面に対して垂直に負の光学異方性を有するフィルム３０を用いてoff軸複屈折を補償する（図５）。二つ以上の一軸またはニ軸フィルムを組み合わせて、負の光学異方性を有するフィルムに、屈折率楕円体１９で表される光学特性を与える。このスキームの視野角特性を図６に示す。
【０００８】
図４と比較すると、等コントラスト線５０が、水平方向で６０°、垂直方向で４０°までそれぞれ拡がっている。対角線方向（方位角の４５°／２２５°、１３５°／３１５°）では、それは最大８０°まで拡がっており、コントラスト５０の広範な領域を提供している。フィルムの光学特性および厚みは、視野のどの方向においても合計位相遅れがゼロとなる要件によってコントロールされる。同様のアイデアに基づいて、V.Sergan等（V. Sergan, P.J. Bos and G.D. Sharp, SID 00 Dgest, pp838-841(2000))は、負フィルムの代わりに平面内位相遅れを有する直交板を用いた。
【０００９】
米国特許第5,298,199号明細書は、補償用のニ軸フィルムのさらに複雑な適用を開示する。この特許明細書で、Hirose等は、ｎz＜ｎy＜ｎx（ｘ、ｙおよびｚは、座標系１０の方向に対応する）を満たす屈折率を有するニ軸フィルムを用いることを提案する。平面内位相遅れ（ｎx−ｎy）ｄ（ここで、ｄはフィルム厚である）を加えて、ＯＦＦ状態のために電圧をかけない時のon軸透過を減少させる。このことは、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の間のスイッチング時間を短くすることができ、平面外負複屈折が斜めの角位相遅れを補償する。
【００１０】
Aminaka等は米国特許第6,081,312号明細書において、ディスコチック中間相形成分子(mesogen)を伴う液晶ポリマーを含有するフィルムによる補償スキームを提案している。使用するディスコチック化合物は、負の複屈折材料である。これらのフィルム内で、中間相形成分子の方向は連続的に変化する。このアイデアは、電圧をセルにかけて非対称視野角を補償するように、表面付近のダイレクタ電界をまねることである。
【００１１】
別の視点から、Ohmuro等は、偏光子の垂直方向上に設定された軸を有する負板(negative plate)３０と正板(positive plate)２７の組合せを提供する（K. Ohmuro, S.Kataoka, T. SasakiおよびY. Koike, SID97 Digest, pp845-848、米国特許第6,141,075号）（図７）。J. Chen等は、上記構成を慎重に試験した後、直交させた偏光子の補償の重要性に気がついた（J. Chen等、 SID98 Digest, pp315-318(1998)）。直交させた偏光子は、off垂直方向から見ると、もはや互いに直交ではなく、この事実が光漏洩をもたらす。偏光子透過軸に対して平行な軸を有する正板２７と厚み方向に光学軸を有する負板３０（屈折率楕円体１９によって表される光学特性）を一緒にすると、優れた性能を提供する。これを垂直配向セルに適用すると、より大きな視野角でのコントラスト比が改善される（図８と図６を比較されたい）。コントラスト線５０は、さらに大きな極角度に向かう領域をカバーする。５００コントラスト線は水平方向および垂直方向で、それぞれ、±４５°および±２０°まで拡がっている。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第4,701,028号明細書
【特許文献２】
米国特許第5,039,185号明細書
【特許文献３】
米国特許第5,298,199号明細書
【特許文献４】
米国特許第6,081,312号明細書
【特許文献５】
米国特許第6,141,075号明細書
【特許文献６】
欧州特許公開公報第0884626号明細書
【非特許文献１】
”Optimum Film Compensation Modes for TN and VA LCD's”, SID 9          8 (1998) Digest, pp. 315-318
【非特許文献２】
”Development of Super-High-Image-Quality Vertical-Alignment-M          ode LCD”, SID 97 (1997) Digest, pp. 845-848
【非特許文献３】
”Two Crossed A-Plates as an Alternative to Negative C-Plate”          , SID 00 (2000) Digest, pp. 838-841
【非特許文献４】
”Photo-Induced Alignment and Patterning of Hybrid Liquid Cris          talline Polymer Films on Single Substrates”, Japanese Journal           of Applied Physics, Part 2 (Letters), Vol. 34, (1995) pp. L76          4-767
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法は、液晶ディスプレイの視野品質を改善したが、全体としての視野角は、依然として望ましいものよりは劣っている。解決すべき問題点はディスプレイの視野角特性を改善する、垂直配向液晶セル用補償フィルムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、垂直配向ネマティック液晶セル、偏光子、および前記液晶セル面に対して垂直な平面内にティルトした光軸を有する配向された正の複屈折材料を含有する補償フィルムを含んでなる画像形成素子を提供する。また、本発明は、本発明の素子を含む電子装置ならびに本発明の素子を調製する方法も提供する。
本発明は視野角特性を改善することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は以下の図を参照して説明する光学補償フィルムを備えた垂直配向液晶ディスプレイに関する。
図２および３は、断面図で表した垂直配向液晶セルディスプレイの動作様式である。垂直配向液晶は、正の複屈折材料がセルの表面に対して垂直方向（±１０°）に配向されているものである。電界がＯＦＦのとき（図２）、液晶分子２２の光学軸はセル基板２０に対して殆ど垂直である。印加電界に関しては、光学軸２４は図３に示すように垂直から離れてティルトし、ＯＮ状態を提供する。垂直視野２６を伴うＯＦＦ状態では、入射光はいずれの複屈折にも遇わない。このセルを直交する偏光子の間に置くと、それは暗状態を生成する。しかし、斜め方向２８では、伝搬する光は複屈折に遇い、光漏洩を生じる。これが、図４に示すようにより大きな視野角においてコントラストが悪い原因である。垂直配向液晶セルの暗状態を補償して、広い視野角において高コントラストを生成することが本発明の範囲である。
【００１６】
ある場合には、暗状態は小さな印加電界を伴うものにも対応することができ、その光学軸はゼロ電界を伴う状態から僅かに変化する。液晶セル面に垂直な平面内でティルトされた光軸有する配向された正の複屈折材料を含有する補償フィルムと液晶セルを組み合わせることによって補償を達成する。この特徴により、本発明は印加電界を伴うか、または伴わない暗状態を補償することができる。
【００１７】
図９、１０、１１に、本発明のディスプレイの三種類の可能性のある構成を示す。図９は偏光子３２と液晶セル３４の間に挿入された１つの光学補償フィルムを有するが、図１０は、液晶セル３４と偏光子３８との間に追加の補償フィルム４０を有する。図１１は、反射型ディスプレイの場合の図式である。これは、セル３４と偏光子３８の間に配置された１つの補償フィルムを有し、光反射板３３を有する。また、反射型装置の場合、液晶分子１１のティルト方向の方向内に面内位相遅れ３９を伴う追加の板を挿入する必要がある。
【００１８】
さて、補償フィルムの実際の内部構造を説明する。本発明に従う補償フィルムはベースフィルム上に配置された１層以上の光学的に正の複屈折層を有する。正の複屈折層は一軸性またはニ軸性の光学特性を有する材料を含有する。この材料の光軸の方向はフィルム平面上の一つの方位角に固定されている。二軸性を備えた材料の場合は、図１２に示すように、屈折率楕円体４２に表される、ｎ3よりも小さな同じ屈折率ｎ1およびｎ2を有するので、その材料は正の複屈折を有する。この場合、光学軸４３の方向は大体屈折率ｎ3の方向に対応する。ニ軸の場合、当然ｎは全て値が異なると思われ、光軸はかならずしも最も大きなｎの方向にあるとは限らない。これに対し、垂直配向液晶ディスプレイの補償フィルムとして用いられるディスコチックフィルム（米国特許第6,081,312号明細書に開示されている）は、ｎ3よりも大きな同じ屈折率ｎ1およびｎ2を有する。
【００１９】
図１３および１４で表されるフィルムはベース４４の最上部に１つの正の複屈折層４６および５０を有する。図１３では、光軸４３は角度θ1で均一にティルトしている。さらに、図１４では光軸のティルトは厚み全域で変動する。光軸４３がその二つの表面のところでフィルムに対して形成する角度θ1およびθ2はお互いに同じではない（即ち、θ1とθ2は異なる）。これらの構成では、ベースフィルム４４はフィルムに対して垂直方向では光学的に負である。このベースフィルムは、図５の屈折率楕円体１９に表されるものようなｎx＝ｎy＞ｎzを満たす屈折率を有する一軸フィルム、またはちいさな二軸性ｎx＞ｎy＞ｎzおよびｎx−ｎy＜＜ｎzを有するフィルムとなることができる。補償フィルムは偏光子６８と液晶セル４５の間、例えば、図１６、１７または１８に示すように配置される。図１６および１８では、それは偏光子６８と接触するベースフィルム側である。図１６では、光軸４２は隣接する偏光子６８の透過軸７０の方にティルトされるが、図１７では光軸４２のティルトは透過軸に対して直角である。図１８では正の複屈折層側６４は偏光子６８と接触している。光軸４２を含む平面とフィルム垂線は偏光子の透過軸に対して平行である。図１６、１７および１８の構成における補償フィルムは異なる光学特性を有する。
【００２０】
本発明では、正の複屈折層の内部光軸の均一ティルトまたは連続ティルト（図１３および１４に示す）が、図６および８に示す従来技術と比較して図２２および２３に実証されるような優れた視野角を提供する。従来技術の米国特許第6,141,075号明細書では、補償フィルム内の光軸はフィルム面に対して平行かまたは垂直である。このシミュレーションの場合、セル厚を４．２μｍに固定し、液晶MLC6048(Merck Inc.製)を用いる。補償フィルムの配置は図１６に従う。ティルト構造、４６および５０が高コントラスト比を伴ってより広い領域を提供する。図２２および２３では、１００等コントラスト線は今や垂直方向最大±５５°内でさらに拡がっている。５００線も垂直方向内で±３５〜４０°に拡がっており、図８と比較してより対称的な形状を提供する。また、本発明は図１７および１８に示すような正および負の複屈折板の他の配置もまた補償機能を有することを見出した。
【００２１】
図１５の補償層はベースフィルム４４上に配置された異なる厚みの２つの正の複屈折層５６および５８を有する。２つの層内の光軸のフィルム面投影６０および６２はお互いに直交する。この場合、ベース４４はフィルム垂線方向内に負の複屈折を有していてもよく、あるいは有していなくてもよい。図１９、２０および２１は隣接する偏光子６８に対してこのタイプの補償フィルム７２の配置の例を３種類図示する。図１９では、より厚い層５８の方位角φ2は偏光子６８の透過軸７０の方位角φ1と等しく、より薄い層５６の方位角φ3は９０°＋φ2と等しい。より薄い層５６はより厚い層５８よりも偏光子６８に近い。図２０では、方位角φ2はより薄い層のφ3および偏光子の透過軸φ1に対して垂直である。方位角φ1およびφ3は等しい。より薄い層５６側は偏光子６８に面している。図２１では正の複屈折層５８は隣接する偏光子６８と接触している。ここで、方位角φ1はより厚い層５８のφ2と平行である。より薄い層５６の方位角φ3は、φ3＝φ1＋９０°の式を満たす。
【００２２】
図２５〜３０は本発明の態様の全体的な概略図である。構成図２５は、液晶セル１４の一方の側に１つの補償フィルム７４を有する。一組の偏光子１２および１８が、垂直配向液晶セルの向かい合う面上に配置されている。それらの透過軸（偏光軸）８２および７６は、セル表面に対する垂線方向でお互いに対して直交しており、液晶分子８０に対して４５°の角度を形成する。１つの正の複屈折層を有するフィルムの場合、図１６および１８の正の複屈折層６４内の光学軸４２の投影６６は、図２５で７８として示される方向と対応する。図２６は、図１７で示した構成の外略図である。ここで方向７８は７６に対して垂直である。ベースフィルム上に２つの正の複屈折層が配置されている補償フィルムの場合、それは、方向７８に対応する、図１９、２０および２１のより厚い層５８の光軸６２の投影である。
【００２３】
図２７および２８は、２つの補償フィルム７４および８４を備えた構成である。補償フィルム８４は、単独の正の複屈折層補償フィルムの場合の６６および２つの正の複屈折層補償フィルムの場合の６２と同じ方向を示す。配置の原則は１つの補償フィルムの場合（図２５および２６）と同じである。図２９および３０は、偏光子と反射板の間に配置された垂直配向液晶セルを表し、垂直配向セルと偏光子との間に補償フィルムが配置されている。８８は反射板、例えば鏡である。１つの補償フィルム８４は液晶セル１４と偏光子１２の間に挿入されている。また、平面内位相遅れを伴なう追加の板９０も配置されている。方向８６は８２に対して平行（図２９）または垂直（図３０）である。
【００２４】
本発明に従う補償フィルムを種々の方法で製造することができる。一つの例は、Schadt等(Japanese Journal of Applied Physics, Part 2 (Letters）v34 n 6 1995 pp. L764-767)によって提案されている光配向法(photo-alignment method)である。例えば、薄い配向層ベースフィルム上に塗布した後、偏光を照射する。そして液晶モノマーを配向層の上に塗布し、さらに照射して偏光させる。正の複屈折フィルム内の光軸のティルトは照射角、異方性層の厚み、ならびに材料の特性に依存する。また、配向層の表面を機械的にラビングするよっても所望の配向を得ることができる。他の公知の技法は、剪断配向ならびに電界および磁界効果を用いる。
【００２５】
次に、光学補償フィルムの好ましい光学特性、例えば、厚みおよび光軸ティルトを説明する。ＯＦＦ状態における液晶セルからの正の位相遅れΔＲはおおよそ次のとおりである：
ΔＲ＝（ｎe−ｎo）ｄc                （１）
（ここで、ｎeおよびｎoは、液晶の場合の異常屈折率および正常屈折率である。ｄcはセルの厚みである。）
【００２６】
−ΔＲを有するフィルムが、小ティルト角を有し外部印加電界の無い垂直配向液晶を補償する場合に必要とされる。直交する偏光子の最適化は、平面内および平面外位相遅れの組合せを必要とする。本発明に従う正の複屈折層の位相遅れは、ΔＲa＝（ｎ3−ｎ1）ｄで表される（ここで、（ｎ3−ｎ1）は複屈折であり、ｄは厚みである）。正の複屈折材料は液晶セル面に対して垂直な、平面内ティルト光軸を有するので、この材料は平面内位相遅れおよび平面外位相遅れΔＲcの両方を与える。ベースフィルムによって提供される総平面外位相遅れΔＲTは、ΔＲcおよびΔＲに依存する。図１６の構成では、ΔＲaは好ましくは、２０ｎｍ＜ΔＲa＜５０ｎｍ、より好ましくは、３０ｎｍ＜ΔＲa＜４０ｎｍであり、図２７のように液晶セルの両側に２つのフィルムが配置されている場合は、ΔＲTは０．６ΔＲc＜ΔＲT＜０．９ΔＲc、より好ましくは、０．７ΔＲc＜ΔＲT＜０．８ΔＲcである。
【００２７】
本発明の補償フィルム４８および５２の場合、負の遅れΔＲTは、ベースフィルム４４に由来するが、異方性層４６および５０がΔＲaを与える。図１６の例では、図１３に記載したようにティルトθ1は、１０°≦θ1≦４０°の関係、好ましくは、２０°≦θ1≦３０°の関係を満たす。図１４のようにティルトが変わる場合は、θ2およびθ3は、３０°≦θ2≦６０°、０°≦θ3≦３０°の範囲であり、最良の性能の場合、さらに好ましくは、４０°≦θ2≦５０°および０°≦θ3≦１０°の範囲である。同様に、反対のティルト変動も可能である。この場合、θ2およびθ3は、０°≦θ2≦３０°および３０°≦θ3≦６０°、さらに好ましくは、０°≦θ2≦１０°および４０°≦θ3≦５０°の範囲を満たす。図１７および１８では、θ1は３°≦θ1≦１０°の範囲、または最良の性能の場合、５°≦θ1≦７°の範囲である。図１４のようにティルトが変わる場合は、θ2およびθ3は、０°≦θ2≦８°、６°≦θ3≦１２°で特定される範囲であり、さらに好ましくは、０°≦θ2≦３°および７°≦θ3≦１０°の範囲である。図１６の場合のようにリバースティルト（上記関係式のθ2とθ3とを交換する）も可能である。
【００２８】
補償フィルム５４は４８および５２とは異なる。この場合、ベースフィルム上の交叉した正の複屈折層は、平面外位相遅れΔＲTと平面内遅れの両方を提供する。従って、ベースフィルム４４は光学的に等方性であってもよい。２つの層の同じ厚みの部分は位相遅れΔＲTを有し、残りの厚み｜ｄ1−ｄ2｜は、平面内遅れに寄与する。
【００２９】
光学的に異方性を有する補償フィルムは、ベースフィルム上に配置された少なくとも１つの正の複屈折層を含んでなる。２つ以上の層が配置される場合は、同じ厚みになってもよいし、ならなくてもよい。１つの正の複屈折層内では、光軸の方向は一定に傾斜したままか、もしくは厚み全体にわたって変わる。ある場合には、その方向は当該層に対して直角の平面で厚み全体をとおして連続的に変化する。ベースフィルム上に２つ以上の正の複屈折層が配置されている場合、各層のフィルム面上への光軸の投影は直交する。ベースフィルムは複屈折性であっても、なくてもよい。
【００３０】
本発明を電子液晶ディスプレイ装置と組み合わせて用いることができる。この制御を達成するのに要するエネルギーは、ブラウン管等の他のディスプレイタイプに用いられる発光物質に必要なエネルギーよりも非常に小さい。従って、ＬＣ技法は、軽量、低電力消費および長寿命の重要な特徴のために、デジタル時計、計算機、ポータブルコンピュータ、電子ゲーム機器（これらに限定されない）を含めた多くの用途に用いられる。
【００３１】
アクティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、それぞれの液晶画素を分割するためのスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いる。これらのＬＣＤは、個々の液晶画素が選択的に駆動されるので、クロストーク無しにさらに高い解像度画像を表示することができる。
【００３２】
白熱電球または太陽からの正常光はランダム偏光されている。即ち、それらは全ての可能な方向に配向された波を含んでいる。偏光子は、入射光ビームから２つの直交面偏光成分の一方を選択的に除去することによって、光のランダム配向ビームを偏光されたビームに変換するように機能するダイクロイック材料である。直線偏光子は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のキーとなる素子である。
【００３３】
ＬＣＤ装置における使用のために十分な光学性能を有する高ダイクロイック比偏光子のいくつかのタイプがある。これらの偏光子は薄いシート材料から作られ、一方の偏光成分を透過し他方の互いに直交する成分を吸収する（この効果は二色性として知られている）。最も一般的に用いられるプラスチックシート偏光子は、薄くて、ＰＶＡポリマー鎖を多少平行様式に配列する一軸延伸されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを含んでなる。配列されたＰＶＡはその後ヨウ素分子でドープされるか、または着色二色性色素（吸着し、ＰＶＡにより一軸配向となり、中性グレー着色の高異方性マトリックスを生成する）の組合せでドープされる（例えば、住友化学の欧州特許公開公報第0182632号を参照されたい）。脆弱なＰＶＡフィルムを機械的に支持するために、その後、両側をトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）の硬い層、または同様の層で積層する。
【００３４】
コントラスト、色再現、および安定なグレイスケール強度が、液晶技法を用いる電子ディスプレイの場合の重要な品質属性である。液晶ディスプレイのコントラストを制限する主因子は暗または「ブラック」画素状態において、液晶素子またはセルを通って光が「漏洩」する性向である。さらに、漏洩および液晶ディスプレイのコントラストは、ディスプレイスクリーンを目で見る角度にも依存する。一般的に、最適なコントラストはディスプレイに対して垂直入射する付近を中心とするほんの僅かの狭い視野角内で観察され、視野角が大きくなると急速に低下する。カラーディスプレイでは、漏洩問題はコントラストの劣化のみならず、色再現の劣化と共に色または色相シフトも起こす。ブラック状態光漏洩に加えて、典型的なねじれネマチック液晶ディスプレイにおける狭い視野角問題は、液晶物質の光学異方性のために、視野角の関数としての輝度−電圧曲線のシフトにより悪化する。
【００３５】
【実施例】
以下の例では、液晶MLC6048(Merck Inc.製)を用いた。セル厚は４．２μｍであり、ΔＲ＝３２８ｎｍにする。ＯＦＦ状態の限界でのプレティルトは、セル垂線方向から測定して３°である。
【００３６】
例１
図１３では、補償フィルムはθ1＝２０°である。正の複屈折材料に由来する位相遅れΔＲaおよびベースに由来する位相遅れΔＲTは、それぞれ４７ｎｍおよび−１３０ｎｍである。このフィルムを図１６に示すように偏光子に対して配置した。２つの補償フィルムを用いて、図２７に示す構成を与えた。ＶＡＣは等コントラストプロットに関する図２２示される。
【００３７】
例２
図１４では、補償フィルムはθ2＝２０°、θ3＝０°である。ΔＲaおよびΔＲTは、それぞれ４７ｎｍおよび−１３０ｎｍである。このフィルムを図１６に示すように偏光子に対して配置した。２つの補償フィルムを用いて、図２７に示す構成を与えた。ＶＡＣは等コントラストプロットに関する図２３示される。
【００３８】
例３
図１５では、補償フィルムはθ1＝５°である。このフィルムを図２１に従って配置した。ベース層は光学的に等方性であり、位相遅れを有しない。層ｄ1は位相遅れ１８０ｎｍおよび層ｄ2は位相遅れ７０ｎｍを有する。２つの補償フィルムを用いて、図２７に示す構成を与えた。ＶＡＣは等コントラストプロットに関する図２４示される。
【００３９】
本明細書に引用する特許および公開公報の内容は全て、引用することにより本明細書の内容とする。
【００４０】
本発明の他の好ましい態様を、次に記載する。
（態様１）垂直配向ネマチック液晶セル、偏光子、および前記液晶セル面に対して垂直な平面内にティルトした光軸を有する配向された正の複屈折材料を含有する補償フィルムを含んでなる画像形成素子。
（態様２）前記垂直配向液晶セルの向かい合う面上に配置された１組の偏光子を含み、当該偏光子が前記セルに対する垂直方向で、互いに対して直交する偏光軸を有する態様１に記載の素子。
（態様３）前記補償フィルムが、ベースフィルム上に配置された第一の正の複屈折材料および前記第一の正の複屈折材料の上に配置された第二の正の複屈折材料を含んでなる態様１に記載の素子。
【００４１】
（態様４）前記２つの正の複屈折材料層が異なる厚みを有する態様３に記載の素子。
（態様５）少なくとも１つの正の複屈折材料層の光軸のティルトが変わる態様３に記載の素子。
（態様６）前記補償フィルムが、垂直配向液晶セルと一方の偏光子との間に配置されている態様２に記載の素子。
（態様７）前記第一の正の複屈折層と前記ベースフィルムとの間にある配向層を含んでなる態様１に記載の素子。
【００４２】
（態様８）前記セルと前記各偏光子の間で、前記液晶セルの各面上に補償フィルムが配置されている態様７に記載の素子。
（態様９）前記補償フィルムの光軸のティルトが均一である態様１に記載の素子。
（態様１０）前記補償フィルムの光軸のティルトが変わる態様１に記載の素子。
（態様１１）前記垂直配向液晶セルが、前記偏光子と反射板との間に配置されており、前記補償フィルムが前記垂直配向セルと前記偏光子との間に配置されている態様１に記載の素子。
【００４３】
（態様１２）前記補償フィルムがベースフィルム上に配置されており、その光軸のティルトが均一である態様１１に記載の素子。
（態様１３）前記補償フィルムがベースフィルム上の配置されており、の光軸のティルトが変わる態様１１に記載の素子。
（態様１４）ベースフィルム上に配置された２つの正の複屈折材料層があり、前記層の少なくとも一方の光軸のティルトが均一である態様１１に記載の素子。
【００４４】
（態様１５）ベースフィルム上に配置された２つの正の複屈折材料層があり、前記層の少なくとも一方の光軸のティルトが変わる態様１１に記載の素子。
（態様１６）態様１に記載の素子を有する電子画像形成装置。
（態様１７）前記補償フィルムの配向が光配向を用いて達成される態様１に記載の素子を形成する方法。
（態様１８）前記補償フィルムの配向が機械的ラビングを用いて達成される態様１に記載の素子を形成する方法。
【００４５】
（態様１９）前記補償フィルムの配向が剪断力を用いて達成される態様１に記載の素子を形成する方法。
（態様２０）前記補償フィルムの配向が電界効果または磁界効果を用いて達成される態様１に記載の素子を形成する方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は垂直配向液晶セル画像形成素子の動作を示す図である。
【図２】図２は図１のＯＦＦ状態およびＯＮ状態を概略的に示した断面図である。
【図３】図３は図１のＯＦＦ状態およびＯＮ状態を概略的に示した断面図である。
【図４】図４は補償フィルムの無い垂直配向液晶セルディスプレイの視野角特性を表した図である。
【図５】図５は負の複屈折フィルムを有する従来装置の外略図である。
【図６】図６は負の複屈折フィルムを有する垂直配向液晶セルディスプレイの視野角特性を表した図である。
【図７】図７は負および正の複屈折フィルムを有する従来装置の外略図である。
【図８】図８は図７の装置の視野角特性を表した図である。
【図９】図９は本発明の画像素子の構成を表す断面図である。
【図１０】図１０は本発明の画像素子の構成を表す断面図である。
【図１１】図１１は本発明の画像素子の構成を表す断面図である。
【図１２】図１２は本発明の非等方性層用の構成材料の正の複屈折楕円体を表す。
【図１３】図１３は厚み方向の光軸のティルトを示す。
【図１４】図１４は厚み方向の光軸のティルトを示す。
【図１５】図１５は２つの正の複屈折層の使用を表した図である。
【図１６】図１６は偏光子の透過軸に対する、１つの正の複屈折層を有する補償フィルムの配向を表す。
【図１７】図１７は偏光子の透過軸に対する、１つの正の複屈折層を有する補償フィルムの配向を表す。
【図１８】図１８は偏光子の透過軸に対する、１つの正の複屈折層を有する補償フィルムの配向を表す。
【図１９】図１９は偏光子の透過軸に対する、異なる厚みの２つの正の複屈折層を有する補償層の配向を表す。
【図２０】図２０は偏光子の透過軸に対する、異なる厚みの２つの正の複屈折層を有する補償層の配向を表す。
【図２１】図２１は偏光子の透過軸に対する、異なる厚みの２つの正の複屈折層を有する補償層の配向を表す。
【図２２】図２２は本発明の補償フィルム配置を有するディスプレイの視野角特性を表した図である。
【図２３】図２３は本発明の補償フィルム配置を有するディスプレイの視野角特性を表した図である。
【図２４】図２４は本発明の補償フィルム配置を有するディスプレイの視野角特性を表した図である。
【図２５】図２５は本発明のディスプレイ装置の態様を表した図である。
【図２６】図２６は本発明のディスプレイ装置の態様を表した図である。
【図２７】図２７は本発明のディスプレイ装置の態様を表した図である。
【図２８】図２８は本発明のディスプレイ装置の態様を表した図である。
【図２９】図２９は反射ディスプレイ態様を表した図である。
【図３０】図３０は反射ディスプレイ態様を表した図である。
【符号の説明】
１１…液晶分子のティルト方向
１２…偏光子
１４…垂直配向液晶セル
１６…電圧源
１８…偏光子
２０…セル基板
２７…補償フィルム
３０…補償フィルム
３２…偏光子
３３…光反射板
３６…補償フィルム
３８…偏光子
４０…補償フィルム
４４…ベースフィルム
４８…補償フィルム
５６…正の複屈折層
６４…正の複屈折異方性層
７４…補償フィルム
８４…補償フィルム
８８…反射板
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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