JPH11509651A - 液晶表示装置及び偏光子を有する光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 互いに垂直に交差する偏光子間で、完全な消滅は、偏光面の一つに延在し、前記基板に関連する面に関してチルトされる。光学軸をそれぞれ持つリタデーションフォイル（９^a，９^b）を備えるねじれネマティック液晶表示セルにおいて、一つ又は両方の偏光子（８，９）を供給することによって達成される。加えて、角度依存の減少及び改良されたグレイスケール反転は、この表示装置で達成される。前記リタデーションフォイルにとって、好ましくは、重合又はガラス状の液晶材料で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶表示装置及び偏光子を有する光学部品 技術分野 本発明は、ほぼ並列な２枚の基板間にネマティック液晶材料の層と第１及び第 ２偏光子とを有する表示セルを持つ液晶表示装置に関する。この表示セルはリタ デーションフォイルを具備し、前記フォイルの光学的主軸は、前記基板の一つの 平面の一つに対する法線に関しチルトされる。本発明は、例えば液晶表示装置に おいて使用するための偏光子を有する光学部品にも関する。 背景技術 この状況において、チルトされた光学的主軸は、前記基板（支持体）の（面の ）表面に対する法線とで角αを作ることであることを理解すべきである。ここで 角αは０°＜α＜90°である。 リタデーションフォイルは、この状況において、自己支持体となる又はならな い及び複屈折材料からなる層、若しくは光学的に補償する又は遅延する効果（光 学的な非等方性層）を有する層のことであるを理解すべきである。複屈折の場合 、屈折率は電界のベクトル方向の関数として変化する。この方向は光線と関連す る。複屈折材料は、電界の光線ベクトルが前記軸に沿って延在する当該光線が並 外れた屈折率ｎ_eで屈折されることに用いる唯一の軸を持つ。前記軸も前記材料 の光学的主軸と呼ばれる。この電界の光線ベクトルがこの軸に対し垂直に延在す る当該光線において、この屈折率全ての方向において等しくなってもよい（通例 屈折率ｎ₀）。この軸に対し垂直で前記屈折率が変化する場合、前記材料は二軸 性材料と呼ばれる。このアプリケーションにおいて、層（フォイル）の光学的主 軸は、この層（フォイル）の厚さを横切る前記平均的光学的主軸のことを理解す べきである。材料の形及び前記層の構造に依存して、前記材料の光学的主軸が例 えば当該層に対し垂直な平面だけで変化してもよい。この変化は、例えば前記光 学的主軸が前記層の面とで作る角度で起こるので、この有効屈折率は前記層の厚 さを横 切って変化する。しかしながら前記層に対し垂直に見る場合、前記光学的主軸の 方向が当該層の面で変化することも可能にする。前者の場合、完全な消滅は互い に90°で交差する偏光子間で起き、後者の場合、常にいくらかの残留伝搬が存在 する。前記層が（透明な）支持体上に設けられる場合、この支持体は例えば光学 的に等方性である。 この表示装置は、例えばモニター及びＴＶ装置と例えば自動車及び機器を測定 するための表示装置とに通例使用される。前記光学部品は、偏光するビームスプ リッタ又は光学記録用のレーザ光学システムにも使用される。 冒頭の段落で述べたような形の表示装置は、ＰＣＴ出願ＷＯ 96/06380(ＰＨＮ 15.171又は米国特許公報第8,516,904)で開示されている。前記特許出願において 、明細書は、厚く層状に配置された高分子材料の光学的非等方性層からなるフォ イルを有する表示セルに関して示されていて、この材料はねじれネマティック表 示装置におけるグレイスケール反転を打ち消すのに役立つ。この高分子材料は、 分子のねじれ角が識別されるこのような方法で配置され、このねじれ角の軸（及 びそれによる光学的非等方性層の光学的主軸）は、面と前記基板の面の１つに対 する法線とで作る。 前記非等方性層を通過した後、前記第１の偏光子によって第１の方向に偏光さ れる光線は、当該第１の方向に対し垂直な方向に偏光される成分（いわゆる漂遊 成分）をまだ有してもよい。漂遊成分の数を減少するために、前記ねじれ角のピ ッチはできる限り小さくなるように選択される。 しかしながら、漂遊成分はこのような表示装置でいまだ起こるので、（交差さ れる偏光子及び前記液晶層を横切る十分に高い電圧における）放射する光線は完 全に識別されない。 発明の開示 本発明は、前記欠点をできる限り防ぐことを目的とする。本発明のもう一つの 目的は、偏光子を有する光学部品を提供することであり、この偏光子はとりわけ 上記表示装置において使用するのに適している。 従って、本発明に従う液晶表示装置は、前記光学的主軸が前記第１の偏光子の 偏光面に延在すること及びこの表示セルが前記基板の前記平面に対する法線に関 しチルトされている光学的主軸を備える第２のリタデーションフォイルを具備し 、この光学的主軸は前記第２の偏光子の偏光面に延在し、前記偏光面は互いにほ ぼ垂直に交差することを特徴とする。 前記第１のリタデーションフォイルの光学的主軸が前記第１の偏光子の偏光方 向に並列して延在するという事実によって、前記フォイルは前記偏光面で、即ち 前記リタデーションフォイルの光学的主軸に沿って振動する光線を通すだけなの で、複屈折が発生することはなく、それによる漂遊成分の改善はほとんどない。 前記第２フォイルを介し、前記第２リタデーションフォイルの位置で通過された この偏光光線がこの第２リタデーションフォイルの光学的主軸に対し垂直な方向 に振動するので、この通過された偏光光線は、複屈折に影響を受けない。互いに 垂直に交差する偏光子の場合に完全な消滅が起こる。有利なことに、両方のリタ デーションフォイルは、前記液晶層の同一の側に設けられる。 前記リタデーションフォイルに対し無機又は有機材料が使用される。 前記残留する漂遊成分を最適化するために、もしあるならば、（前記リタデー ションフォイルに使用される材料の形によって起こされる）通過光線において、 本発明に従う表示装置の好ましい実施例は、前記リタデーションフォイルが偏光 面に延在し、前記基板の面に関するチルト角を表示する前記重合されたネマティ ック材料における液晶分子を備える重合又はガラス状のネマティック液晶材料を 主に有することを特徴とする。 それによって、前記リタデーションフォイルにおける前記重合されたネマティ ック液晶材料での前記液晶分子の配向方向は、ほぼ一定である。 このような状況下で、液晶分子の配向方向は、基板上の液晶分子のダイレクタ の垂直射影のことであると理解されたい。 作られる広さの結果として、様々なリタデーションフォイルでの前記（平均） チルト角の間で広さが存在するなら、前記配向方向は一定のまま残る。従って、 １つ以上のリタデーションフォイルを具備する光学部品は光学特性において広が ることなく、簡単な方法で製造することができる。 前記液晶材料は部品的に重合されてもよいが、ほぼ全体的に重合されることが 好ましい。 製造方法に依存して、前記重合又はガラス状のネマティック液晶材料における液 晶分子が前記基板に関するチルト角を持ち、これら基板は、（例えば表面的反応 性基板を用いることによって）変化し又はほぼ一定となる。このことは、偏光さ れた光線（偏光顕微鏡法）を使用するコノスコープ法又は顕微鏡法を用いて決定 される。 リタデーションフォイルの製造中、前記液晶分子のチルト角（ダイレクタ形状 ）は、液晶単量体から形成される高分子材料を使用することによって得ることが できる。 原理的には、全液晶高分子材料は前記リタデーションフォイルに対する材料と して使用される。しかしながら、単量体又は反応性グループを有する単量体の混 合物の反応性製造である液晶高分子材料で好ましくは使用される。このような高 分子材料は、前記液晶単量体が重合する前に配向されるという利点を有する。重 合は、いわば固定すべき配向の原因となる。このような混合物は、非反応性（液 晶）材料及び／又は非液晶単量体をこの液晶特性を失うことなく付加的に有して もよいことに注意されたい。この反応性単量体は好ましくは液晶グループを有す る。 前記活性グループに対し、酸化ビニル、チオレネシステム又はエキポシグルー プが使用される。しかしながら、（メタ）アクリルグループの形で反応性グルー プが好ましくは使用される。（メタ）アクリルグループを有する単量体は、良好 に処理可能であることがわかる。原理的には、前記単量体は熱重合される。実際 には、光化学的放射の影響下、特に紫外線下での遊離基重合は、前記単量体を重 合する最も簡単な方法である。当業者がこの混合物を重合すべき温度を選択する ことができることが利点となる。重合すべき混合物の液晶特性が前記温度によっ て実際の温度に影響されるので、この温度の選択がしばしば非常に重要となる。 好ましくは、重合すべき混合物は、２つ以上の上記に記載された形の反応性グ ループを持つ単量体も有する。重合中に、このような単量体の有無は、３次元ネ ットワークの構成となる。この構成は、発明性のあるリタデーションフォイルの 光学特性に、温度変化に対する敏感性を失わせる。特に、異なる温度で用いられ るフォイルに対し、前記光学特性のこのような小さな温度依存は非常に有効であ る。 本発明の範囲内で使用可能である液晶分子は、一般的な公式 Ａ−Ｂ−Ｍ−(Ｂ)−(Ａ) に対応する。この公式において、Ｍはこのグループの化学的構造及び固定配座が 前記分子に高度な非等方性にさせる当該グループを表す。適当なＭグループは、 とりわけ、ＵＳＰ4,398,803及びＷＯ 95/24454で開示されている。Ｂはいわゆる スペーサーグループを示す。所望の特性に依存することで、使用される単量体は 、１つ又は２つのスペーサーグループを有する。スペーサーグループもまた、上 記特許出願から既知である。Ａは上記で述べられた形の反応性グループを示す。 前記液晶分子は１つ又は２つの反応性グループを有してもよい。上述されたよう に、前記混合物における液晶分子の一部は非反応性となってもよい。この場合、 これら分子はＡ形のグループを有さない。 前記表示装置の好ましい実施例は、重合された材料が一方の端に無極性グルー プ及びもう一方の端に有極性グループを設けられた液晶分子を有することを特徴 とする。この形の液晶分子の存在が、重合すべき前記混合物の液晶材料に前記基 板から近い距離でホメオトロピック相とする。結果として、このリタデーション フォイルの液晶材料におけチルトの所望の配向は、ほとんど自然に発生する。結 果的に、この場合において、前記チルトを引き起こすための電界での処置が過剰 となる。これは、このようなフォイルの製造を簡単にする。 有極性の端及び無極性の端を持つ液晶分子は、一般的な公式 Ｒ−Ｂ−Ｍ−Ｚ に対応する。ここでＢ及びＭは、上述された意味を持つ。この場合において、前 記スペーサーグループＢは、前記分子の無極性グループとして役立ち、Ｚは例え ば、-ＣＮ,-ＯＨ,-ＮＯ₂,-ＣＯＯＨ又は-Ｃ(Ｏ)Ｏ-ＣＨ₃のような極性グループ を示すが、リン酸塩、ホスホン酸塩及びスルホン酸塩でも可能である。 この表示装置の好ましい更なる実施例は、無極性グループが設けられる端で前 記液晶分子が前記重合された材料と共有結合することを特徴とする。このことは 、Ｒに対し、上述された形の反応性グループが使用される場合に達成される。こ の 処置によって、発明性のあるリタデーションフォイルの光学特性は、温度変化に 対する敏感性を減少させる。特に、異なる温度で用いられるフォイルに対し、光 学特性のこのような小さな温度依存は、非常に有効である。前記処置によって、 これらフォイルも（例えば記憶又は伝播中若しくは自動車の装置において）分子 配置が失われることなく、非常に高い温度に付随的に抵抗することができる。 前記チルトはほぼ一定でよい。代わりとして、前記表示装置の製造中にプレチ ルトが、例えば米国特許公報第ＵＳＰ5,155,610に記載の方法を用いて、１つ又 は両方の境界面で起こされることができる。このプレチルトに依存して、光学的 な非等方性層は、例えば広がり及び曲がり変形を組み合わせたものを得る。前記 製造中、電界及び／又は磁界を用いて最終ダイレクタ輪郭に影響することが可能 でもある。これは、前記ダイレクタに対する好ましい方向が生じてもよい。この ような好ましい方向は、液晶材料のスメクチックＣ相(smectic Ｃ-phase)での重 合中に、代わりに得ることができる。 液晶表示装置の更なる好ましい実施例は、複屈折層が前記表示セルと前記リタ デーションフォイルの各々との間に置かれ、この複屈折層は、前記基板に並列す る面に延在する光学的主軸を持つことを特徴とする。この方法において、特に前 記複屈折層とリタデーションフォイルとの光学軸が前記表示セルの同じ側で、互 いにほぼ垂直に交差する場合、いわゆるグレイスケール反転の更なる減少が達成 される。これら複屈折層の製造に対し、重合される液晶材料が有利に使用される 。 製造の点から、両方のリタデーションフォイルを透明な（合成樹脂の）支持体 の一方に供給することが有効となる。このような構造を有する表示装置は、前記 共通支持体から見る場合、このリタデーションフォイルにおける前記チルト角は 異符号である。 好ましくは、前記偏光子及びリタデーションフォイルの組立体は、一つの部品 で製造され、結果として前記表示装置と組み合わされる。結果として、本発明に 従う偏光子を具備する光学部品は、この部品がこのフォイルが偏光子の面の一つ に対する法線に関しチルトされる光学的主軸を持つリタデーションフォイルを有 し、前記光学的主軸が前記偏光子の偏光面に延在することを特徴とする。 図面の簡単な説明 本発明のこれら及びその他の特徴を以下に記載された実施例を参照して明らか に及び説明するだろう。 図において、 第１図は、本発明に従う液晶表示装置の一部の概略的な断面図であり、 第２図は、第１図に示す装置の一部を示し、 第３図は、第２図に示した装置と類似である既知の装置の光学的動作をいわゆ る楕円体を用いて概略的に説明し、 第４図は、本発明従う表示装置と第３図に従う表示装置との差異を概略的に示 し、 第５図から第１０図は、使用すべきリタデーションフォイルの変化を示し、 第１１図は、本発明に従う表示装置の変形を示し、 第１２図は、通例の表示装置及び第１図及び１１図において示された表示装置 の伝搬／電圧曲線を示し、 第１３図は、使用される多くの材料の構造式を示し及び、 第１４図は、他のリタデーションフォイルをさらに示す。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、電極５，６を具備する２枚の例えばガラスの基板３，４間で挟まれ るねじれネマティック液晶材料２を備える液晶セル１を有する液晶表示装置の一 部の概略的な断面図である。この装置はさらに２つの偏光子７，８を有し、これ ら偏光子の偏光方向は互いに垂直に交差する。前記セルはさらに配向層（図示せ ず）を含み、この配向層はこれら基板の内側表面上の液晶材料を、本実施例にお いて前記偏光子の偏光軸方向に配向するので、このセルは90°のねじれ角を持つ 。この場合、前記液晶材料は正の光学異方性と正の誘電異方性とを有する。従っ て、電圧が前記電極５，６に印加される場合、分子及びそれによる方向は、この 場に従って配向される。その結果、理想的な場合、全ての分子は両方の基板に対 しほぼ垂直に延在する（第２図の状態１１）。しかしながら実際は、この状態に は相当に高い電圧を必要とする。通例の電圧で、これら分子は前記基板３，４に 対す る法線と小さな角を作る。これは第２図の状態１２に対応する。結果として、前 記セルを１３の方向から見る場合、視察者は分子の方向で、より多く見えるので 、この電圧でも通過する光は、相当な及び付加的な非対称の角度依存に従う。こ の角度依存は、いわゆる光学的屈折率楕円体(optical indicatrix)、すなわち前 記光線の電界成分のベクトルが振動する各方向に対する屈折率の３次元幾何表示 装置を用いて説明される。光学的等方性材料の場合、この光学的屈折率楕円体は 球形であり、二軸性材料の場合は楕円体であり、一軸性材料の場合は対称軸の軸 を持つ楕円体である。理想ケースにおいて、励振状態での液晶層は、ほぼ当該層 の全体の厚さを横切る一軸である（前記基板近傍の分子層を除くほぼ全ての分子 層において、当該分子は前記基板に垂直に延在する）ので、第２図に示す状態１ １は、第３図の楕円体１４で表すことができ、これはこの楕円体の主軸が液晶層 を横切るように延在し、前記基板に並列して延在する平面における屈折率（ｎ_x ＝ｎ_y）よりも大くなる基板に垂直である屈折率ｎ_zを持つ楕円体である。 前記液晶は等方性ではないので、複屈折が起こる。この複屈折は第３図の屈折 率楕円体１５で補償されることが明らかである。この屈折率楕円体は、この軸が 前記液晶層に垂直に延在し、前記基板と並列して延在する平面における屈折率( ｎ_x＝ｎ_y)よりも小さな基板に垂直である前記屈折率ｎ_zを持つ楕円体である。 しかしながら実際には、この状態は相当に高い電圧を必要とする。通例の電圧 で、これら分子は前記基板３，４に対する法線と小さな角を作る。これは第２図 における状態１２に対応する。結果として、前記セルを１３の方向から見る場合 、視察者は分子の方向でより多く見える。さらに実際の状態において、前記屈折 率楕円体１４'は前記液晶層に対し垂直な軸とで小さな角を作る主軸を持つ。つ まりこの屈折率楕円体１４が、言わばこの軸に関してわずかにチルトされること である。この場合、良好な補償は屈折率楕円体１５'を持つ補償器層９によって 達成され、この楕円体は同じ方法で、言わばこの軸に関して屈折率楕円体１５を チルトすることによって達成される。 第４図は、左側に同じ状態、すなわち関連する屈折率楕円体１４'を持つ液晶 ２及び関連する屈折率楕円体１５'を持つ補償層９を示す。この場合、前記液晶 及び補償層は交差する偏光子７，８間で挟まれている。第４図の右側に示すよう に、本発明に従う表示装置は実施例において、重合されたネマティック液晶材料 における液晶分子の基板及び平均配向方向に関して、重合されたネマティック液 晶材料における液晶分子のチルト角を持つこの重合されたネマティック液晶材料 を主に含む２つのリタデーションフォイル９を有する。これらは、前記基板に対 し垂直に見る場合、互いに90°の角を作る。本実施例において、リタデーション フォイル９^aの（矢印２３で示される）重合された液晶分子は、偏光子８の偏光 方向に並列して延在し、30°の平均チルト角αを示す。本実施例において、リタ デーションフォイル９^bの前記重合された液晶分子は、偏光子７の偏光方向に並 列して延在し、30°の平均チルト角も示す。この操作原理を説明するために、こ の液晶２は、それぞれが屈折率楕円体１６，１７及び１８を持つ３つの部品に分 割される。リタデーションフォイル９^aの屈折率楕円体２１はここで、いわば屈 折率楕円体１８と屈折率楕円体１７の一部とを補償する一方、リタデーションフ ォイル９^bの屈折率楕円体２２はここで、いわば屈折率楕円体１６と屈折率楕円 対１７の残りの部品とを補償する。個々のリタデーションフォイル９^a，９^bの使 用は、単一のフォイルの使用よりも前記グレイスケール反転及び角度依存に関し て良好な結果となることがわかる。このことは屈折率楕円体１５'で示されてい る。 入射光線２５は、この図の平面に垂直な偏光子７によって直線的に偏光される 。本発明に従うリタデーションフォイル９^bの前記光学的主軸は、偏光子７の偏 光面に延在するので、このリタデーションフォイルは、前記光線に複屈折の影響 を及ぼすことなく、これは偏光面で振動し、この偏光面に垂直な振動は発生しな い。前記リタデーションフォイル内の分子が偏光された光線の伝播方向に垂直な １つの平面に延在するほど、偏光面に垂直な振動（及びそれ故に楕円的に偏光さ れる光線）を妨ぐことができ、前記光学的主軸に垂直又は並列な方向に振動する 光線の場合、複屈折の影響が発生する。特に、これはねじれることなく又は無視 できるねじれを持つ重合されるネマティック液晶材料によって実現されるが、こ れは無機材料のリタデーションフォイルでも実現される。前記矢印に沿って見る 場合、前記液晶２は、（前記励振状態で）殆ど等方性の動きを示すので、前記偏 光された光線は、前記リタデーションフォイル９^aに達する一方、これはこのリ タデー ションフォイル９^aの光学的主軸に垂直な平面において振動する。これは、複屈 折を再び発生させないこと及び前記光線が完全に消失することを明らかにする。 前記リタデーションフォイル９^a，９^bにおける平均チルト角は例えば20°と30 °のように異なってもよい。しかしながら、これらリタデーションフォイル内の 分子が前記偏光された光線の偏光方向に垂直又は並列な１つの平面に延在する( 及びそれによる前記光学的主軸に垂直又は並列な方向に振動する光線が複屈折に 従わない)限り、この前記チルト角における変化は、前記動作に影響せず、製造 中でのこの角の大きさに関する広がりは、最終生成物の光学特性における広がり を少しも導かない。 一方では、前記リタデーションフォイル９^a，９^bにおける平均チルト角は、小 さな角度では角度依存又はグレイスケール反転の改善が導きだせないので、好ま しくは５°よりも大きい。もう一方では、これらリタデーションフォイルは、さ もなくば視角の関数としての多くの軸対象を得るので、このチルト角は好ましく は70°を越えないべきである。この最良の結果は、10°から40°の範囲の値で達 成される。 前記リタデーションフォイルは、例えば支持体の平面又は例えばラビング(rub bing)されるポリイミド又はポリビニルアルコールのような配向する層を備える 基板を供給することで製造することができるので、高いチルトが得られる。ラビ ングされたポリイミドの代わりに、直線的に偏光される感光性材料、（例えば前 記液晶分子を配向するためのポリ（４基エトキシルシンナメイト）のようなフォ トポリマー）を代わりに製造する。ラビングされた基板を使用することも代わり として可能である。 上記に記載されたように作られた基板上に設けられた前記液晶材料は、（ラビ ングによって又は配向層を用いて実現される）この基板の配向する効果を取り入 れるだけでなく、自由面で前記表面（ホメオトロピック分子配列）に垂直にそれ 自体が配向する傾向も示す液晶分子を有する。結果として、前記基板での分子の 配向はほぼプレーナ(planar)となり、（リタデーションフォイル９^aにおいて矢 印２３で第４図に示される）小さなチルト角を表すだろう。前記面から僅かに遠 い距離で、前記配向層の配向する影響は僅かに小さくなるので、この配向層にお いて前記分子は、より多くのホメオトロピック分子配列を示し、平均して矢印２ ３'は僅かに大きなチルト角を持つだろう。前記面において、これら分子の配列 は、ほぼ排他的にホメオトロピック（矢印２３"）となる。これは、前記層の厚 さにも依存する。リタデーションフォイル９^bにおいてもまた、このフォイルで の平均チルト角は、配向面でほぼ０°から自由面でほぼ90°へと増加する。 前記リタデーションフォイルの液晶材料に対する適切な混合物は、反応性液晶 材料（２５重量％の混合物（第１３図のｃ参照）２９６と７５重量％の混成物（ 第１３図ｄ参照）７１６）を４０重量％及び非反応性シアノビフェニル混合物を ６０重量％有する。この混合物は、全体の基板を浸すこと及びこの混合物をラビ ングされた面上で回転させることによって供給され、その後、窒素気体中でのＵ Ｖ放射を用いて重合され又はガラス状にされる。一方では、前記分子は前記支持 体面で小さなチルト角が配向され、もう一方では前記面でほぼホメオトロピック が配列されるので、平均チルト角αが得られる（第４図）。類似の構造は、前記 基板でのホメオトロピック分子配列及び前記面でのプレーナ配列する分子で達成 される。これは他の方法（ドクターブレードを用いた設備）及び基板（まさにガ ラス）を用いて達成されてもよい。もう一つの混合物は非反応性液晶材料を含ま ないので、前記層の強さを増加し、この混合物は２５重量％２９６（第１３図ｃ 参照）及び７５重量％７６（第１３図ｅ参照）からなる。 これらリタデーションフォイル９^a，９^bは、隣接する偏光子上に、好ましくは 前記液晶２の片側に設けられる。両方のリタデーションフォイルが支持体１０の 片側に置かれることで、このような組み合わせが第５図に示される。前記リタデ ーションフォイル９^aの分子２３"は、のこれらリタデーションフォイル９^a及び ９^b間のインターフェースで配向されるので、このホメオトロピック分子配列は 、簡単な方法で、前記リタデーションフォイル９^a上に置かれる前記リタデーシ ョンフォイル９^bで起こすことができる。プレーナ配向を示すこの混合物におけ る分子数が十分であるなら、このとき前記チルト角が減少するので、ほぼ25°の 平均角が形成される。前記リタデーションフォイル９^bにおける好ましい方向が 、例えば機械的にせん断すること又は前記重合化中に、配向層を具備する薄い層 （フィルム）を備える前記全体の補償層を覆うことによって導入される。 第６図に示されるリタデーションフォイルにおいて、これらリタデーションフ オイル９^a及び９^b間のインターフェースでのフォイル９^bにおけるチルト角は、 ラビング処置を用いて前記インターフェースとほぼ並列に作られる。薄く、透明 な光学的等方性な保護層２９は、下方垂直配向を妨害しないために供給される。 第４図に示されるような（広がり及び曲がり変形を組み合わせられた）前記層 ９^a，９^bに対する配向方向は、前記自由面でのチルト角は、90°よりも小さくて もよく、前記弾性定数Ｋ₁₁及び（極）アンカリングエネルギー係数Ｗの間の比率 Ｋ₁₁／Ｗは、３００ｎｍよりも小さくなるように選択されるので、このような形 状を自然に用いる液晶起動材料を使用することによって得られるべきでもある。 基板は配向された後、上記に記載された方法によって液晶材料で覆われ、その後 、重合するステップが実行される。 第７図は、第４図のリタデーションフォイル９^aの変化を概略的に示し、この リタデーションフォイル９^aは、副層１９，１９'，１９''及び１９'''を有する 。この場合、前記副層１９の各々におけるチルト角は、例えば一定である。（矢 印２３，２３'，２３''及び２３'''を用いて示される）関連する分子の配向方向 及びそれによる光学的主軸は、例えばリタデーションフォイル９^aの図の平面方 向に延在する。前記リタデーションフォイル９^aの光学的主軸は、もう一つの適 する面に代わりに延在してもよく、この面は図の面とは異なる。 第８図に示されるリタデーションフォイルにおいて、このリタデーションフォ イル９^aの連続する副層１９，１９'，１９''及び１９'''において（矢印２３， ２３'，２３''及び２３'''を用いて示される）関連する分子の配向方向は、この リタデーションフォイルに対し垂直に見る場合、互いに小さな角度を作る。結果 として、前記リタデーションフォイル９^aの光学的主軸は、前記図面の平面とで 角度を作る面に延在する。最後の装置において、前記リタデーションフォイル９^a の光学的主軸は、前記関連する偏光子８の偏光面に延在する。 第８図に示される前記リタデーションフォイルにおいて、連続する副層１９に おける前記分子の配向方向は、２つの副層間の境界で異なるのに対し、これら配 向方向は、第９図のリタデーションフォイルにおいてほぼ等しい。それにも関わ らず、僅かな量のカイラル成分が、重合又はガラス化すべき液晶材料の混合物に 加えられるという事実により、副層１９'における矢印２３'の配向方向は、矢印 ２３の方向とは異なる。この重合（ガラス化）された副層１９は、後続する処理 ステップにおいてこの副層１９'に対する配向層として利用される。もし必要で あるなら、前記副層１９'の材料は僅かな量のカイラル成分を再び含んでもよい 。適当なカイラル成分は、同じカイラル対称性を持ってもよいので、完全なリタ デーションフォイルの光学的主軸が、前記図面の平面とで作る角は、前記副層１ ９の光学的主軸が前記図面の平面とで作る角に関して増加する。逆のカイラル対 称性の場合、前記リタデーションフォイルの光学的主軸が前記図面の平面とで作 る角は、減少する。つまり前記副層１９'の量及びカイラル成分に従って、この 完全なリタデーションフォイルの光学的主軸は、前記図面の平面に再び延在する 。もちろん、多くの中間形態もまた可能である。 第１０図は、リタデーションフォイル９^aを備える偏光子８を有する光学部品 を示し、このリタデーションフォイルの光学的主軸は、前記偏光子の面とで角( 例えばα)を作る。このリタデーションフォイル９^aは、適当な材料、例えば酸化 チタン又は酸化タングステンを傾斜蒸気容着することによって得られる。この場 合、前記光学的主軸の方向は、前記蒸気容着製法によってのみ決定される。他の 可能な材料は、酸化ケイ素又は酸化チタンである。前記材料をノコギリ刃構造上 に設けることも可能である。 第１１図は、本発明に従う更なる液晶表示装置の構造を概略的に示す。第４図 に示す表示装置に比べて、この装置は２つの複屈折層２４^a，２４^bを付加的に有 する。（本実施例において、前記表面に対する法線に関してチルトされない）こ れら複屈折層の光学的主軸２６^a，２６^bは、垂直に（矢印２３の方向によって決 定される）隣接するリタデーションフォイルの光学的主軸とそれぞれ交差する。 これら複屈折層は、入射光を垂直に妨害することないが、これら層の導入は角度 依存及びグレイスケール反転を減少させることがわかる。液晶２における参照番 号２７^a，２７^bは、液晶分子の配向方向を前記基板上に示す。支持体は前記フォ イルと複屈折層との間で挟まれてもよい、しかしこのことは必要ではない。支持 体が偏光子及び支持体の組立体との間に置かれることも代わりに可能である。 第１２ａ図，１２ｂ図及び１２ｃ図は、前記装置に対し垂直（実線）及び特定 の角度（破線）で見た場合での、電圧の関数としての伝搬を示す。（リタデーシ ョンフォイル及び複屈折層の両方がない）第１２ａ図において、電圧が増加する につれて、前記伝搬はある角度で見た場合、最大値から０へと減少し、その後再 びこの伝搬は増加する（グレイスケール反転）。第１図及び１１図に従う表示装 置において、この伝搬は、非常に小さい（第２ｂ図）ままでいるか又は比較的高 い電圧でさえも実質的に０（第１２ｃ）のままでいる。 前記複屈折層２４^a，２４^bの光学軸２６^a，２６^bは、必ずしも互いに垂直に交 差する必要はない。これら光学軸は90°以外の角度で、隣接するリタデーション フォイルの光学軸と交差してもよい。前記グレイスケールで表されるべきグレイ レベル数が少ないならば、漂遊成分の数が増加することを可能にする。この場合 、前記リタデーションフォイルの光学軸は、必ずしも偏光面に延在する必要はな い。前記光学軸が互いに作る角度は、60°から120°の範囲で変化するように選 択されてもよい。 前記リタデーションフォイルは、非並列方向にラビングされたポリイミドのよ うな配向する層を持つ例えば（ＩＴＯで覆われているかどうかの）２枚のガラス プレートを設けることによって製造することもできるので、急なチルトが達成さ れ、これらガラスの平面は、スペーサを用いて互いにある距離で保たれる。前記 ガラスプレート間に、例えば、２５重量％のＣ６Ｍ（第１３図のａ参照）及び７ ４重量％の４９５（第１３図のｂ参照）の混合物並びに適切なイニシエータのよ うなＬＣ単量体（ＬＣ monomer）の適切な混合物が供給され、その後、この混合 は弱い電界の影響下において100°ＣでＵＶ放射によって重合される。 補償層は、異なるチルト角を持つ２つのこのようなリタデーションフォイルを 結合することによって形成され、分子の配向方向は互いに関し約90°まで回転さ れる。 ほぼ一定のチルト角を持つリタデーションフォイルの場合、反応性液晶分子が 、開始材料として使用することができ、この分子は、ホメオトロピック分子配列 を引き起こす面の間で、スメクチックＣ相(smectic Ｃ-phase)がもたらされる。 この方法において、（40°から89°の範囲における）大きなチルト角が達成され る。この最終的な設定が温度に依存するので、最終的な角度はこの温度設定に影 響さ れる。例として、これは、５４．５重量％のＣ６Ｈ（Ｎｏ．２３）（第１３図の ｆ参照）及び４４．５重量％のＮｏ．７９（第１３図のｇ参照）の混合物並びに 適切なイニシエータで使用される。前記混合物は、例えば、Ｎissan Ｃhemical で入手可能なＳＥ 7511Ｌのポリイミドのようなホメオトロピック分子配列材料 の層が設けられた２枚のガラスプレート間で挟まれる。前記混合物はその後、15 5℃１５５℃（等方性状態）から82℃（スメクチック状態）へと冷却される。均 一な配列を得るために、前記スメクチック層のマイナーシフトが有効であっても よい。その後、反応性分子はＵＶ放射を用いて重合される。第１４図は、一定の チルト角βを持つこのような２つのリタデーションフォイル９^a，９^bが、補償層 ９に結合される方法を示す。 これらリタデーションフォイルは、前記セルの外側又は内側に設けられてもよ い。一例として、前記リタデーションフォイルが前記基板上に直接設けられても よく、もう一つの例として、このようなフォイルは、前記セルに存在する例えば 保護層又は保護膜のような他の層に設けられる。前記リタデーションフォイルの 硬度が十分である場合、このフォイルの（約６００ｎｍまでの）小さな厚さは、 硬度を保護膜に対して適するよう使用される。 他の実施例において、即ちカラー液晶表示装置は、このカラーフィルタの素子 での位置決めにおいて（例えばその厚さが変化することによって）異なるリタデ ーションの値のカラーフィルタを持ち、このリタデーションフォイルはパターン 化された構造を持つ。別々のカラー各々に対し、前記フォイルの関連する部品の リタデーションは、前記カラーと関連する波長に対し最適化される。 両方の支持板上の電極を用いて励振する代わりに、上記に記載されるように、 アドレッシング又はプラズマを介してアドレッシングする（プラズマアドレスさ れるＬＣＤ）ターミナルで代わりに形成されるのに使用される。 要するに、本発明は、前記表示セル中の１つ又は両方の偏光子をリタデーショ ンフォイルに設けることで、偏光面の１つに延在する及び前記基板の関連する面 に関しチルトされている光学軸をそれぞれ持つ液晶表示装置に関する。そのおか げで、互いに垂直に交差する偏光子間でほぼ完全な消滅が達成される一方、加え て前記角度依存の減少及び改良されたグレイスケール反転が達成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 ブロアー ディルク ヤン オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ストーリンガ ショールド オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ並列な２枚の基板間にネマティック液晶材料の層と及び第１及び第２ の偏光子とを有する表示セルを持つ液晶表示装置であり、当該表示セルはリタデ ーションフォイルの光学的主軸が前記基板の１枚の面に対する法線に関しチルト されている当該リタデーションフォイルを具備する液晶表示装置において、前記 光学的主軸は前記第１の偏光子の偏光面に延在し、前記表示セルは、前記基板の 前記平面に対する法線に関しチルトされている光学的主軸を備える第２リタデー ションフォイルを具備し、前記光学的主軸は前記第２の偏光子の偏光面に延在し 及び前記偏光面は互いにほぼ垂直に交差することを特徴とする液晶表示装置。 ２．請求項１に記載の液晶表示装置において、前記リタデーションフォイルの 少なくとも一つは、主に重合又はガラス状のネマティック液晶材料を有し、前記 重合又はガラス状のネマティック液晶材料における前記液晶分子は、偏光面に並 列する配向方向に延在し、前記配向方向において前記基板の面に関するチルト角 を表示することを特徴とする液晶表示装置。 ３．請求項１に記載の液晶表示装置において、前記リタデーションフォイルは 、重合又はガラス状のネマティック液晶材料を主に有し、前記重合又はガラス状 のネマティック液晶材料における前記液晶分子は、前記配向方向において前記基 板面に関するチルト角を表示し、偏光面に並列する配向方向に延在することを特 徴とする液晶表示装置。 ４．請求項１に記載の液晶表示装置において、前記リタデーションフォイルは 、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化ケイ素及び酸化チタンで形成されるグ ループの材料を有することを特徴とする液晶表示装置。 ５．請求項２，３又は４に記載の液晶表示装置において、前記リタデーション フォイルは透明な支持体の一方の側に設けられ、前記共通な支持体から見る場合 、当該リタデーションフォイルにおけるチルト角は、前記支持体の表面から増加 することを特徴とする液晶表示装置。 ６．請求項２，３又は５に記載の液晶表示装置において、前記リタデーション フォイルに対し垂直な方向で見る場合、当該リタデーションフォイルの少なくと も１つでの前記重合又はガラス状のネマティック液晶材料における前記液晶分子 のチルト角は、増加又は減少することを特徴とする液晶表示装置。 ７．請求項２，３又は５に記載の液晶表示装置において、前記リタデーション フォイルに対し垂直な方向で見る場合、当該リタデーションフォイルの少なくと も１つでの前記重合又はガラス状のネマティック液晶材料における前記液晶分子 のチルト角は、ほぼ一定であることを特徴とする液晶表示装置。 ８．前述した請求項の何れか１項に記載の液晶表示装置において、前記光学的 主軸が前記基板に並列する面に延在する複屈折層は、前記表示セル及び前記リタ デーションフォイルの各々の間に置かれることを特徴とする液晶表示装置。 ９．前述した請求項の何れか１項に記載の液晶表示装置において、前記重合又 はガラス状の材料は、一端では無極性グループを設け、もう一端では有極性グル ープを具備する液晶分子を有することを特徴とする液晶表示装置。 １０．偏光子を有する光学部品において、前記部品はリタデーションフォイルを 具備し、前記フォイルの光学的主軸が前記偏光子の１つの表面に対する法線に関 しチルトされ、前記リタデーションフォイルの前記光学的主軸は、前記偏光子の 偏光面に延在することを特徴とする光学部品。 １１．請求項１０に記載の光学部品において、前記部品は少なくとも第２のリタ デーションフォイルを有し、前記フォイルの光学的主軸が前記表面に対する法線 に関しチルトされ、前記光学的主軸は偏光面をほぼ垂直に交差する面に延在する ことを特徴とする光学部品。 １２．請求項１１に記載の光学部品において、前記リタデーションフォイルは透 明な支持体の両側に置かれ、前記共通な支持体から見る場合前記リタデーション フォイルにおける前記チルト角は、前記支持体の前記表面から増加することを特 徴とする光学部品。 １３．請求項１０又は１１に記載の光学部品において、前記リタデーションフォ イルは、重合又はガラス状の液晶材料を主に有し、前記重合又はガラス状の液晶 材料における液晶分子は、偏光面に並列な配向方向に延在し、前記配向方向 において、前記表面に関するチルト角を表示することを特徴とする光学部品。 １４．請求項１０又は１１に記載の光学部品において、前記リタデーションフォ イルは重合又はガラス状のネマティック液晶材料を主に有し、前記重合又はガラ ス状のネマティック液晶材料における前記液晶分子に関し、前記配向方向におい て、前記基板の前記面に関するチルト角を表示し、重合された液晶材料の前記層 の厚さを平均して越えて、偏光面に並列な配向方向に延在することを特徴とする 光学部品。 １５．請求項１０又は１１に記載の光学部品において、前記重合又はガラス状の ネマティック液晶材料における前記液晶分子の前記チルト角は、前記フォイルに 対し垂直な方向で見る場合、増加又は減少することを特徴とする光学部品。 １６．請求項１０又は１１に記載の光学部品において、リタデーションフォイル での前記重合又はガラス状のネマティック液晶材料における前記液晶分子は、前 記フォイルに対し垂直な方向で見る場合、ほぼ一定であることを特徴とする光学 部品。 １７．請求項１１から１６の何れか１項に記載の光学部品において、当該光学部 品は、複屈折層も有し、前記複屈折層の前記光学的主軸は、前記偏光子の表面に 平行な面に延在することを特徴とする光学部品。 １８．請求項１７に記載の光学部品において、前記リタデーションフォイル及び 複屈折層の光学軸は、互いにほぼ垂直に交差すること特徴とする光学部品。 １９．請求項１３から１８の何れか１項に記載の光学部品において、前記重合又 はガラス状材料は、一方の端で無極性グループ及びもう一方の端で有極性グルー プを具備する液晶材料を有することを特徴とする光学部品。 ２０．請求項１９に記載の光学部品において、前記無極性グループを具備する端 で、前記液晶分子は、前記重合又はガラス状材料で共有結合されることを特徴と する光学部品。 ２１．請求項１９又は２０に記載の光学部品において、前記有極性グループは、 -ＣＮ、-ＯＨ、-ＮＯ₂、-ＣＯＯＨ、-Ｃ(Ｏ)Ｏ-ＣＨ₃、リン酸塩、ホスホン酸塩 又はスルホン酸塩を有することを特徴とする光学部品。