DE112004001318T5

DE112004001318T5 - Verzögerungsschicht und Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der diese eingesetzt wird

Info

Publication number: DE112004001318T5
Application number: DE112004001318T
Authority: DE
Inventors: Keiji Kashima; Takashi Kuroda
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: CN101398502B; CN101408632B; CN101408632A; US7719643B2; WO2005008303A1; CN101408631A; KR20060039909A; CN100432715C; KR101096910B1; CN101334498A; CN101398502A; CN101408631B; US7859622B2; US20060152656A1; CN1823284A; CN101334498B; DE112004001318B4; US20100182545A1

Abstract

Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Abstands von 100 μm vorliegen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzögerungsschicht, die eingebettet in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder dergleichen verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht, die eine Verzögerungsschicht umfasst, die als negative C-Platte mit cholesterischer Ordnung wirkt, um den Polarisationszustand von Licht in einer Richtung zu kompensieren, die bezüglich der Senkrechten einer Flüssigkristallzelle geneigt ist, und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Verzögerungsschicht umfasst.
Stand der Technik
Als herkömmliche gebräuchliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung, wie sie in der 15 gezeigt ist, kann eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung genannt werden, die eine Polarisationsplatte 102A auf der Einfallsseite, eine Polarisationsplatte 102B auf der Austrittsseite und eine Flüssigkristallzelle 104 umfasst. Die Polarisationsplatten 102A und 102B sind so aufgebaut, dass nur ein linear polarisiertes Licht (dieses ist in der Figur schematisch durch einen Pfeil gezeigt) mit einer Schwingungsfläche in einer vorgegebenen Schwingungsrichtung selektiv durchgelassen wird, und sie sind so einander gegenüber liegend im gekreuzten Nicol-Zustand bereitgestellt, dass ihre jeweiligen Schwingungsrichtungen senkrecht zueinander sind. Darüber hinaus umfasst die Flüssigkristallzelle 104 eine große Anzahl von Zellen, die den Pixeln entsprechen, und ist zwischen den Polarisationsplatten 102A und 102B angeordnet.
Hier wird bezüglich einer solchen Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 ein Fall als Beispiel dargestellt, bei dem ein VA-System (System mit vertikaler Ausrichtung) eingesetzt wird, bei welchem ein nematischer Flüssigkristall mit einer negativen dielektrischen Anisotropie in der Flüssigkristallzelle 104 eingeschlossen ist (in der Figur ist der Flüssigkristalldirektor schematisch mit gestrichelten Linien gezeigt). Wenn das linear polarisierte Licht, das durch die Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A durchgelassen worden ist, in der Flüssigkristallzelle 104 durch einen Abschnitt einer Zelle in einem nicht angesteuerten Zustand durchgelassen wird, wird dessen Phase nicht verschoben, so dass es durch die Polarisationsplatte der Austritts seite 102B blockiert wird. Wenn es andererseits in der Flüssigkristallzelle 104 durch einen Abschnitt der Zelle, der angesteuert wird, durchgelassen wird, wird die Phase des linear polarisierten Lichts verschoben, so dass eine Lichtmenge, die dem Ausmaß der Phasenverschiebung entspricht, durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B durchgelassen wird, so dass es austritt. Dadurch kann durch optionales Steuern der Ansteuerspannung der Flüssigkristallzelle 104 für jede Zelle ein gewünschtes Bild auf der Seite der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B angezeigt werden. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 ist nicht auf solche beschränkt, die den vorstehend beschriebenen Aspekt des Lichtdurchlasses und der Lichtblockierung aufweisen. Es wurde auch eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgeschlagen, die eine Konfiguration aufweist, bei der das Austrittslicht in der Flüssigkristallzelle 104 von einem Abschnitt einer Zelle in einem nicht angesteuerten Zustand durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B durchgelassen wird, so dass es austritt, wohingegen das Austrittslicht von einem Abschnitt der Zelle im angesteuerten Zustand durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B blockiert wird.
Wenn der Fall berücksichtigt wird, bei dem in der vorstehend genannten Flüssigkristallzelle mit VA-System 104 das linear polarisierte Licht durch einen Abschnitt der Zelle in einem nicht angesteuerten Zustand durchgelassen wird, weist die Flüssigkristallzelle 104 eine Doppelbrechung auf, so dass der Brechungsindex in der Dickenrichtung und der Brechungsindex in der Ebenenrichtung voneinander verschieden sind. Daher wird von dem linear polarisierten Licht, das durch die Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A durchgelassen wird, das einfallende Licht entlang der Senkrechten der Flüssigkristallzelle 104 durch die Flüssigkristallzelle durchgelassen, ohne dass dessen Phase verschoben wird. Von dem linear polarisierten Licht, das durch die Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A durchgelassen wird, wird jedoch die Phase des einfallenden Lichts in der Richtung, die bezüglich der Senkrechten der Flüssigkristallzelle 104 geneigt ist, verschoben, wenn es durch die Flüssigkristallzelle 104 hindurchtritt, so dass es elliptisch polarisiert wird. Dieses Phänomen ist auf die Funktion der Flüssigkristallmoleküle, die in der vertikalen Richtung in der Flüssigkristallzelle 104 ausgerichtet sind, als positive C-Platte zurückzuführen. Die Größe der erzeugten Phasendifferenz bezüglich des Lichts (durchgelassenes Licht), das durch die Flüssigkristallzelle 104 durchgelassen worden ist, wird durch den Doppelbrechungswert der Flüssigkristallmoleküle, die in der Flüssigkristallzelle 104 eingeschlossen sind, die Dicke der Flüssigkristallzelle 104, die Wellenlänge des durchgelassenen Lichts oder dergleichen beeinflusst.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Phänomens tritt selbst dann, wenn sich eine Zelle in der Flüssigkristallzelle 104 im nicht angesteuerten Zustand befindet, so dass ein linear polarisiertes Licht inhärent als solches durchgelassen und durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B blockiert wird, ein Teil des Austrittslichts, das sich in einer geneigten Richtung bezüglich der Senkrechten der Flüssigkristallzelle 104 befindet, aus der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B aus.
Daher besteht bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 ein Problem dahingehend, dass die Anzeigequalität eines Bilds, das von einer Richtung betrachtet wird, die bezüglich der Senkrechten der Flüssigkristallzelle 104 geneigt ist, verglichen mit einem Bild, das von der Vorderseite betrachtet wird, vorwiegend aufgrund einer Verschlechterung des Kontrasts verschlechtert wird (Problem der Betrachtungswinkelabhängigkeit).
Um das Problem der Betrachtungswinkelabhängigkeit bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 zu vermindern, wurden bislang verschiedene Techniken entwickelt. Als eine dieser Techniken, wie sie z.B. in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (JP-A) Nr. 3-67219 oder 4-322223 beschrieben ist, ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bekannt, bei der die optische Kompensation durch die Verwendung einer Verzögerungsschicht (einer Verzögerungsschicht, die eine Doppelbrechung zeigt) mit einer cholesterisch geordneten molekularen Struktur und Anordnen einer solchen Verzögerungsschicht zwischen einer Flüssigkristallzelle und einer Polarisationsplatte durchgeführt wird.
Dabei wird in einem optischen Verzögerungselement mit einer cholesterisch geordneten molekularen Struktur eine selektiv reflektierte Wellenlänge, die durch λ = nav·p (p: helikale Ganghöhe in der helikalen Struktur der Flüssigkristallmoleküle, nav: durchschnittlicher Brechungsindex in der Ebene senkrecht zur helikalen Achse) dargestellt wird, z.B. so eingestellt, wie es in der JP-A Nr. 3-67219 oder 4-322223 beschrieben ist, so dass sie kürzer oder länger als die Wellenlänge des durchgelassenen Lichts ist.
In dem vorstehend genannten optischen Verzögerungselement wird wie bei der vorstehend beschriebenen Flüssigkristallzelle die Phase des einfallenden linear polarisierten Lichts in einer Richtung, die bezüglich der Senkrechten der Verzögerungsschicht geneigt ist, verschoben, wenn es durch die Verzögerungsschicht hindurchtritt, so dass es elliptisch polarisiert wird. Dieses Phänomen ist auf die Funktion der cholesterisch geordneten molekularen Struktur als negative C-Platte zurückzuführen. Die Größe der Phasendifferenz, die bezüglich des durch die Verzögerungsschicht durchgelassenen Lichts (durchgelassenes Licht) erzeugt wird, wird von dem Doppelbrechungswert der Flüssigkristallmoleküle in der Verzögerungs schicht, der Dicke der Verzögerungsschicht, der Wellenlänge des durchgelassenen Lichts oder dergleichen beeinflusst.
Daher kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen optischen Verzögerungselements durch optisches Gestalten der Verzögerungsschicht derart, dass die Phasendifferenz, die durch die Flüssigkristallzelle des VA-Systems erzeugt wird, die als positive C-Platte wirkt, und die Phasendifferenz, die in der Verzögerungsschicht erzeugt wird, die als negative C-Platte wirkt, verschoben sein kann, das Problem der Betrachtungswinkelabhängigkeit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung dramatisch verbessert werden.
Andererseits ist in der JP-A Nr. 7-175065 eine Flüssigkristallanzeige, die eine große Anzahl von Mikrodomänen mit einem Durchmesser von etwa mehreren μm bis mehreren zehn μm umfasst, die nicht fixiert sind, als Flüssigkristallzelle des TN-Systems (verdrillt-nematisches System) beschrieben. Eine chirale nematische Flüssigkristallschicht, die als TN-Flüssigkristall verwendet wird, ist so gestaltet, dass sie als optische Rotationsschicht und nicht als Verzögerungsschicht wirkt. Daher ist der Verdrillungswinkel des vorstehend genannten TN-Flüssigkristalls so gestaltet, dass die Verdrillungswinkel der vorstehend genannten großen Anzahl von Mikrodomänen in einem Bereich von 0° bis etwa 270° (Ganghöhe von 0 bis 0,75, wenn dieser Wert in die chirale Ganghöhe umgerechnet wird) liegen. Unter der Annahme, dass die chirale Ganghöhe des TN-Flüssigkristalls 1 Ganghöhe oder mehr beträgt, ist die selektiv reflektierte Wellenlänge des TN-Flüssigkristalls länger als die Wellenlänge eines einfallenden sichtbaren Lichts.
Im SID '93 Digest, 622 (1993) beschreiben R. Holding et al. entsprechend einem Flüssigkristallzellen-Bildungsverfahren des TN-Systems eine Flüssigkristallanzeige, die eine Flüssigkristallschicht in einem amorphen Zustand umfasst, die nicht fixiert ist. Eine chirale nematische Flüssigkristallschicht, die als TN-Flüssigkristall verwendet wird, ist so gestaltet, dass sie als optische Rotationsschicht und nicht als Verzögerungsschicht wirkt. Daher ist der Verdrillungswinkel des vorstehend genannten TN-Flüssigkristalls so gestaltet, dass er 90° (Ganghöhe von 0,5, wenn dieser Wert in die chirale Ganghöhe umgerechnet wird) beträgt. Das TN-System umfasst einen normalerweise schwarzen Modus, bei dem eine TN-Zelle zwischen zwei Polarisationsplatten mit parallel bereitgestellten Absorptionsachsen angeordnet ist, und einen normalerweise weißen Modus, bei dem eine TN-Zellle zwischen Polarisationsplatten des gekreuzten Nicol-Typs angeordnet ist. Gemäß dem SID '93 Digest, 622 (1993) von R. Holding et al. weist die Durchlässigkeit dann, wenn die TN-Flüssigkristallanzeige, die eine Flüssigkristallschicht in einem amorphen Zustand, die nicht fixiert ist, umfasst, in einem normalerweise schwarzen Modus vorliegt, einen hohen Wert von 3 % auf, so dass eine Kon trastverschlechterung induziert wird. Unter der Annahme, dass die chirale Ganghöhe des TN-Flüssigkristalls 1 Ganghöhe oder mehr beträgt, ist die selektiv reflektierte Wellenlänge des TN-Flüssigkristalls länger als die Wellenlänge eines einfallenden sichtbaren Lichts.
Im SID '94 Digest, 915 (1994) beschreiben Y. limura et al. entsprechend einem Flüssigkristallzellen-Bildungsverfahren des TN-Systems eine Flüssigkristallanzeige, die eine Flüssigkristallschicht in einem amorphen Zustand umfasst. Die vorstehend genannte Flüssigkristallschicht im amorphen Zustand weist eine Bürstenbreite von 10 bis 100 μm mit mehreren dazwischen vorliegenden Domänen auf und die Direktoren der benachbarten Domänen sind im Wesentlichen kontinuierlich. Eine chirale nematische Flüssigkristallschicht, die als TN-Flüssigkristall verwendet wird, ist so gestaltet, dass sie als optische Rotationsschicht und nicht als Verzögerungsschicht wirkt. Daher ist der Verdrillungswinkel des vorstehend genannten TN-Flüssigkristalls so gestaltet, dass er 90° (Ganghöhe von 0,5, wenn dieser Wert in die chirale Ganghöhe umgerechnet wird) beträgt. Unter der Annahme, dass die chirale Ganghöhe des TN-Flüssigkristalls 1 Ganghöhe oder mehr beträgt, ist die selektiv reflektierte Wellenlänge des TN-Flüssigkristalls länger als die Wellenlänge eines einfallenden sichtbaren Lichts.
Darüber hinaus beschreibt die JP-A Nr. 2002-258053 ein optisches Element mit einer Monodomäne, das zirkular polarisiertes Licht extrahiert, bei dem Direktoren von Flüssigkristallmolekülen in dem gesamten Bereich der Flüssigkristallschichtoberfläche mit cholesterischer Ordnung übereinstimmen. Dadurch wird das Hell-Dunkel-Muster, das beim Anordnen der cholesterischen Flüssigkristalle zwischen den Polarisationsplatten in einem gekreuzten Nicol-Zustand beobachtet wird, aufgelöst.
Wenn jedoch das vorstehend beschriebene optische Verzögerungselement (Verzögerungsschicht mit einer molekularen Struktur mit cholesterischer Ordnung) zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, besteht trotz der Tatsache, dass das Problem der Betrachtungswinkelabhängigkeit vermindert werden kann, ein Problem dahingehend, dass in dem angezeigten Bild ein Hell-Dunkel-Muster erzeugt wird und dass die Anzeigequalität extrem verschlechtert wird, mit Ausnahme des Falls der JP-A Nr. 2002-258053.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Verzögerungsschicht, welche die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrücken kann, ohne in einem Anzeigebild ein Hell-Dunkel-Muster zu erzeugen, und zwar selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht zwischen einer Flüssigkristallzelle und einer Polarisationsplatte angeordnet ist. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Verzögerungselement und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der die Verzögerungsschicht eingesetzt wird.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur bereit, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands vorliegen.
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht liegen auf mindestens einer Oberfläche Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor. Daher ist es z.B. selbst dann, wenn ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, mit dem menschlichen Auge praktisch unmöglich, das Hell-Dunkel-Muster zu erkennen, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Abstand vorliegen. D.h., es kann sichergestellt werden, dass das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, schwerer zu erkennen ist. Folglich kann die sichtbare Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass auch auf der anderen Oberfläche der zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands vorliegen. Dadurch kann noch effektiver dafür gesorgt werden, dass das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, schwerer erkennbar ist. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiver unterdrückt werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur bereit, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vorliegen.
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht liegen auf mindestens einer Oberfläche Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vor. Daher kann z.B. selbst dann, wenn ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Abstand vorliegen, das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, schwerer zu erkennen sein. Folglich kann die sichtbare Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur bereit, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Abstands vorliegen.
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht liegen diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor. Daher ist es z.B. selbst dann, wenn ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, praktisch unmöglich, das Hell-Dunkel-Muster mit dem menschlichen Auge zu erkennen, da verschiedene Verdrillungswinkel innerhalb eines sehr kleinen Abstands vorliegen. D.h., es kann sichergestellt werden, dass das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, schwerer zu erkennen ist. Folglich kann die sichtbare Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur bereit, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vorliegen.
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht liegen diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vor. Daher ist z.B. selbst dann, wenn ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, schwerer zu erkennen, da verschiedene Verdrillungswinkel innerhalb eines sehr kleinen Abstands vorliegen. Folglich kann die sichtbare Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur bereit, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verzögerungsschicht auf einer Querschnittsfläche, die eine Senkrechte zu einer Oberfläche der Verzögerungsschicht umfasst, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem ein Winkel, der durch die Senkrechte und eine helikale Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse, der die cholesterische Struktur aufweist, gebildet wird, ein im Uhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, und einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem der Winkel ein im Gegenuhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, umfasst.
Da in der vorliegenden Erfindung die Verzögerungsschicht auf einer Querschnittsfläche, die eine Senkrechte zu einer Oberfläche der Verzögerungsschicht umfasst, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem ein Winkel, der durch die Senkrechte und eine helikale Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse, der die cholesterische Struktur aufweist, gebildet wird, ein im Uhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, und einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem der Winkel ein im Gegenuhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, umfasst, kann eine Koaleszenz einer Anzahl benachbarter Strukturbereiche mit helikaler Achse zu großen Domänen gehemmt werden. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine optische Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, so dass eine Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt. Wenn beispielsweise die Flüssigkristallmoleküldirektoren der sehr kleinen Einheiten (Domänen) im Wesentlichen nicht übereinstimmen, oder die Verdrillungswinkel in einer cholesterischen Struktur der sehr kleinen Einheiten (Domänen) im Wesentlichen nicht übereinstimmen, und eine Mehrzahl solcher sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegt, bei dem sie miteinander in Kontakt sind, kann sichergestellt werden, dass das Hell-Dunkel-Muster, das in dem Anzeigebild erzeugt wird, noch schwerer zu erkennen ist. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität sicher unterdrückt werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsschicht mit einer cholesterischen Struktur bereit, die in einem Bereich fixiert ist, so dass deren helikale Ganghöhe 1 Ganghöhe oder mehr ist, und die als negative C-Platte wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von sehr kleinen Einheiten (Domänen) vorliegt, welche die cholesterische Struktur aufweisen.
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht liegt eine Mehrzahl von sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, so dass eine Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden kann, da die Domäne sehr klein ist.
In der vorstehend beschriebenen Erfindung ist es bevorzugt, dass eine selektiv reflektierte Wellenlänge eines selektiv reflektierten Lichts von der cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge eines einfallenden Lichts. Wenn die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, so dass das vorstehend genannte Hell-Dunkel-Muster nicht beobachtet wird.
Darüber hinaus ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass eine maximale Hauptachse einer einbeschriebenen Ellipse auf einer Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 40 μm oder weniger beträgt. Dadurch wird selbst dann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, in dem Anzeigebild das Hell-Dunkel-Muster nicht beobachtet, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden kann.
In diesem Fall ist es mehr bevorzugt, dass die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse auf der Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts identisch oder kürzer als diese ist. Dadurch kann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisations platte angeordnet ist, die Erzeugung des aufgrund der Domänengröße vorliegenden Hell-Dunkel-Musters verhindert werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die Größe der Domäne kaum durch Licht erfasst werden kann, da die Größe der Domäne mit der Wellenlänge des vorstehend genannten einfallenden Lichts identisch oder kleiner als diese ist.
Darüber hinaus ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass ein Ausrichtungsdefektabstand (Disklinationsabstand) zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts identisch oder kürzer als diese ist. Dadurch kann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, die Erzeugung der Streuung aufgrund der Disklination verhindert werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die Disklination kaum durch Licht erfasst werden kann, da die Größe der Disklination mit der Wellenlänge des vorstehend genannten einfallenden Lichts identisch oder kleiner als diese ist.
Darüber hinaus ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass ein Trübungswert, wenn die Verzögerungsschicht auf der Basis von JIS-K7105 gemessen wird, 2 oder weniger beträgt. Dadurch kann selbst dann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, die Kontrastverschlechterung effektiv unterdrückt werden.
Darüber hinaus ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass der Maximalwert des ausgetretenen Lichts, der in einem Bereich von 380 nm bis 700 nm gemessen wird, bei der Messung der Verzögerungsschicht, die zwischen den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet ist, 1 % oder weniger beträgt, mit der Maßgabe, dass das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand 0 % beträgt und das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im parallelen Zustand 100 % beträgt. Dadurch kann selbst dann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, die Kontrastverschlechterung effektiv unterdrückt werden.
Ferner ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass die helikale Achse der sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht im Wesentlichen nicht übereinstimmen. Dabei ist es bevorzugt, dass ein Durchschnittswert des Winkels, der durch die helikale Achse der sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, im Wesentlichen 0° be trägt. Dadurch wird selbst dann, wenn die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus kann in der vorstehend beschriebenen Erfindung die Verzögerungsschicht eine laminierte Verzögerungsschicht sein, bei der ferner eine zweite Verzögerungsschicht auf die Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht laminiert ist. Dadurch kann ein Ausmaß der Phasendifferenz realisiert werden, das mit einer Einzelschicht nicht erreicht werden kann.
Ferner ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass sowohl das selektiv reflektierte Licht der Verzögerungsschicht als auch das selektiv reflektierte Licht der zweiten Verzögerungsschicht eine im Wesentlichen übereinstimmende selektiv reflektierte Wellenlänge aufweisen. Dadurch kann eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften, wenn eine Substanzübertragung zwischen den zwei Verzögerungsschichten stattfindet, unterdrückt werden.
Darüber hinaus ist es in der vorstehend beschriebenen Erfindung bevorzugt, dass die Verzögerungsschicht eine molekulare Struktur aus einem dreidimensional vernetzten chiralen nematischen Flüssigkristall oder einen molekularen Zustand eines cholesterischen Polymerflüssigkristalls in einem Glaszustand aufweist. Dadurch kann die molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung stabil aufrechterhalten werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein optisches Verzögerungselement bereit, das ein transparentes Basismaterial und die vorstehend beschriebene Verzögerungsschicht, die auf der Oberfläche des transparenten Basismaterials ausgebildet ist, umfasst.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass zwischen dem transparenten Basismaterial und der Verzögerungsschicht eine Ausrichtungsschicht ausgebildet ist. Dadurch kann die molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung mechanisch stabil aufrechterhalten werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass zwischen dem transparenten Basismaterial und der Verzögerungsschicht eine Farbfllterschicht ausgebildet ist. Dadurch kann die Durchlässigkeit aufgrund der Verhinderung der Oberflächenreflexion des transparenten Basismaterials, der Farbfilterschicht und zwischen den Verzögerungsschichten höher gemacht werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Polarisationselement bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem transparenten Basismaterial des vorstehend beschriebenen optischen Verzögerungselements eine Polarisationsschicht auf einer Oberfläche angeordnet ist, auf der die Verzögerungsschicht nicht ausgebildet ist. Da in der vorliegenden Erfindung die Polarisationsschicht auf mindestens einer Seite des optischen Verzögerungselements bereitgestellt ist, wird die Reflexion an der Oberfläche des optischen Verzögerungselements extrem gering sein, so dass die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters effektiv unterdrückt werden kann. Der Kontrast kann ebenfalls verbessert werden und die Verschlechterung der Anzeigequalität kann effektiv unterdrückt werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereit, die eine Flüssigkristallzelle, ein Paar von Polarisationsplatten, die so angeordnet sind, dass die Flüssigkristallzelle dazwischen angeordnet ist, und das vorstehend beschriebene optische Verzögerungselement, das zwischen der Flüssigkristallzelle und mindestens einer des Paars von Polarisationsplatten angeordnet ist, umfasst. Dadurch kann die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung unterdrückt werden und der Kontrast kann verbessert werden, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements bereit, das einen Ausrichtungsschicht-Bildungsschritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht auf einem transparenten Basismaterial, einen Beschichtungsschritt des Aufbringens einer Verzögerungsschicht-bildenden Beschichtungslösung, die ein Flüssigkristallmaterial, das eine cholesterische Ordnung aufweist, zur Bildung einer cholesterischen Flüssigkristallstruktur umfasst, auf die Ausrichtungsschicht in einem Zustand, bei dem mit der Ausrichtungsschicht keine Reibbehandlung durchgeführt wird, einen Ausrichtungsbehandlungsschritt, bei dem die auf der Ausrichtungsschicht in dem Beschichtungsschritt gebildete Verzögerungsschicht einer Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, und einen Fixierschritt des Fixierens der cholesterischen Flüssigkristallstruktur, die in der Verzögerungsschicht in einem Flüssigkristallphasenzustand vorliegt, dadurch, dass die Verzögerungsschicht, die durch die Ausrichtungsbehandlung ausgerichtet worden ist, einer Verfestigungsbehandlung unterworfen wird, so dass sie fixiert wird, umfasst.
Da in der vorliegenden Erfindung die Verzögerungsschicht auf der Ausrichtungsschicht gebildet wird, die keiner Reibbehandlung unterworfen worden ist, kann eine Verzögerungsschicht mit einer sehr kleinen Einheit (Domäne) bereitgestellt werden. Daher kann ein opti sches Verzögerungselement mit einer guten Anzeigequalität, wenn es für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder dergleichen verwendet wird, hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Verzögerungsschicht als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Verzögerungsschicht als ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Transmissionselektronenmikroskop-Photographie, die ein Beispiel der Querschnittsfläche einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht zeigt.
4 ist eine Transmissionselektronenmikroskop-Photographie, die ein weiteres Beispiel der Querschnittsfläche einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht zeigt.
5 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht.
6 ist eine Transmissionselektronenmikroskop-Photographie, die ein weiteres Beispiel der Querschnittsfläche einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht zeigt.
7 ist ein Verfahrensdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Verzögerungselements.
8 ist ein Verfahrensdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Verzögerungselements.
9 ist ein Verfahrensdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Verzögerungselements.
10 ist ein schematisches Diagramm, das die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle an der angrenzenden Oberfläche zwischen den Schichten in den Verzögerungsschichten einer mehrschichtigen Struktur von den Verzögerungsschichten gemäß eines Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Verfahrensdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Verzögerungselements.
12 ist eine schematische, auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Polarisationselements zeigt, das mit einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ausgestattet ist.
13 ist eine schematische, auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt, die mit einer erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ausgestattet ist.
14 ist eine schematische, auseinander gezogene perspektivische Ansicht, welche die Konfiguration in dem Fall der Betrachtung eines optischen Verzögerungselements in einem Zustand zeigt, bei dem es zwischen den Polarisationsplatten angeordnet ist.
15 ist eine schematische, auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt.
Beste Art und Weise der Durchführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Verzögerungsschicht, ein optisches Verzögerungselement, bei dem diese eingesetzt wird, und ferner eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Nachstehend werden diese jeweils detailliert beschrieben.
A. Verzögerungsschicht
Als erstes wird die erfindungsgemäße Verzögerungsschicht erläutert. Die erfindungsgemäße Verzögerungsschicht kann in sechs Ausführungsformen klassifiziert werden. Nachstehend wird jede Ausführungsform erläutert.
1. Erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht, die eine cholesterische Struktur aufweist, die in einem Bereich fixiert ist, so dass deren helikale Ganghöhe 1 Ganghöhe oder mehr beträgt, als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt. Darüber hinaus ist es mehr bevorzugt, dass eine selektiv reflektierte Wellenlänge eines selektiv reflektierten Lichts der cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge eines einfallenden Hauptlichts.
In dieser Ausführungsform liegen die vorstehend genannten sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, in einer Mehrzahl in der vorstehend beschriebenen Verzögerungsschicht vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, da die Domäne sehr klein ist, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, dass dann, wenn die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner sind als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
Eine Begründung für das vorstehend genannte Phänomen wurde bisher noch nicht gefunden. Es wird jedoch Folgendes angenommen. Wenn die selektiv reflektierte Wellenlänge der cholesterischen Struktur auf die langwellige Seite eingestellt wird, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen), die auf der Ausrichtungsschicht gebildet werden, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, relativ groß. Folglich weisen sie eine sichtbare Größe auf, so dass aufgrund eines Streuphänomens eine Trübung erzeugt wird. Wenn andererseits die selektiv reflektierte Wellenlänge der cholesterischen Struktur auf die kurzwellige Seite eingestellt wird, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen), die auf der Ausrichtungsschicht gebildet werden, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, relativ klein. Folglich weisen sie keine sichtbare Größe auf, so dass das Streuphänomen nicht verursacht wird.
Nachstehend wird die Verzögerungsschicht dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert.
Die 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittsfläche eines Beispiels einer Verzögerungsschicht dieser Ausführungsform zeigt. Gemäß der 1 umfasst die Verzögerungsschicht 10 dieser Ausführungsform eine große Anzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) 12 mit einer molekularen Struktur mit cholesterischer Ordnung (helikale Struktur).
Dabei weisen die sehr kleinen Einheiten (Domänen) 12 mit einer molekularen Struktur mit cholesterischer Ordnung eine selektive Eigenschaft bezüglich der optischen Rotation (Trenneigenschaft für polarisiertes Licht) des Trennens einer optischen Rotationskomponente (zirkular polarisierte Lichtkomponente) einer Richtung von einer optischen Rotationskomponente der entgegengesetzten Richtung auf der Basis der physikalischen molekularen Anordnung (planare Anordnung) der Flüssigkristallmoleküle auf. Ein solches Phänomen ist als Zirkulardichroismus bekannt. Durch optionales Auswählen der optischen Rotationsrichtung in der helikalen Struktur der Flüssigkristallmoleküle wird die zirkular polarisierte Lichtkomponente mit der gleichen optischen Rotationsrichtung wie diese optische Rotationsrichtung selektiv reflektiert.
Die maximale Streuung des polarisierten Lichts mit optischer Rotation (Peak der selektiven Reflexion) wird in diesem Fall bei der Wellenlänge λ₀ gemäß der folgenden Formel (1) erzeugt. λ0 = nav·p (1)
Dabei ist p die helikale Ganghöhe in der helikalen Struktur der Flüssigkristallmoleküle und nav der durchschnittliche Brechungsindex in der Ebene senkrecht zur helikalen Achse.
Andererseits wird die Wellenlängenbandbreite Δλ des selektiv reflektierten Lichts in diesem Fall durch die folgende Formel (2) dargestellt. Δλ = Δn·p (2)
Dabei ist Δn ein Doppelbrechungswert, der als die Differenz zwischen dem Brechungsindex bezüglich eines gewöhnlichen Lichts und dem Brechungsindex bezüglich eines nicht-gewöhnlichen Lichts dargestellt wird.
D.h., in den sehr kleinen Einheiten (Domänen), die eine solche molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung aufweisen, wird gemäß der vorstehend beschriebenen Trenneigenschaft bezüglich polarisiertem Licht eine der im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn zirkular polarisierten Lichtkomponenten in einem Bereich der Wellenlängenbandbreite Δλ, welche die selektiv reflektierte Wellenlänge λ₀ von einem einfallenden nicht-polarisierten Licht zentriert, reflektiert, und Licht der anderen zirkular polarisierten Lichtkomponenten und Licht (nicht-polarisiertes Licht) eines Wellenlängenbereichs, der von der selektiv reflektierten Wellenlänge verschieden ist, werden durchgelassen. Anders als bei einer gewöhnlichen Reflexion wird die reflektierte, im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn zirkular polarisierte Lichtkomponente ohne Inversion der Rotationsrichtung reflektiert.
Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform die helikale Ganghöhe der molekularen Struktur in den sehr kleinen Einheiten (Domänen) derart eingestellt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts, die sich von der molekularen Struktur ableitet, kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, das auf die sehr kleinen Einheiten (Domänen) fällt.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des vorstehend genannten selektiv reflektierten Lichts kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Da darüber hinaus das einfallende Licht üblicherweise sichtbares Licht ist, ist die vorstehend genannte selektiv reflektierte Wellenlänge vorzugsweise kürzer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Insbesondere beträgt sie vorzugsweise 380 nm oder weniger und insbesondere 280 nm oder weniger. Die Untergrenze beträgt, obwohl sie nicht speziell beschränkt ist, im Allgemeinen 150 nm oder mehr.
Es gibt die folgenden drei Gründe für das Einstellen der selektiv reflektierten Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts derart, dass sie kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, insbesondere von sichtbarem Licht.
Der erste Grund liegt darin, dass es zum Verhindern einer Reflexion des einfallenden Lichts durch die selektive Reflexion aufgrund der molekularen Struktur mit cholesterischer Ordnung erforderlich ist, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge kleiner oder größer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Daher ist es in dem Fall, bei dem das auf die sehr kleinen Einheiten (Domänen) einfallende Licht sichtbares Licht ist (Wellenlängenbandbreite: 380 nm bis 780 nm), bevorzugt, dass sie außerhalb der Bandbreite des vorstehend genannten Bereichs liegt, und die selektiv reflektierte Wellenlänge ist vorzugsweise kleiner als 380 nm oder größer als 780 nm.
Der zweite Grund liegt darin, dass es zur Bereitstellung der Funktion als negative C-Platte (Funktion als Verzögerungsschicht) durch die sehr kleinen Einheiten (Domänen), so dass die optische Rotationsfunktion wie bei einem TN-Flüssigkristall nicht auftritt, bevorzugt ist, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Wenn das auf die sehr kleinen Einheiten (Domänen) einfallende Licht sichtbares Licht ist, wie es vorstehend erwähnt worden ist, beträgt die selektiv reflektierte Wellenlänge vorzugsweise 380 nm oder weniger.
Der dritte Grund liegt darin, dass dann, wenn die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer eingestellt ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner werden als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht beobachtet wird. Eine Begründung für das Auftreten des vorstehend genannten Phänomens ist bisher nicht gefunden worden. Es wird jedoch Folgendes angenommen.
Wenn die selektiv reflektierte Wellenlänge der cholesterischen Struktur auf die langwellige Seite eingestellt wird, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen), die auf der Ausrichtungsschicht gebildet werden, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, relativ groß, so dass sie sichtbar sind. Folglich wird aufgrund eines Streuphänomens eine Trübung erzeugt. Wenn andererseits die selektiv reflektierte Wellenlänge der cholesterischen Struktur auf die kurzwellige Seite eingestellt wird, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen), die auf der Ausrichtungsschicht gebildet werden, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, relativ klein, so dass sie nicht sichtbar sind. Folglich wird das Streuphänomen nicht verursacht.
Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform gemäß der 1, da eine Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 12, die in der Verzögerungsschicht 10 vorliegen, keine optische Rotationsfunktion wie ein TN-Flüssigkristall aufweist, die Filmdicke jeder Verzögerungsschicht so eingestellt, dass die helikale Ganghöhe 1 Ganghöhe oder mehr oder vorzugsweise 5 Ganghöhen oder mehr beträgt. Die spezifische Ganghöhenanzahl kann aus der gewünschten Filmdicke berechnet werden (vgl. K. Kashima et al., IDW '02, 413 (2002)).
In dieser Ausführungsform können die Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen), die in der Verzögerungsschicht vorliegen, im Wesentlichen nicht übereinstimmen.
Wie es beispielsweise in der 2 gezeigt ist, stimmen der Verdrillungswinkel der sehr kleinen Einheiten (Domänen) dann, wenn die Verzögerungsschicht eine Filmdickenverteilung aufweist, nicht überein. Ein solcher Zustand wird ein kritischer Defekt in dem Fall eines Flüssigkristalls des TN-Modus sein, bei dem die optische Rotationsfunktion genutzt wird. Erfindungsgemäß soll jedoch die Phase des polarisierten Lichts ohne die Verwendung der opti schen Rotationsfunktion verschoben werden. Daher wird kein schwerwiegendes Problem auftreten, sondern nur eine geringe Verschiebung des Ausmaßes der Phasenverschiebung.
Darüber hinaus umfasst die Verzögerungsschicht 10 gemäß der 1 zwei Hauptoberflächen (breitere Flächen) 12A und 12B, die orthogonal zur Dickenrichtung angeordnet sind und einander gegenüber liegen. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass auf einer Oberfläche 12A der beiden Hauptoberflächen 12A und 12B der Verzögerungsschicht 10 die Richtungen der Flüssigkristallmoleküldirektoren Da einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 12 im Wesentlichen nicht übereinstimmen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Richtungen der Flüssigkristallmoleküldirektoren Db einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 12 auf der anderen Oberfläche 12B im Wesentlichen nicht übereinstimmen. Darüber hinaus ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, dass die Flüssigkristallmoleküldirektoren auf der Oberfläche jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) 12 im Wesentlichen statistisch vorliegen.
Wenn die vorstehend genannte Verzögerungsschicht eine Filmdickenverteilung aufweist, tritt dann, wenn eine Monodomäne dadurch erzeugt werden soll, dass dafür gesorgt wird, dass die Direktoren aller Flüssigkristallmoleküle auf der Oberfläche der Verzögerungsschicht übereinstimmen, ein Problem dahingehend auf, dass eine Mehrzahl großer inselartiger Domänen (die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse auf der Domänenoberfläche beträgt 5 bis 100 μm), die keine Monodomäne sein konnten, als Hell-Dunkel-Muster visuell erkannt wird. Andererseits liegt in der Verzögerungsschicht eine Mehrzahl von sehr kleinen Einheiten (Domänen) vor und die Flüssigkristallmoleküldirektoren auf der Oberfläche dieser Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) stimmen nicht überein. Daher wird selbst dann, wenn die Verzögerungsschicht eine Filmdickenverteilung aufweist, das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt, und dies ist dahingehend vorteilhaft, dass die Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden kann.
Wenn eine Monodomäne erzeugt werden soll, kann eine Ausrichtungsschicht verwendet werden, die einer Reibbehandlung unterworfen worden ist. Wenn eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) erzeugt werden soll, kann eine Ausrichtungsschicht verwendet werden, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist. Da dies in der JP-A Nr. 7-175065, in R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993) und in Y. limura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) beschrieben ist, wird eine Erläuterung hier weggelassen. Das Vorstehende ergibt sich aus der Tatsache, dass eine Ausrichtungsschicht, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, eine Ausrichtungsbeschränkungskraft in der horizontalen Richtung bezüglich der Flüssigkristallmoleküle aufweist und die Kraftrichtung in der Ebene statistisch verteilt ist.
Dabei kann, ob die Richtungen des Flüssigkristallmoleküldirektors in der Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht, durch die Beobachtung der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop beurteilt werden. Insbesondere wird z.B. gemäß der 3 durch Untersuchen der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht 10, bei der die molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung verfestigt ist, mit einem Transmissionselektronenmikroskop ein Hell-Dunkel-Muster, das der molekularen helikalen Ganghöhe entspricht, die für die molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung spezifisch ist, beobachtet. Wenn daher entlang der Ebene auf jeder Oberfläche (beispielsweise der Oberfläche 12A) eine Ungleichmäßigkeit der Dichte von Hell und Dunkel vorliegt, kann davon ausgegangen werden, dass die Flüssigkristallmoleküldirektoren in dieser Ebene im Wesentlichen nicht übereinstimmen.
Der Begriff „Flüssigkristallmolekül" wird allgemein in der Bedeutung als Molekül verwendet, das sowohl die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit als auch die Anisotropie eines Kristalls aufweist. In dieser Beschreibung wird der Begriff „Flüssigkristallmolekül" aus Gründen der Zweckmäßigkeit jedoch auch für ein Molekül verwendet, das verfestigt worden ist, während die Anisotropie beibehalten wird, die in einem Zustand des Moleküls vorliegt, in dem es die Fließfähigkeit aufweist. Beispiele für Verfahren zur Verfestigung, während die Anisotropie beibehalten wird, die in einem Zustand des Moleküls vorliegt, in dem es die Fließfähigkeit aufweist, sind wie folgt: Ein Verfahren, bei dem flüssigkristalline Moleküle mit einer polymerisierbaren Gruppe (polymerisierbare Monomermoleküle oder polymerisierbare Oligomermoleküle) vernetzt werden, und ein Verfahren, bei dem Polymerflüssigkristalle (Flüssigkristallpolymere) auf die Temperatur ihrer Glasübergangstemperatur oder darunter abgekühlt werden, oder dergleichen.
Darüber hinaus weist die Verzögerungsschicht dieser Ausführungsform, die eine molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung aufweist, eine Anisotropie, d.h. eine Doppelbrechung, auf. Daher unterscheiden sich der Brechungsindex in der Dickenrichtung und der Brechungsindex in der Ebenenrichtung, so dass die Schicht als negative C-Platte wirkt.
Dabei wird die Verzögerungsschicht durch die Orientierung der optischen Achse und die Größe des Brechungsindex in der Richtung der optischen Achse bezüglich des Brechungsindex in der Richtung senkrecht zur optischen Achse klassifiziert. Diejenigen Verzögerungsschichten, bei denen die Richtung der optischen Achse entlang der Ebene der Verzögerungsschicht liegt, werden als A-Platte bezeichnet. Diejenigen Verzögerungsschichten, bei denen die Richtung der optischen Achse in der Richtung der Senkrechten, d.h. senkrecht, zur Verzögerungsschicht liegt, werden als C-Platte bezeichnet. Diejenigen Verzögerungsschichten, bei denen die Richtung der optischen Achse bezüglich der Richtung der Senkrechten geneigt ist, werden als O-Platte bezeichnet. Darüber hinaus werden diejenigen Verzögerungsschichten, bei denen der Brechungsindex in der Richtung der optischen Achse größer ist als der Brechungsindex in der Richtung senkrecht zur optischen Achse als positive Platte bezeichnet, und diejenigen Verzögerungsschichten, bei denen der Brechungsindex in der Richtung der optischen Achse kleiner ist als der Brechungsindex in der Richtung senkrecht zur optischen Achse, werden als negative Platte bezeichnet. Daher gibt es die Klassifizierungen einer positiven A-Platte, einer negativen A-Platte, einer positiven C-Platte, einer negativen C-Platte, einer positiven O-Platte und einer negativen O-Platte. In dieser Ausführungsform wirkt die Verzögerungsschicht als negative C-Platte. Bei der negativen C-Platte ist die Richtung der optischen Achse in der Richtung der Senkrechten, d.h. senkrecht, zur Verzögerungsschicht orientiert. Ferner ist der Brechungsindex in der Richtung der optischen Achse kleiner als der Brechungsindex in der Richtung senkrecht zur optischen Achse.
D.h., in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem mit der Maßgabe, dass die Brechungsindizes der Verzögerungsschicht in der Ebenenrichtung Nx, Ny und der Brechungsindex in der Dickenrichtung Nz ist, ist die Beziehung Nz < Nx = Ny erfüllt. Daher wird, wie es z.B. in der 1 gezeigt ist, wenn ein linear polarisiertes Licht auf die Verzögerungsschicht 10 fällt, das einfallende linear polarisierte Licht in Richtung der Senkrechten 12C zur Verzögerungsschicht 10 durchgelassen, ohne dass dessen Phase verschoben wird. Bei dem einfallenden linear polarisierten Licht in einer Richtung, die bezüglich der Senkrechten 12C zur Verzögerungsschicht 12 geneigt ist, wird beim Durchgang durch die Verzögerungsschicht 10 eine Phasendifferenz erzeugt, so dass ein elliptisch polarisiertes Licht vorliegt. Wenn andererseits ein elliptisch polarisiertes Licht in einer Richtung, die bezüglich der Senkrechten 12C zur Verzögerungsschicht geneigt ist, einfällt, kann das einfallende elliptisch polarisierte Licht in ein linear polarisiertes Licht umgewandelt werden.
In jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) 12 der Verzögerungsschicht 10 stimmt die Richtung der Direktoren Da und Db der Flüssigkristallmoleküle in dem gesamten Bereich der Hauptoberflächen 12A und 12B im Wesentlichen überein.
Dabei bezeichnet in der 1 das Bezugszeichen 12D die Grenzfläche zwischen jeder der sehr kleinen Einheiten (Domäne) 12 und in der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 12E die helikale Achse jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) 12.
In dieser Ausführungsform weist die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) vorzugsweise ein Ausmaß auf, das nicht visuell wahrgenommen werden kann. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse 40 μm oder weniger, vorzugsweise 20 μm oder weniger, mehr bevorzugt 10 μm oder weniger und besonders bevorzugt 5 μm oder weniger beträgt. Da die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) in dem vorstehend genannten Bereich liegt, können die sehr kleinen Einheiten (Domänen) nicht visuell wahrgenommen werden, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht visuell wahrgenommen werden kann. Folglich können Defekte, die auf das Hell-Dunkel-Muster zurückzuführen sind, im Wesentlichen unterdrückt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) mit der einfallenden Wellenlänge identisch oder kleiner als diese ist. Insbesondere ist sie vorzugsweise mit der Wellenlänge von sichtbarem Licht identisch oder kleiner als diese, d.h. sie beträgt 380 nm oder weniger. Auch in diesem Fall kann die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters praktisch unterdrückt werden, da die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) im vorstehend genannten Bereich liegt.
Wenn demgemäß die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) kleiner gemacht wird, ist es bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer gemacht wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Insbesondere kann die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger, vorzugsweise 280 nm oder weniger betragen.
Bezüglich der Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) in dieser Ausführungsform kann der Messwert mit einem Polarisationsmikroskop erhalten werden. Wenn die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheit (Domäne) nicht mit einem Polarisationsmikroskop festgestellt werden kann, kann anstelle von Licht eine Analysetechnik unter Verwendung von Elektronen oder dergleichen, wie z.B. ein AFM, ein SEM und ein TEM, verwendet werden.
Darüber hinaus ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, dass jede helikale Achse einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht im Wesentlichen nicht übereinstimmen. Beispielsweise kann dann, wie es in der 1 gezeigt ist, in dem Fall, dass die helikale Achse 12E der Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 12 und die Senkrechte 12C zur Oberfläche der Verzögerungsschicht im Wesentlichen nicht übereinstimmen, die Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten noch kleiner gemacht werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die Koaleszenz einer Mehrzahl benachbarter sehr kleiner Einheiten (Domänen) zu einer größeren Domäne verhindert werden kann.
Um zu erreichen, dass die helikale Achse einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht im Wesentlichen nicht übereinstimmen, kann demgemäß ein Verfahren des Richtens eines Luftstroms auf die Oberfläche der Verzögerungsschicht bei der Herstellung der Verzögerungsschicht oder dergleichen eingesetzt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Durchschnittswert des Winkels, der von jeder helikalen Achse der vorstehend genannten Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der cholesterischen Struktur und der Senkrechten zu der vorstehend genannten Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, im Wesentlichen 0° beträgt. Da der Durchschnittswert des Winkels, der von jeder helikalen Achse der vorstehend genannten Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der cholesterischen Struktur und der Senkrechten zu der vorstehend genannten Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, im Wesentlichen 0° beträgt, wird das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild selbst dann nicht erzeugt, wenn die vorstehend genannte Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität weiter effektiv unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, dass der Ausrichtungsdefektabstand (Disklinationsabstand) zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts identisch oder kürzer als diese ist. Insbesondere ist der Ausrichtungsdefektabstand vorzugsweise mit der Wellenlänge von sichtbarem Licht identisch oder kürzer als diese, d.h. er beträgt 380 nm oder weniger, insbesondere 280 nm oder weniger. Da der Ausrichtungsdefektabstand (Disklinationsabstand) zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) in dem vorstehend genannten Bereich liegt, wird eine Streuung aufgrund der Disklination nicht erzeugt.
Demgemäß kann in dem Fall, bei dem der Ausrichtungsdefektabstand (Disklinationsabstand) zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) kleiner gemacht wird, die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer gemacht werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Insbesondere kann die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger und vorzugsweise 280 nm oder weniger betragen.
Darüber hinaus beträgt der Trübungswert bei der Messung der vorstehend beschriebenen Verzögerungsschicht auf der Basis von JIS-K7105 vorzugsweise 10 % oder weniger, mehr bevorzugt 2 % oder weniger und insbesondere 1 % oder weniger. Da der vorstehend genannte Trübungswert in dem vorstehend genannten Bereich liegt, wird eine Streuung aufgrund der Disklination zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) nicht erzeugt. Folglich kann die Verschlechterung des Kontrasts selbst dann effektiv unterdrückt werden, wenn die vorstehend genannte Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist.
Durch Unterdrücken der Streuung aufgrund der Disklination zwischen den vorstehend genannten sehr kleinen Einheiten (Domänen) kann der Trübungswert bei der Messung der vorstehend beschriebenen Verzögerungsschicht auf der Basis von JIS-K7105 auf 10 % oder weniger, mehr bevorzugt 2 % oder weniger und insbesondere 1 % oder weniger vermindert werden. Zu diesem Zweck kann die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer gemacht werden, wie es vorstehend erwähnt worden ist. Insbesondere kann die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger und vorzugsweise 280 nm oder weniger betragen.
In dieser Ausführungsform ist es unter der Voraussetzung, dass das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten, wobei sich die Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand befinden, 0 % beträgt, und das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten, wobei sich die Polarisationsplatten im parallelen Zustand befinden, 100 % beträgt, bevorzugt, dass der Maximalwert des ausgetretenen Lichts, das im Bereich von 380 nm bis 700 nm bei der Messung der vorstehend genannten Verzögerungsschicht, die zwischen den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet ist, 1 % oder weniger und besonders bevorzugt 0,1 % oder weniger beträgt. Da der Maximalwert des vorstehend genannten ausgetretenen Lichts in dem vorstehend genannten Bereich liegt, kann die Verschlechterung des Kontrasts selbst dann effektiv unterdrückt werden, wenn die vorstehend genannte Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist.
Dadurch, dass der vorstehend genannte Trübungswert kleiner gemacht wird, kann der vorstehend genannte Maximalwert des ausgetretenen Lichts auf 1 % oder weniger, vorzugsweise auf 0,1 % oder weniger beschränkt werden. Zu diesem Zweck kann die selektiv reflektierte Wellenlänge kürzer gemacht werden, wie es vorstehend erwähnt worden ist. Insbesondere kann die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger und vorzugsweise 280 nm oder weniger betragen.
Darüber hinaus kann als Material, das für die vorstehend genannte Verzögerungsschicht verwendet wird, ein Flüssigkristallmaterial verwendet werden, das eine cholesterische Flüssigkristallphase aufweist. Das Flüssigkristallmaterial ist nicht speziell beschränkt, so lange es eine cholesterische Ordnung aufweist, und ein polymerisierbares Flüssigkristallmaterial (polymerisierbares Monomer oder polymerisierbares Oligomer) oder ein Flüssigkristallpolymer kann verwendet werden.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, von den vorstehend genannten Materialien ein dreidimensional vernetzbares polymerisierbares Monomer oder polymerisierbares Oligomer zu verwenden, da die Flüssigkristallmoleküle optisch in dem cholesterischen Flüssigkristallzustand fixiert werden können. Folglich kann ein bei Raumtemperatur stabiler Film bereitgestellt werden, der einfach als optischer Film gehandhabt werden kann. „Dreidimensionales Vernetzen" bezeichnet eine dreidimensionale Polymerisation der polymerisierbaren Monomermoleküle oder der polymerisierbaren Oligomermoleküle miteinander, so dass eine Netzstruktur (Netzwerkstruktur) bereitgestellt wird.
Darüber hinaus kann auch ein Flüssigkristallpolymer (cholesterischer Polymerflüssigkristall) verwendet werden, das durch Abkühlen zu einem Glaszustand verfestigt werden kann. Auch in diesem Fall können die Flüssigkristallmoleküle optisch in dem cholesterischen Flüssigkristallzustand fixiert werden. Folglich kann ein bei Raumtemperatur stabiler Film bereitgestellt werden, der einfach als optischer Film gehandhabt werden kann.
Als vorstehend genanntes dreidimensional vernetzbares polymerisierbares Monomer kann ein Gemisch aus einem flüssigkristallinen Monomer und einer chiralen Verbindung, wie es in den JP-A Nr. 7-258638, 11-513019 oder 9-506088, 10-508882 beschrieben ist, verwendet werden. Beispielsweise kann durch Zugeben eines chiralen Mittels zu einem flüssigkristallinen Monomer, das eine nematische Flüssigkristallphase aufweist, ein chiraler nematischer Flüssigkristall (cholesterischer Flüssigkristall) erhalten werden. Das Verfahren zur Herstellung eines cholesterischen dünnen Films ist auch in den JP-A Nr. 2001-5684 und 2001-10045 beschrieben. Als derartiges flüssigkristallines Monomer können z.B. die Verbindungen verwendet werden, die durch die allgemeinen Formeln (1) bis (11) dargestellt werden. Dabei beträgt in dem Fall eines flüssigkristallinen Monomers, das durch die allgemeine Formel (11) dargestellt wird, X vorzugsweise 2 bis 5 (ganze Zahl).
X ist eine ganze Zahl von 2 bis 5.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, als das vorstehend genannte chirale Mittel z.B. eine Verbindung zu verwenden, die durch die allgemeinen Formeln (12) bis (14) dargestellt wird. Im Fall eines chiralen Mittels, das durch die allgemeinen Formeln (12) und (13) dargestellt ist, beträgt X vorzugsweise 2 bis 12 (ganze Zahl). Darüber hinaus beträgt im Fall eines chiralen Mittels, das durch die allgemeine Formel (14) dargestellt ist, X vorzugsweise 2 bis 5 (ganze Zahl). Dabei bezeichnet R⁴ in der allgemeinen Formel (12) ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe.
Darüber hinaus kann als das vorstehend genannte dreidimensional vernetzbare polymerisierbare Oligomer eine cyclische Organopolysiloxanverbindung mit einer cholesterischen Phase, wie sie in der JP-A Nr. 57-165480 beschrieben ist, oder dergleichen verwendet werden.
Ferner kann als das vorstehend genannte Flüssigkristallpolymer ein Polymer, bei dem ein Flüssigkristall, der eine Mesogengruppe aufweist, an den Positionen der Hauptkette, der Seitenkette oder sowohl der Hauptkette als auch der Seitenkette eingeführt worden ist; ein cholesterischer Polymerflüssigkristall, der eine Cholesterylgruppe aufweist, die in die Seitenkette eingeführt worden ist; ein flüssigkristallines Polymer, wie es in der JP-A Nr. 9-133810 beschrieben ist; ein flüssigkristallines Polymer, wie es in der JP-A Nr. 11-293252 beschrieben ist, oder dergleichen verwendet werden.
Die Verzögerungsschicht dieser Ausführungsform ist nicht auf eine Verzögerungsschicht beschränkt, die eine Schicht umfasst, sondern es kann auch eine laminierte Verzögerungsschicht sein, die durch Laminieren einer zweiten Verzögerungsschicht oder ferner gegebenenfalls einer Mehrzahl von Verzögerungsschichten auf die Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird.
Durch die Bereitstellung der Verzögerungsschicht als laminiertes Element aus einer Mehrzahl der Verzögerungsschichten können unter Verwendung von Verzögerungsschichten mit unterschiedlichen Doppelbrechungswerten, helikalen Ganghöhen oder dergleichen verschiedene optische Kompensationen realisiert werden.
In einer solchen laminierten Verzögerungsschicht mit einer Mehrfachschichtstruktur stimmen in den beiden Hauptoberflächen, die einander gegenüber liegen und die sich auf den äußersten Oberflächen jeder Verzögerungsschicht befinden, die Direktoren jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) im Wesentlichen nicht überein, obwohl die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle in jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) übereinstimmen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das selektiv reflektierte Licht der vorstehend genannten Verzögerungsschicht und das selektiv reflektierte Licht der vorstehend genannten zweiten Verzögerungsschicht im Wesentlichen die gleiche selektiv reflektierte Wellenlänge aufweisen. Ferner ist es bevorzugt, dass die flüssigkristallinen Materialien, die zur Bildung jeder Verzögerungsschicht verwendet werden, im Wesentlichen die gleichen Komponenten aufweisen. Dadurch kann eine Substanzübertragung zwischen der vorstehend genannten Verzögerungsschicht und der vorstehend genannten zweiten Verzögerungsschicht im Wesentlichen verhindert werden, so dass eine laminierte Verzögerungsschicht als Laminat einer noch einheitlicheren Verzögerungsschicht hergestellt werden kann.
2. Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Abstands von 100 μm, vorzugsweise innerhalb eines Abstands von 10 μm vorliegen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass auch auf der anderen Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands vorliegen.
Dabei ist es bezüglich der Verzögerungsschicht bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt, dass innerhalb der sehr kleinen Einheit (Domäne) die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle im Wesentlichen übereinstimmen und dass solche sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegen, bei dem sie aneinander angrenzen.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts.
In dieser Ausführungsform liegen auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Abstand vorliegen. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass das menschliche Auge das Hell-Dunkel-Muster nicht erkennen kann, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Abstand vorliegen. Auch dadurch, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts von der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
Das Vorliegen von Verzögerungsschichten, deren Direktoren der Flüssigkristallmoleküle im Wesentlichen nicht übereinstimmen, kann durch die Untersuchung der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform bestätigt werden.
Darüber hinaus bedeutet in dieser Ausführungsform „die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle stimmen im Wesentlichen nicht überein", dass sich die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle im Bereich von 10° bis 170° unterscheiden.
Da die anderen Merkmale der Verzögerungsschicht mit denjenigen identisch sind, die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform genannt worden sind, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
3. Dritte Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm, vorzugsweise innerhalb eines Radiusbereichs von 5 μm vorliegen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass auch auf der anderen Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vorliegen.
Dabei ist es bezüglich der Verzögerungsschicht bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt, dass innerhalb der sehr kleinen Einheit (Domäne) die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle im Wesentlichen übereinstimmen und dass solche sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegen, bei dem sie aneinander angrenzen.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts.
In dieser Ausführungsform liegen auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Radiusbereich vorliegen. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass das menschliche Auge das Hell-Dunkel-Muster nicht erkennen kann, da die Flüssigkristallmoleküle mit verschiedenen Direktoren in einem sehr kleinen Radiusbereich vorliegen. Auch da durch, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts von der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
Das Vorliegen von Verzögerungsschichten, deren Direktoren der Flüssigkristallmoleküle im Wesentlichen nicht übereinstimmen, kann durch die Untersuchung der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform bestätigt werden.
Darüber hinaus hat der Ausdruck „die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle stimmen im Wesentlichen nicht überein" die gleiche Bedeutung, wie sie in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform angegeben worden ist.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb von 10 % oder mehr, vorzugsweise von 50 % oder mehr, eines vorgegebenen Radiusbereichs vorliegen. Da die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, in dem vorstehend genannten Bereich vorliegen, kann sichergestellt werden, dass das in dem Anzeigebild erzeugte Hell-Dunkel-Muster schwerer erkennbar ist.
Da die anderen Merkmale der Verzögerungsschicht mit denjenigen identisch sind, die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform genannt worden sind, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
4. Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines Abstands von 100 μm, vorzugsweise innerhalb eines Abstands von 10 μm vorliegen.
Dabei ist es bezüglich der Verzögerungsschicht bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt, dass innerhalb der sehr kleinen Einheit (Domäne) die Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur im Wesentlichen übereinstimmen und dass solche sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegen, bei dem sie aneinander angrenzen.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts.
In dieser Ausführungsform liegen auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, da diejenigen Verdrillungswinkel, die verschieden sind, innerhalb eines sehr kleinen Abstands vorliegen. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass das menschliche Auge das Hell-Dunkel-Muster nicht erkennen kann, da diejenigen Verdrillungswinkel, die verschieden sind, innerhalb eines sehr kleinen Abstands vorliegen. Auch dadurch, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts von der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
Das Vorliegen solcher Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, kann durch die Untersuchung der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop bestätigt werden. Insbesondere kann, wie es z.B. in der 4 gezeigt ist, durch Untersuchen der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht 10, die eine fixierte molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung aufweist, mit einem Transmissionselektronenmikroskop das Hell-Dunkel-Muster, das der Ganghöhe der molekularen Helix entspricht, die für die molekulare Struktur mit cholesterischer Ordnung charakteristisch ist, beobachtet werden. Wenn daher solche mit verschiede nen Ganghöhen vorliegen, kann daraus geschlossen werden, dass Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, vorliegen. In der 4 sind 12A und 12B die Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht 10 und die Verzögerungsschicht 10 weist eine Filmdickenverteilung auf. Darüber hinaus ist das Bezugszeichen 13 ein TAC-Film und eine Ausrichtungsschicht, und der TAC-Film, die Ausrichtungsschicht und die Verzögerungsschicht werden in dieser Reihenfolge laminiert.
Darüber hinaus hat der Ausdruck „die Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur stimmen im Wesentlichen nicht überein" die Bedeutung, dass sich die Verdrillungswinkel um 10° oder mehr unterscheiden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass sie sich um 90° oder mehr unterscheiden.
Da die anderen Merkmale der Verzögerungsschicht mit denjenigen identisch sind, die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform genannt worden sind, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
5. Fünfte Ausführungsform
Die fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm, vorzugsweise innerhalb eines Radiusbereichs von 5 μm vorliegen.
Dabei ist es bezüglich der Verzögerungsschicht bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt, dass innerhalb der sehr kleinen Einheit (Domäne) die Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur im Wesentlichen übereinstimmen und dass solche sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegen, bei dem sie aneinander angrenzen.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts.
In dieser Ausführungsform liegen auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht überein stimmen, an einer Stelle innerhalb eines vorgegebenen Radiusbereichs vor. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, da diejenigen Verdrillungswinkel, die verschieden sind, innerhalb eines sehr kleinen Bereichs vorliegen. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass das menschliche Auge das Hell-Dunkel-Muster nicht erkennen kann, da diejenigen Verdrillungswinkel, die verschieden sind, innerhalb eines sehr kleinen Bereichs vorliegen. Auch dadurch, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts von der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
Das Vorliegen solcher Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, kann durch die Untersuchung der Querschnittsfläche der Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop wie in der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform bestätigt werden.
Darüber hinaus hat der Ausdruck „die Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur stimmen im Wesentlichen nicht überein" die gleiche Bedeutung wie in der vierten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb von 10 % oder mehr, vorzugsweise von 50 % oder mehr, eines vorgegebenen Radiusbereichs vorliegen. Da diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, in dem vorstehend genannten Bereich vorliegen, kann sichergestellt werden, dass das in dem Anzeigebild erzeugte Hell-Dunkel-Muster schwerer erkennbar ist.
Da die anderen Merkmale der Verzögerungsschicht mit denjenigen identisch sind, die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform genannt worden sind, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
6. Sechste Ausführungsform
Die sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht ist eine Verzögerungsschicht mit einer fixierten cholesterischen Struktur, die als negative C-Platte wirkt und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verzögerungsschicht auf einer Querschnittsfläche, die eine Senkrechte zu einer Oberfläche der Verzögerungsschicht umfasst, innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm, vorzugsweise innerhalb eines Radiusbereichs von 5 μm, einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem ein Winkel, der durch die Senkrechte und eine helikale Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse, der die cholesterische Struktur aufweist, gebildet wird, ein im Uhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, und einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem der Winkel ein im Gegenuhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, umfasst.
Dabei bezeichnet der Strukturbereich mit helikaler Achse der cholesterischen Struktur in dieser Ausführungsform eine Blockstruktur H eines cholesterischen Flüssigkristalls mit helikaler Achse 12E in einer im Wesentlichen konstanten Richtung, die eine helikale Ganghöhe von im Wesentlichen 1 Ganghöhe oder mehr aufweist, wie es z.B. in der 5 gezeigt ist.
Darüber hinaus umfasst die Verzögerungsschicht 10, wie es z.B. in der 5 gezeigt ist, einen Strukturbereich H mit helikaler Achse, bei dem die helikale Achse 12E einen spitzen Winkel α im Uhrzeigersinn bezüglich der Senkrechten 12C zur Verzögerungsschicht 10 bildet, und einen Strukturbereich H mit helikaler Achse, bei dem die helikale Achse 12E einen spitzen Winkel β im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Senkrechten 12C zur Verzögerungsschicht 10 bildet.
Dabei ist es bezüglich der Verzögerungsschicht bevorzugt, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt, dass innerhalb der sehr kleinen Einheit (Domäne) die Winkel der helikalen Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse im Wesentlichen übereinstimmen und dass solche sehr kleinen Einheiten (Domänen) in einem Zustand vorliegen, bei dem sie aneinander angrenzen.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, da die Verzögerungsschicht auf einer Querschnittsfläche, die eine Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht umfasst, inner halb eines vorgegebenen Radiusbereichs einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem ein Winkel, der durch die Senkrechte und eine helikale Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse, der die cholesterische Struktur aufweist, gebildet wird, ein im Uhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, und einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem der Winkel ein im Gegenuhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, umfasst, eine Koaleszenz einer Anzahl der benachbarten Strukturbereiche mit helikaler Achse zu großen Domänen gehemmt werden. Daher wird z.B. selbst dann, wenn eine Verzögerungsschicht, die aus Herstellungsgründen eine Filmdickenverteilung von ± 5 % aufweist, zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, dass das menschliche Auge das Hell-Dunkel-Muster nicht erkennen kann, da die Verzögerungsschicht eine Mehrzahl von Strukturbereichen mit helikaler Achse umfasst, wobei solche mit unterschiedlichen Winkeln der helikalen Achse in einem sehr kleinen Bereich vorliegen. Auch dadurch, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts von der vorstehend genannten cholesterischen Struktur kürzer eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts, sind die sehr kleinen Einheiten (Domänen) beträchtlich kleiner als in dem Fall, bei dem die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts länger eingestellt wird als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Folglich wird das ungleichmäßige Muster, das z.B. in der 2 des vorstehend genannten SID '94 Digest, 915 (1994) von Y. limura et al. vorliegt, nicht beobachtet, so dass das Hell-Dunkel-Muster nicht erzeugt wird.
In dieser Ausführungsform kann die Verzögerungsschicht, wie es z.B. in der 5 gezeigt ist, auch einen Strukturbereich H mit helikaler Achse aufweisen, der eine helikale Achse 12E in der Richtung der Senkrechten zur vorstehend genannten Verzögerungsschicht 10 aufweist.
Insbesondere ist bezüglich des Winkels, der von der helikalen Achse und der Senkrechten zur Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, ein Winkel mit einem Strukturbereich der helikalen Achse in einem Bereich von 0° bis 30°, insbesondere in einem Bereich von 0° bis 10° bevorzugt. Wenn der vorstehend genannte Winkel zu groß ist, kann aufgrund der Erzeugung einer breiten Breitendisklination ein Hell-Dunkel-Muster erzeugt werden, oder der Trübungswert wird erhöht, so dass ein Lichtaustritt verursacht wird.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Durchschnittswert des Winkels, der durch jede helikale Achse im Strukturbereich der helikalen Achse gebildet wird, und der Senkrechten zur Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, im Wesentlichen 0° beträgt. Dadurch wird selbst dann, wenn die Verzögerungsschicht zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet wird, das Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild nicht erzeugt, so dass die Verschlechterung der Anzeigequalität noch effektiver unterdrückt werden kann.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Strukturbereich mit helikaler Achse, der den vorstehend genannten Winkel aufweist, um 10 % oder mehr, vorzugsweise 50 % oder mehr, in dem vorstehend genannten Radiusbereich vorliegt. Da der Strukturbereich mit helikaler Achse, der den vorstehend genannten Winkel aufweist, in dem vorstehend genannten Bereich vorliegt, kann sichergestellt werden, dass das in dem Anzeigebild erzeugte Hell-Dunkel-Muster schwerer erkennbar ist.
Der vorstehend genannte Winkel der helikalen Achse ist ein Wert, der, wie es z.B. in der 6 gezeigt ist, durch Messen des Winkels zwischen einer helikalen Achse 12E des Strukturbereichs mit helikaler Achse, dessen helikale Ganghöhe der cholesterischen Struktur im Wesentlichen eine Ganghöhe von 1 Ganghöhe oder mehr ist, und der Senkrechten 12C zur Oberfläche der Verzögerungsschicht 10 in einer Photographie einer Querschnittsstruktur, die mit einem Transmissionselektronenmikroskop aufgenommen worden ist, erhalten wird. Dabei bilden in der Transmissionselektronenmikroskop-Photographie, wie sie z.B. in der 6 gezeigt ist, bezüglich der vorstehend genannten helikalen Ganghöhe der cholesterischen Struktur zwei Paare einer Linie, die weißlich erscheint, und einer Linie, die schwärzlich erscheint, eine Ganghöhe. Darüber hinaus ist die Achsenrichtung der vorstehend genannten helikalen Achse 12E die senkrechte Richtung zu der Linie, die weißlich erscheint, oder der Linie, die schwärzlich erscheint. In der 6 bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen TAC-Film und eine Ausrichtungsschicht, und der TAC-Film, die Ausrichtungsschicht und die Verzögerungsschicht werden in dieser Reihenfolge laminiert.
Da die anderen Merkmale der Verzögerungsschicht mit denjenigen identisch sind, die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform genannt worden sind, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
B. Optisches Verzögerungselement
Als nächstes wird das erfindungsgemäße optische Verzögerungselement erläutert. Das erfindungsgemäße optische Verzögerungselement umfasst ein transparentes Basismaterial und die in dem vorstehenden Abschnitt „A. Verzögerungsschicht" erläuterte Verzögerungsschicht, die auf der Oberfläche des vorstehend genannten transparenten Basismaterials ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße optische Verzögerungselement eine Ausrichtungsschicht, die auf dem vorstehend genannten transparenten Basismaterial ausgebildet ist, und die auf dessen Oberfläche ausgebildete, vorstehend genannte Verzögerungsschicht aufweist. Nachstehend werden das Basismaterial und die Ausrichtungsschicht erläutert. Da die Verzögerungsschicht mit derjenigen identisch ist, die in dem vorstehenden Abschnitt „A. Verzögerungsschicht" erläutert worden ist, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
1. Transparentes Basismaterial
Das transparente Basismaterial, das in dem erfindungsgemäßen optischen Verzögerungselement verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt, so lange es ein Material ist, das für sichtbares Licht durchlässig ist, und es handelt sich vorzugsweise um ein Material, das aus einem Material mit einem geringen optischen Defekt ausgebildet ist. Insbesondere kann bevorzugt ein Glassubstrat oder ein Polymerfilm, wie z.B. ein TAC-Film (Cellulosetriacetatfilm) verwendet werden.
2. Ausrichtungsfilm
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Ausrichtungsschicht ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise können diejenigen Ausrichtungsschichten, die bekannt sind und als Ausrichtungsschicht verwendet werden, wie z.B. PI (Polyimid), PVA (Polyvinylalkohol), HEC (Hydroxyethylcellulose), PC (Polycarbonat), PS (Polystyrol), PMMA (Polymethylmethacrylat), PE (Polyester), PVCi (Polyvinylcinnamat), PVK (Polyvinylcarbazol), ein Polysilan, das Cinnamoyl enthält, ein Cumarin und ein Chalkon verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Ausrichtungsschicht, die nicht einer Reibbehandlung unterworfen worden ist, vorzugsweise verwendet werden. Dadurch können die sehr kleinen Einheiten (Domänen) in der Verzögerungsschicht kleiner gemacht werden, so dass die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters unterdrückt wird.
3. Andere Bestandteile
In der vorliegenden Erfindung kann zwischen dem vorstehend genannten transparenten Basismaterial und der vorstehend genannten Verzögerungsschicht eine Farbfilterschicht gebildet werden. Dadurch kann die Durchlässigkeit höher gemacht werden, da die Oberflächenre flexion zwischen dem transparenten Basismaterial, der Farbfilterschicht und der Verzögerungsschicht verhindert wird.
C. Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements
Als nächstes wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements umfasst einen Ausrichtungsschicht-Bildungsschritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht auf einem transparenten Basismaterial, einen Beschichtungsschritt des Aufbringens einer Verzögerungsschicht-bildenden Beschichtungslösung, die ein Flüssigkristallmaterial, das eine cholesterische Ordnung aufweist, zur Bildung einer cholesterischen Flüssigkristallstruktur umfasst, auf die Ausrichtungsschicht in einem Zustand, bei dem mit der Ausrichtungsschicht keine Reibbehandlung durchgeführt wird, einen Ausrichtungsbehandlungsschritt, bei dem die auf der Ausrichtungsschicht in dem Beschichtungsschritt gebildete Verzögerungsschicht einer Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, und einen Fixierschritt des Fixierens der cholesterischen Flüssigkristallstruktur, die in der Verzögerungsschicht in einem Flüssigkristallphasenzustand vorliegt, dadurch, dass die Verzögerungsschicht, die durch die Ausrichtungsbehandlung ausgerichtet worden ist, einer Verfestigungsbehandlung unterworfen wird, so dass sie fixiert wird.
In diesem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements gibt es mehrere Aspekte bezüglich der Art des Flüssigkristallmaterials, das für die Verzögerungsschicht verwendet wird, der Anzahl der Schichten der Verzögerungsschicht oder dergleichen. Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements für jeden Aspekt separat erläutert.
1. Erster Aspekt
Der erste Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements ist ein Aspekt der Bildung einer Verzögerungsschicht, die eine Schicht umfasst, bei der ein polymerisierbares Monomer oder ein polymerisierbares Oligomer eingesetzt wird.
Die 7 ist ein Verfahrensdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements dieses Aspekts zeigt. Als erstes wird eine Ausrichtungs schicht 16 auf einem transparenten Basismaterial 14 gebildet (7A: Schritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht), ein polymerisierbares Monomer oder ein polymerisierbares Oligomer 18 wird auf die vorstehend genannte Ausrichtungsschicht 16 aufgebracht (Beschichtungsschritt) und es wird durch die Ausrichtungsbeschränkungskraft der vorstehend genannten Ausrichtungsschicht 16 ausgerichtet (7B: Ausrichtungsbehandlungsschritt). Dabei umfasst das aufgebrachte polymerisierbare Monomer oder polymerisierbare Oligomer 18 eine Flüssigkristallschicht. Als nächstes wird bei dem vorliegenden Ausrichtungszustand eine Polymerisation des polymerisierbaren Monomers oder polymerisierbaren Oligomers 18 durch einen im Vorhinein zugesetzten Photopolymerisationsinitiator und Ultraviolettstrahlen 110, die von außen eingestrahlt werden, initiiert, oder eine Polymerisation wird direkt durch einen Elektronenstrahl 110 initiiert, so dass es dreidimensional vernetzt (polymerisiert) und fixiert wird. Dadurch kann eine Verzögerungsschicht 10, die eine Schicht umfasst, die als negative C-Platte wirkt, wie es vorstehend beschrieben worden ist, gebildet werden (7C: Fixierschritt).
In diesem Aspekt kann dadurch, dass die Ausrichtungsbeschränkungskraftrichtung der Ausrichtungsschicht, die nicht der Reibbehandlung unterworfen worden ist, in einem statistischen Zustand belassen wird, die Direktorrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die damit in Kontakt gebracht werden, in der Kontaktebene im Wesentlichen statistisch gemacht werden, so dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) erzeugt wird.
Darüber hinaus kann das polymerisierbare Monomer oder polymerisierbare Oligomer, das in diesem Aspekt verwendet wird, in einem Lösungsmittel gelöst werden, so dass eine Beschichtungslösung erhalten wird, um die Viskosität zum Erleichtern des Beschichtungsvorgangs zu senken. In diesem Fall ist ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels erforderlich, bevor das dreidimensionale Vernetzen durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlung oder einem Elektronenstrahl durchgeführt wird. Vorzugsweise wird nach dem Durchführen des Beschichtungsschritts des Aufbringens der Beschichtungslösung ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels durchgeführt, und dann kann ein Ausrichtungsschritt zum Ausrichten des Flüssigkristalls durchgeführt werden.
Ferner wird in dem Fall, dass das vorstehend genannte polymerisierbare Monomer oder polymerisierbare Oligomer bei einer vorgegebenen Temperatur als Flüssigkristallschicht ausgebildet wird, diese in einem nematischen Zustand vorliegen. Durch Zugeben eines optionalen chiralen Mittels kann eine chirale nematische Flüssigkristallphase (cholesterische Flüssigkristallphase) bereitgestellt werden. Insbesondere kann dem polymerisierbaren Monomer oder polymerisierbaren Oligomer ein chirales Mittel in einer Menge von etwa mehreren % bis 20 % zugesetzt werden. Darüber hinaus kann durch Ändern der chiralen Leistung durch Ändern der Art des chiralen Mittels oder durch Ändern der Konzentration des chiralen Mittels die selektiv reflektierte Wellenlänge des polymerisierbaren Monomers oder polymerisierbaren Oligomers, die von der molekularen Struktur abgeleitet ist, gesteuert werden. In diesem Aspekt ist es bevorzugt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger, mehr bevorzugt 280 nm oder weniger beträgt.
Die in dem vorliegenden Aspekt verwendete Ausrichtungsschicht kann mit einem herkömmlichen bekannten Verfahren gebildet werden. Beispielsweise kann die Schicht mit einem Verfahren gebildet werden, bei dem ein bekannter Film, der als Ausrichtungsschicht verwendet werden kann, wie z.B. PI (Polyimid), PVA (Polyvinylalkohol), HEC (Hydroxyethylcellulose), PC (Polycarbonat), PS (Polystyrol), PMMA (Polymethylmethacrylat), PE (Polyester), PVCi (Polyvinylcinnamat), PVK (Polyvinylcarbazol), ein Polysilan, das Cinnamoyl enthält, ein Cumarin und ein Chalkon, auf dem Basismaterial zu einem Film ausgebildet wird, und dann eine Reibbehandlung nicht durchgeführt wird.
Wenn ein Polymerfilm, wie z.B. ein TAC-Film, als das vorstehend genannte Basismaterial verwendet wird, ist es bevorzugt, eine Barriereschicht auf dem Basismaterial bereitzustellen, so dass das Basismaterial nicht in einem Lösungsmittel der Beschichtungslösung mit dem darin gelösten polymerisierbaren Monomer oder polymerisierbaren Oligomer gelöst wird. In diesem Fall kann die vorstehend genannte Ausrichtungsschicht auch als Barriereschicht wirken. Beispielsweise kann eine wasserlösliche Substanz, wie z.B. ein PVA, als Ausrichtungsschicht verwendet werden.
2. Zweiter Aspekt
Als nächstes wird der zweite Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements erläutert. Der zweite Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements ist ein Aspekt des Bildens einer Verzögerungsschicht, die eine Schicht umfasst, bei der ein Flüssigkristallpolymer eingesetzt wird.
Die 8 ist ein Verfahrensdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements dieses Aspekts zeigt. Als erstes wird eine Ausrichtungsschicht 16 auf einem transparenten Basismaterial 14 ausgebildet (8A: Schritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht). Als nächstes wird ein Flüssigkristallpolymer 34 mit cholesterischer Ordnung auf die Ausrichtungsschicht 16 aufgebracht (Beschichtungsschritt) und es wird durch die Ausrichtungsbeschränkungskraft der vorstehend genannten Ausrichtungsschicht 16 ausgerichtet (8B: Ausrichtungsbehandlungsschritt). Dabei umfasst das aufgebrachte Flüssigkristallpolymer 34 eine Flüssigkristallschicht. Danach kann durch Kühlen des Flüssigkristallpolymers 34 auf die Glasübergangstemperatur (Tg) oder darunter, so dass es in einem Glaszustand vorliegt, eine Verzögerungsschicht 10, die eine Schicht umfasst, gebildet werden (8C: Fixierschritt).
Das in diesem Aspekt verwendete Flüssigkristallpolymer kann in einem Lösungsmittel gelöst werden, so dass eine Beschichtungslösung erhalten wird, um die Viskosität zum Erleichtern des Beschichtungsvorgangs zu senken. In diesem Fall ist vor dem Kühlen ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels erforderlich. Vorzugsweise wird nach dem Durchführen des Beschichtungsschritts des Aufbringens der Beschichtungslösung ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels durchgeführt, und dann kann ein Ausrichtungsschritt zum Ausrichten des Flüssigkristalls durchgeführt werden.
Wenn ein Polymerfilm, wie z.B. ein TAC-Film, als Basismaterial verwendet wird, das in diesem Aspekt eingesetzt wird, ist es bevorzugt, eine Barriereschicht auf dem Basismaterial bereitzustellen, so dass das Basismaterial nicht in einem Lösungsmittel der Beschichtungslösung mit dem darin gelösten Flüssigkristallpolymer gelöst wird, und den Flüssigkristall darauf aufzubringen. In diesem Fall kann die vorstehend genannte Ausrichtungsschicht auch als Barriereschicht wirken. Beispielsweise kann eine wasserlösliche Substanz, wie z.B. ein PVA, als Ausrichtungsschicht verwendet werden.
Als Flüssigkristallpolymer, das in diesem Aspekt verwendet wird, kann ein cholesterisches Flüssigkristallpolymer, das als Polymer selbst ein chirales Vermögen aufweist, verwendet werden, oder es kann auch ein Gemisch aus einem Flüssigkristallpolymer auf nematischer Basis und einem Flüssigkristallpolymer auf cholesterischer Basis verwendet werden.
Der Zustand eines solchen Flüssigkristallpolymers ändert sich entsprechend der Temperatur. Beispielsweise zeigt sich in dem Fall, dass die Glasübergangstemperatur 90°C beträgt und die isotrope Übergangstemperatur 200°C beträgt, der cholesterische Flüssigkristallzustand zwischen 90°C und 200°C. Durch Abkühlen des Flüssigkristallpolymers auf Raumtemperatur kann es zu einem Glaszustand verfestigt werden, während die cholesterische Struktur beibehalten wird.
Darüber hinaus kann bezüglich eines Verfahrens zum Einstellen der selektiv reflektierten Wellenlänge des einfallenden Lichts, die von der molekularen Struktur mit cholesterischer Ordnung des vorstehend genannten Flüssigkristallpolymers abgeleitet ist, wenn ein cholesterisches Flüssigkristallpolymer verwendet wird, die chirale Leistung in dem Flüssigkristallmolekül mit einem bekannten Verfahren eingestellt werden. Darüber hinaus kann in dem Fall, dass ein Gemisch aus einem Flüssigkristallpolymer auf nematischer Basis und einem Flüssigkristallpolymer auf cholesterischer Basis verwendet wird, deren Mischungsverhältnis eingestellt werden. In diesem Aspekt beträgt die selektiv reflektierte Wellenlänge 380 nm oder weniger, vorzugsweise 280 nm oder weniger.
Wenn darüber hinaus die Ausrichtungsbeschränkungskraftrichtung der in diesem Aspekt verwendeten Ausrichtungsschicht in dem gesamten Bereich auf der Ausrichtungsschicht in einem statistischen Zustand belassen wird, können die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle auf der Fläche einer Seite der Verzögerungsschicht, die damit in Kontakt gebracht werden soll, in der Kontaktebene im Wesentlichen statistisch gemacht werden, so dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) gebildet werden kann.
3. Dritter Aspekt
Als nächstes wird der dritte Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements erläutert. Der dritte Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements ist ein Aspekt des Bildens einer mehrschichtigen laminierten Verzögerungsschicht unter Verwendung eines polymerisierbaren Monomers oder eines polymerisierbaren Oligomers.
Obwohl beide optischen Verzögerungselemente in dem vorstehend genannten ersten und zweiten Aspekt für das Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements mit einer Einzelschichtkonfiguration vorgesehen sind, die eine Verzögerungsschicht mit einer Schicht umfasst, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements, das mehrschichtig laminierte Verzögerungsschichten aufweist.
Insbesondere kann, wie es in der 9E gezeigt ist, eine Mehrzahl von Verzögerungsschichten 42, 44 mit einer molekularen Struktur mit einer in der Ebene ausgerichteten cholesterischen Ordnung direkt und aufeinander folgend laminiert werden. Bei einer solchen laminierten Verzögerungsschicht 40, welche die Mehrschichtkonfiguration aufweist, können durch die Verwendung von Schichten mit unterschiedlichen Doppelbrechungswerten, helikalen Ganghöhen oder dergleichen als Verzögerungsschichten 42, 44 auch verschiedene optische Kompensationen realisiert werden.
In der Verzögerungsschicht 40, die eine solche Mehrschichtkonfiguration aufweist, stimmen bezüglich der beiden Hauptoberflächen, die einander gegenüber liegen und die sich auf den äußersten Oberflächen der Verzögerungsschichten 42, 44 befinden, die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle in jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) im Wesentlichen überein. Die Direktoren jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) stimmen jedoch im Wesentlichen nicht überein.
Die 9 ist ein Verfahrensdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements dieses Aspekts zeigt. Als erstes wird eine Ausrichtungsschicht 16 auf einem transparenten Basismaterial 14 ausgebildet (9A: Schritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht), eine Beschichtungslösung 18, die ein polymerisierbares Monomer oder ein polymerisierbares Oligomer als Flüssigkristallmolekül umfasst, wird auf die vorstehend genannte Ausrichtungsschicht 16 aufgebracht (Beschichtungsschritt), und es wird durch die Ausrichtungsbeschränkungskraft der vorstehend genannten Ausrichtungsschicht 16 ausgerichtet (9B: Ausrichtungsbehandlungsschritt). Als nächstes kann, mit der in diesem Zustand vorliegenden Ausrichtungsschicht, durch Verfestigen des polymerisierbaren Monomers oder polymerisierbaren Oligomers 18 durch dreidimensionales Vernetzen unter Verwendung eines Photopolymerisationsinitiators und durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlen 110 oder durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl 110 allein eine erste Verzögerungsschicht 42 gebildet werden (9C: Fixierschritt). Ferner wird eine zweite Beschichtungslösung 19, die ein anderes polymerisierbares Monomermolekül oder polymerisierbares Oligomermolekül enthält und die separat hergestellt worden ist, direkt auf die dreidimensional vernetzte erste Verzögerungsschicht 42 aufgebracht (9D). Dabei kann, wie es in der 10 gezeigt ist, durch Ausrichten der Oberfläche jeder sehr kleinen Einheit (Domäne) der dreidimensional vernetzten Verzögerungsschicht 42 durch die Ausrichtungsbeschränkungs-kraft und durch dreidimensionales Vernetzen in diesem Zustand, so dass sie verfestigt wird, unter Verwendung eines Photopolymerisationsinitiators und durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlen 110 oder durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl 110 allein eine zweite Verzögerungsschicht 44 gebildet werden (9E).
Darüber hinaus kann in dem Fall der Bereitstellung einer Mehrfachschichtkonfiguration von drei oder mehr Schichten die erforderliche Anzahl von Verzögerungsschichten durch Wiederholen der gleichen Schritte, wie sie vorstehend erwähnt worden sind, aufeinander folgend laminiert werden (9D bis E).
Das in diesem Aspekt verwendete polymerisierbare Monomer oder polymerisierbare Oligomer kann in einem Lösungsmittel gelöst werden, so dass eine Beschichtungslösung erhalten wird, um die Viskosität zum Erleichtern des Beschichtungsvorgangs zu senken. In diesem Fall ist vor dem dreidimensionalen Vernetzen der Beschichtungslösung durch Bestrahlen mit den Ultraviolettstrahlen oder dem Elektronenstrahl ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels erforderlich. Vorzugsweise wird nach dem Durchführen des Beschichtungsschritts des Aufbringens der Beschichtungslösung ein Trocknungsschritt zum Verdampfen des Lösungsmittels durchgeführt, und dann kann ein Ausrichtungsschritt des Ausrichtens des Flüssigkristalls durchgeführt werden.
Wenn darüber hinaus die Ausrichtungsbeschränkungskraftrichtung der in diesem Aspekt verwendeten Ausrichtungsschicht in dem gesamten Bereich auf der Ausrichtungsschicht in einem im Wesentlichen statistischen Zustand belassen wird, können die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle, die damit in Kontakt gebracht werden sollen, in der Kontaktebene im Wesentlichen statistisch gemacht werden.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die flüssigkristallinen Materialien, die zur Bildung der Verzögerungsschicht und der zweiten Verzögerungsschicht verwendet werden, im Wesentlichen die gleichen Komponenten aufweisen. Dadurch kann eine Substanzübertragung zwischen der Verzögerungsschicht 42 und der zweiten Verzögerungsschicht 44 im Wesentlichen verhindert werden, so das ein optisches Verzögerungselement als laminiertes Element einer noch einheitlicheren Verzögerungsschicht hergestellt werden kann.
4. Vierter Aspekt
Als nächstes wird der vierte Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements erläutert. Der vierte Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements ist ein Aspekt des Bildens einer mehrschichtigen laminierten Verzögerungsschicht unter Verwendung eines Flüssigkristallpolymers.
Die 11 ist ein Verfahrensdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements dieses Aspekts zeigt. Als erstes wird eine Ausrichtungsschicht 16 auf einem transparenten Basismaterial 14 ausgebildet (11A: Schritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht), als nächstes wird ein Flüssigkristallpolymer 32 mit cholesterischer Ordnung auf die Ausrichtungsschicht 16 aufgebracht (Beschichtungsschritt), und es wird durch die Ausrichtungsbeschränkungskraft der Ausrichtungsschicht 16 ausgerichtet (11B: Ausrichtungsbehandlungsschritt). Durch Kühlen des Flüssigkristallpolymers 32 auf die Glasübergangstemperatur (Tg) oder darunter, so dass es in einem Glaszustand vorliegt, wird eine erste Verzögerungsschicht 42' gebildet (11C: Fixierschritt). Danach kann durch direktes Aufbringen eines anderen Flüssigkristallpolymers 34 mit cholesterischer Ordnung, das separat hergestellt worden ist, auf die erste Verzögerungsschicht 42', Ausrichten des Flüssigkristallpolymers durch die Ausrichtungsbeschränkungskraft der Oberfläche der ersten Ausrichtungsschicht 42' im Glaszustand (11D) und Kühlen des Flüssigkristallpolymers 34 auf die Glasübergangstemperatur (Tg) oder darunter, so dass es in einem Glaszustand vorliegt, eine zweite Verzögerungsschicht 44' gebildet werden (11E).
Darüber hinaus können in dem Fall der Bereitstellung einer Verzögerungsschicht mit einer Mehrschichtkonfiguration von drei oder mehr Schichten die gleichen Schritte, wie sie vorstehend beschrieben worden sind (11D bis E), wiederholt werden.
Wenn die Ausrichtungsbeschränkungskraftrichtung der in diesem Aspekt verwendeten Ausrichtungsschicht in dem gesamten Bereich auf der Ausrichtungsschicht in einem im Wesentlichen statistischen Zustand belassen wird, können die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle, die damit in Kontakt gebracht werden sollen, in der Kontaktebene im Wesentlichen statistisch gemacht werden.
D. Polarisationselement
Als nächstes wird ein erfindungsgemäßes Polarisationselement erläutert.
Das erfindungsgemäße Polarisationselement ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem transparenten Basismaterial des optischen Verzögerungselements, das in dem vorstehenden Abschnitt „B. Optisches Verzögerungselement" erläutert worden ist, eine Polarisationsschicht auf der Oberfläche angeordnet ist, auf der die Verzögerungsschicht nicht ausgebildet ist.
Da in einem solchen Polarisationselement eine Polarisationsschicht auf mindestens einer Oberfläche des vorstehend genannten optischen Verzögerungselements bereitgestellt ist, wird die Reflexion an der Oberfläche des optischen Verzögerungselements extrem gering sein, so dass die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters effektiv unterdrückt und der Kontrast verbessert werden kann. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden.
Die 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Polarisationselements zeigt. Gemäß der 12 umfasst das erfindungsgemäße Polarisationselement 50 eine Polarisationsschicht 51A und ein optisches Verzögerungsele ment 20, das auf der Oberfläche auf der Lichteintrittsseite der Polarisationsschicht 51A angeordnet ist. Obwohl das optische Verzögerungselement 20 und die Polarisationsschicht 51A in der 12 separat dargestellt sind, sind sie in einem Zustand bereitgestellt, bei dem sie aneinander haften.
Durch entsprechendes Anbringen der Polarisationsschicht 51A auf der Oberfläche, auf der die Verzögerungsschicht nicht ausgebildet ist, in dem transparenten Basismaterial des optischen Verzögerungselements 20, wird die Reflexion an der Oberfläche des optischen Verzögerungselements 20 extrem gering sein, so dass die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters effektiv unterdrückt und der Kontrast verbessert werden kann. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden.
Als Polarisationsschicht, die dabei verwendet wird, können diejenigen verwendet werden, die allgemein für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden. Da darüber hinaus das optische Verzögerungselement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mit demjenigen identisch ist, das vorstehend unter „A. Optisches Verzögerungselement" beschrieben worden ist, wird eine Erläuterung hier nicht wiederholt.
E. Flüssigkristallanzeigevorrichtung
Schließlich wird eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung erläutert.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Flüssigkristallzelle, ein Paar von Polarisationsplatten, die so angeordnet sind, dass die Flüssigkristallzelle dazwischen angeordnet ist, und das vorstehend beschriebene optische Verzögerungselement, das zwischen der Flüssigkristallzelle und mindestens einer des Paars der Polarisationsplatten angeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das vorstehend genannte optische Verzögerungselement den Polarisationszustand des Lichts in einer geneigten Richtung bezogen auf die Senkrechte der vorstehend genannten Flüssigkristallzelle kompensiert. Dadurch kann die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung unterdrückt werden und der Kontrast kann verbessert werden. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Die 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt. Gemäß der 13 umfasst die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 eine Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A, eine Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B und eine Flüssigkristallzelle 104. Die Polarisationsplatten 102A, 102B weisen eine Konfiguration auf, die derart ist, dass nur ein linear polarisiertes Licht mit einer Schwingungsfläche in einer vorgegebenen Schwingungsrichtung selektiv durchgelassen wird. Daher sind sie einander gegenüber liegend im gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet, so dass die jeweiligen Schwingungsrichtungen senkrecht zueinander sind. Darüber hinaus umfasst die Flüssigkristallzelle 104 eine große Anzahl von Zellen, die Pixeln entsprechen, und ist zwischen den Polarisationsplatten 102A, 102B angeordnet.
Dabei nutzt in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 die Flüssigkristallzelle 104 das VA-System, bei dem ein nematischer Flüssigkristall, der eine negative dielektrische Anisotropie aufweist, eingeschlossen ist. Die Phase des linear polarisierten Lichts, das durch die Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A durchgelassen wird, wird nicht verschoben, wenn es durch den Zellenabschnitt der Flüssigkristallzelle 104 durchgelassen wird, der nicht angesteuert wird, so dass es durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B blockiert wird. Andererseits wird die Phase des linear polarisierten Lichts verschoben, wenn es durch den Zellenabschnitt der Flüssigkristallzelle 104 durchgelassen wird, der angesteuert wird, so dass die Lichtmenge entsprechend des Ausmaßes der Phasenverschiebung durch die Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B durchgelassen wird, so dass es austritt. Dadurch kann durch optionales Steuern der Ansteuerspannung der Flüssigkristallzelle 104 bezüglich jeder Zelle auf der Seite der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B ein gewünschtes Bild angezeigt werden.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60, welche diese Konfiguration aufweist, ist das vorstehend genannte optische Verzögerungselement 20 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B (Polarisationsplatte, die Licht mit einem vorgegebenen Polarisationszustand, das von der Flüssigkristallzelle 104 austritt, selektiv durchlässt) angeordnet. Durch das optische Verzögerungselement 20 kann von dem Austrittslicht von der Flüssigkristallzelle 104 mit einem vorgegebenen Polarisationszustand der Polarisationszustand des Austrittslichts in einer geneigten Richtung bezogen auf die Senkrechte zur Flüssigkristallzelle 104 kompensiert werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration das optische Verzögerungselement 20 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen der Flüssigkristallzelle 104 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 und der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B angeordnet, und von dem Austrittslicht von der Flüssigkristallzelle 104 wird der Polarisationszustand des Austrittslichts in einer geneigten Richtung bezogen auf die Senkrechte zur Flüssig kristallzelle 104 kompensiert. Während das Problem der Betrachtungswinkelabhängigkeit effektiv verbessert wird, wird daher die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 unterdrückt und der Kontrast kann verbessert werden. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität unterdrückt werden.
Obwohl die in der 13 gezeigte Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60 von einem Durchlass-Typ ist, bei dem Licht von einer Seite in der Dickenrichtung zur anderen Seite durchgelassen wird, ist diese Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Das optische Verzögerungselement 20 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann in der gleichen Weise auch in einem Zustand verwendet werden, bei dem es in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Reflexions-Typs eingebaut ist.
Darüber hinaus ist in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 60, die in der 13 gezeigt ist, das optische Verzögerungselement 20 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B angeordnet. Abhängig von dem optischen Kompensationsaspekt kann das optische Verzögerungselement 20 jedoch zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A angeordnet sein. Darüber hinaus kann das optische Verzögerungselement 20 auf beiden Seiten der Flüssigkristallzelle 104 angeordnet sein (zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A und zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B). Das optische Verzögerungselement 20, das zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Einfallsseite 102A oder zwischen der Flüssigkristallzelle 104 und der Polarisationsplatte der Austrittsseite 102B angeordnet ist, ist nicht auf eines beschränkt, sondern es kann in einer Mehrzahl angeordnet sein.
In der vorliegenden Erfindung ist es ganz besonders bevorzugt, dass die vorstehend genannte Flüssigkristallzelle 104 mit einer Flüssigkristallzelle des VA-Systems (System mit vertikaler Ausrichtung) ausgebildet ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Erzeugung des Hell-Dunkel-Musters in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung unterdrückt und der Kontrast verbessert werden kann. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität noch stärker unterdrückt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele und jedwede Ausführungsform, die im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweist und im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Effekte wie die technische Lehre erreicht, wie sie im Be reich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung offenbart ist, ist von der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung umfasst.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
Beispiel 1
Im Beispiel 1 wurde eine Verzögerungsschicht aus einer einzelnen Schicht auf einem Glassubstrat ausgebildet.
Eine Toluollösung, in der 90 Gewichtsteile eines Monomers (mit einer molekularen Struktur, die durch die vorstehend genannte chemische Formel (11) dargestellt wird) und 10 Gewichtsteile eines chiralen Mittels (mit einer molekularen Struktur, die durch die vorstehend genannte chemische Formel (14) dargestellt wird) gelöst waren, wurde hergestellt. Die nematisch-isotrope Übergangstemperatur des Monomermoleküls betrug 110°C. Das Monomermolekülumfasst ein polymerisierbares Acrylat an beiden Enden und auch einen Spacer zwischen einem Mesogen in dem zentralen Teil und dem Acrylat. Das Molekül des chiralen Mittels umfasst ein polymerisierbares Acrylat an beiden Enden. Der vorstehend beschriebenen Toluollösung wurden 5 Gew.-%, bezogen auf das vorstehend genannte Monomer, eines Photopolymerisationsinitiators (IRGACURE (eingetragene Marke) 907, das von Ciba Specialty Chemicals hergestellt wird) zugesetzt. Andererseits wurde ein in einem Lösungsmittel gelöstes Polyimid (OPTMER (eingetragene Marke) AL1254, von JSR Corporation hergestellt) mittels Schleuderbeschichten mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf ein transparentes Glassubstrat aufgebracht. Nach dem Trocknen wurde bei 200°C ein Film gebildet (Filmdicke: 0,1 μm), so dass eine Ausrichtungsschicht bereitgestellt wurde. Eine Reibbehandlung wurde jedoch nicht durchgeführt.
Dieses Glassubstrat mit einer Ausrichtungsschicht wurde auf eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung aufgesetzt. Die Toluollösung, in der das vorstehend genannte Monomer und dergleichen gelöst waren, wurde unter Bedingungen mittels Schleuderbeschichten aufgebracht, die derart waren, dass ein Film mit einer möglichst gleichmäßigen Dicke bereitgestellt wurde. Dann wurde das Toluol in der vorstehend genannten Toluollösung bei 80°C verdampft.
Dann wurde das Acrylat des Monomermoleküls durch Bestrahlen des vorstehend genannten Beschichtungsfilms mit Ultraviolettstrahlung, wodurch aus dem Photopolymerisationsinitiator in dem Beschichtungsfilm ein Radikal erzeugt wurde, dreidimensional vernetzt, so dass es polymerisierte. Auf diese Weise wurde ein optisches Verzögerungselement mit einer Verzögerungsschicht aus einer einzelnen Schicht erzeugt. Die Filmdicke des aufgebrachten Films betrug dabei 2 μm ± 1,5 %. Darüber hinaus betrug die zentrale Wellenlänge der selektiv reflektierten Wellenlänge des aufgebrachten Films gemäß der Messung mit einem Spektrophotometer 280 nm. Da der Brechungsindex des gehärteten Flüssigkristallmoleküls etwa 1,5 betrug, betrug die Filmdicke pro 1 Ganghöhe, die aus P = λ/n berechnet wurde, etwa 190 nm. Daher betrug die Anzahl der Ganghöhen der Verzögerungsschicht 2000/190 = etwa 11 Ganghöhen.
Darüber hinaus wurde das so hergestellte optische Verzögerungselement unter Verwendung einer automatischen Doppelbrechungsmessvorrichtung (KOBRA (eingetragene Marke) 21ADH, von Oji Scientific Instruments hergestellt) gemessen. Folglich wurden die folgenden Tatsachen bestätigt: Die Phasendifferenz in der Ebenenrichtung betrug 1 nm, was innerhalb des Fehlerbereichs der Messvorrichtung lag, die Phasendifferenz in der Dickenrichtung betrug etwa 100 nm und die Schicht wirkte als negative C-Platte.
Gemäß der Untersuchung der Querschnittsfläche der erzeugten Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop wurde eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) festgestellt, die Oberflächendirektoren lagen in einem statistischen Zustand vor, so dass sie nicht miteinander übereinstimmten, und die Verdrillungswinkel der Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) stimmten nicht überein. Ferner war die Größe der Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit den bloßen Augen nicht erkennbar.
Der auf der Basis von JIS-K7105 gemessene Trübungswert der erzeugten Verzögerungsschicht betrug 2 %. Der Maximalwert des ausgetretenen Lichts, der in einem Bereich von 380 nm bis 700 nm bei der Messung der Verzögerungsschicht, die zwischen den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand vorliegt, gemessen worden ist, betrug 1 %, mit der Maßgabe, dass das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand 0 % beträgt und das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im parallelen Zustand 100 % beträgt.
Ferner wurde, wie es in der 14 gezeigt ist, das erzeugte optische Verzögerungselement 20 zur visuellen Untersuchung zwischen linearen Polarisationsplatten 70A, 70B angeordnet, die in einem gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet waren. In der Ebene wurde kein Hell-Dunkel-Muster beobachtet.
Beispiel 2
Im Beispiel 2 wurde eine Verzögerungsschicht aus einer einzelnen Schicht, die ein polymerisierbares Monomermolekül umfasste, auf einem Polymerfilm gebildet. D.h. ein optisches Verzögerungselement wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde eine PVA-Lösung in reinem Wasser mit einer Konzentration von 2 Gew.-% mittels Rakelbeschichten auf einen transparenten TAC-Film aufgebracht und nach dem Trocknen bei 100°C zu einem Film (Filmdicke: 0,2 μm) ausgebildet, so dass dieser als Ausrichtungsschicht wirkte. Als Ergebnis wurde bezüglich des demgemäß erzeugten optischen Verzögerungselements ein ähnliches Ergebnis wie im Beispiel 1 erhalten. Der Trübungswert und der Wert des maximal ausgetretenen Lichts waren jedoch kleiner als diejenigen des Beispiels 1 und betrugen 1 % bzw. 0,8 %. Die im Beispiel 1 hergestellte Verzögerungsschicht und die im Beispiel 2 hergestellte Verzögerungsschicht wurden mit einem Polarisationsmikroskop miteinander verglichen. Die Größe einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) war im Beispiel 2 geringer. Obwohl die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 5 μm betrug, wurde ein Austreten von Licht aufgrund der Disklination zwischen der Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) beobachtet.
Beispiel 3
Im Beispiel 3 wurde ein optisches Verzögerungselement in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 hergestellt, jedoch wirkte HEC (Hydroxyethylcellulose) als Ausrichtungsschicht. Als Ergebnis wurde bezüglich des demgemäß erzeugten optischen Verzögerungselements ein ähnliches Ergebnis wie im Beispiel 2 erhalten. Der Trübungswert und der Wert des maximal ausgetretenen Lichts waren jedoch kleiner als diejenigen des Beispiels 2 und betrugen 0,5 % bzw. 0,08 %. Die im Beispiel 2 hergestellte Verzögerungsschicht und die im Beispiel 3 hergestellte Verzögerungsschicht wurden mit einem Polarisationsmikroskop miteinander verglichen. Die Größe einer Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) war im Beispiel 3 geringer. Gemäß einer Messung mit einer TEM-Photographie betrug die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse der sehr kleinen Einheiten 1,5 μm. Darüber hinaus wies die Disklination einen Grad auf, der mit einer TEM-Photographie nicht gemessen werden kann.
Beispiel 4
Im Beispiel 4 wurde die Filmdicke einer Verzögerungsschicht mit einer einzelnen Schicht, die ein polymerisierbares Monomermolekül umfasste, ungleichmäßig bereitgestellt. D.h. ein optisches Verzögerungselement wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde die Filmdicke durch Ändern der Bedingungen der Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf 2 μm ± 5 % eingestellt. Gemäß der Untersuchung, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, wurde das Hell-Dunkel-Muster in der Ebene nicht festgestellt. Jedoch stimmten gemäß einer Untersuchung der Querschnittsfläche der erzeugten Verzögerungsschicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop die helikale Achse der Mehrzahl der sehr kleinen Einheiten (Domänen) und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht nicht überein. Der Durchschnittswert des Winkels, der durch jede helikale Achse und die vorstehend genannte Senkrechte gebildet wurde, betrug 0°.
Vergleichsbeispiel 1
Im Vergleichsbeispiel 1 wurden die Direktoren der Flüssigkristallmonomere durch Reiben einer Ausrichtungsschicht, auf der eine Verzögerungsschicht aus einer einzelnen Schicht, die ein polymerisierbares Monomermolekül umfasst, gebildet werden soll, in Übereinstimmung gebracht. D.h., es lag ein optisches Verzögerungselement vor, das in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt worden ist, mit der Ausnahme, dass die Reibrichtung der Ausrichtungsschicht in der Ebene homogen war. Das Element wurde in der gleichen Weise untersucht und in der Ebene wurde ein klares Hell-Dunkel-Muster festgestellt.
Beispiel 5
Im Beispiel 5 wurde ein Verzögerungselement mit mehrschichtigen Verzögerungsschichten, die ein polymerisierbares Monomermolekül umfassten, hergestellt.
Unter Bereitstellung der Verzögerungsschicht, die im Beispiel 1 hergestellt worden ist, als erste Verzögerungsschicht, wurde eine Toluollösung, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt worden ist, mit einer Drehzahl, die höher war als diejenige im Beispiel 1, auf die Oberfläche der gegenüber liegenden Seite der Ausrichtungsschicht aufgebracht. Als nächstes wurde das Toluol in der vorstehend genannten Toluollösung bei 80°C verdampft.
Dann wurde durch Bestrahlen des vorstehend genannten aufgebrachten Films mit Ultraviolettstrahlen das Acrylat des Monomermoleküls durch das Radikal, das aus dem Photopolymerisationsinitiator in dem Beschichtungsfilm erzeugt worden ist, dreidimensional vernetzt, so dass es polymerisiert wurde, um eine zweite Verzögerungsschicht zu bilden, und ein mehrschichtiges optisches Verzögerungselement wurde erzeugt. Die Gesamtfilmdicke betrug dabei 3,5 μm ± 1,5 %. Darüber hinaus betrug gemäß der Messung mit einem Spektrophotometer die zentrale Wellenlänge der selektiv reflektierten Wellenlänge des aufgebrachten Films der Verzögerungsschicht mit der mehrschichtigen Konfiguration 280 nm.
Gemäß der Untersuchung der Querschnittsfläche einer Mehrzahl der Verzögerungsschichten mit einem Transmissionselektronenmikroskop lag das Hell-Dunkel-Muster zwischen den polymerisierten Verzögerungsschichten in einem parallelen Zustand zueinander vor (daraus ergibt sich, dass die Richtungen der helikalen Achsen übereinstimmen), und zwischen den Verzögerungsschichten wurde kein Defekt festgestellt (daraus ergibt sich, dass die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle zwischen den Oberflächen der benachbarten Verzögerungsschichten übereinstimmen). Darüber hinaus wurde eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) festgestellt.
Ferner wurde, wie es in der 14 gezeigt ist, das erzeugte optische Verzögerungselement 20 zur visuellen Untersuchung zwischen linearen Polarisationsplatten 70A, 70B angeordnet, die in einem gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet waren. In der Ebene wurde kein Hell-Dunkel-Muster beobachtet.
Beispiel 6
Im Beispiel 6 wurde die Filmdicke einer mehrschichtigen Verzögerungsschicht, die ein polymerisierbares Monomermolekül umfasste, ungleichmäßig bereitgestellt. D.h., ein optisches Verzögerungselement, das in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 hergestellt worden ist, mit der Ausnahme, dass die Gesamtfilmdicke aufgrund einer Änderung der Bedingungen der Schleuderbeschichtungsvorrichtung 3,5 μm ± 5 % betrug, wurde in der gleichen Weise untersucht. Das Hell-Dunkel-Muster wurde in der Ebene nicht festgestellt.
Beispiel 7
Im Beispiel 7 wurde eine mehrschichtige Verzögerungsschicht, die ein Flüssigkristallpolymer umfasste, hergestellt.
Eine Toluollösung, in der ein Flüssigkristallpolymer mit einem Seitenketten-Typ auf Acrylbasis mit einer Glasübergangstemperatur von 80°C und eine isotropen Übergangstemperatur von 200°C gelöst war, wurde hergestellt. Andererseits wurde ein in einem Lösungsmittel ge löstes Polyimid (OPTMER (eingetragene Marke) AL1254, von JSR Corporation hergestellt) mittels Schleuderbeschichten mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf ein transparentes Glassubstrat aufgebracht. Nach dem Trocknen wurde bei 200°C ein Film gebildet (Filmdicke: 0,1 μm), der als Ausrichtungsschicht wirkte. Eine Reibbehandlung wurde jedoch nicht durchgeführt.
Dieses Glassubstrat mit einer Ausrichtungsschicht wurde auf eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung aufgesetzt und die Toluollösung, in der das vorstehend genannte Flüssigkristallpolymer gelöst war, wurde unter Bedingungen mittels Schleuderbeschichten aufgebracht, die derart waren, dass ein Film mit einer möglichst gleichmäßigen Filmdicke bereitgestellt wurde.
Als nächstes wurde das Toluol in der vorstehend genannten Toluollösung bei 90°C verdampft. Ferner wurde der aufgebrachte Film, der auf der Ausrichtungsschicht gebildet worden ist, 10 min bei 150°C gehalten. Ferner lag das Flüssigkristallpolymer durch Kühlen des vorstehend genannten aufgebrachten Films auf Raumtemperatur in einem Glaszustand vor und war zur Bildung einer Verzögerungsschicht fixiert. Die Filmdicke des Films betrug dabei 2 μm ± 1,5 %. Darüber hinaus betrug die zentrale Wellenlänge der selektiv reflektierten Wellenlänge der ersten Verzögerungsschicht gemäß der Messung mit einem Spektrophotometer 370 nm.
Ferner wurde auf die Verzögerungsschicht, die in einem Glaszustand fixiert war, eine Toluollösung, in der ein Flüssigkristallpolymer mit einem Seitenketten-Typ auf Acrylbasis mit einer Glasübergangstemperatur von 75°C und einer isotropen Übergangstemperatur von 190°C gelöst war, mittels Schleuderbeschichten mit einer Drehzahl, die höher war als bei der erstgenannten Schleuderbeschichtung, aufgebracht.
Als nächstes wurde das Toluol in der vorstehend genannten Toluollösung bei 90°C verdampft. Ferner wurde der vorstehend genannte aufgebrachte Film 10 min bei 150°C gehalten. Ferner lag das Flüssigkristallpolymer durch Kühlen des vorstehend genannten aufgebrachten Films auf Raumtemperatur in einem Glaszustand vor und war zur Bildung einer zweiten Verzögerungsschicht fixiert, wobei ein mehrschichtiges optisches Verzögerungselement erzeugt wurde. Die Gesamtfilmdicke betrug dabei 3,5 μm ± 1,5 %. Darüber hinaus betrug die zentrale Wellenlänge der selektiv reflektierten Wellenlänge des aufgebrachten Films der Verzögerungsschicht mit einer mehrschichtigen Konfiguration gemäß der Messung mit einem Spektrophotometer 370 nm.
Gemäß der Untersuchung der Querschnittsfläche einer Mehrzahl der Verzögerungsschichten mit einem Transmissionselektronenmikroskop lag das Hell-Dunkel-Muster zwischen den fixierten Verzögerungsschichten in einem parallelen Zustand zueinander vor (daraus ergibt sich, dass die Richtungen der helikalen Achsen übereinstimmen), und zwischen den Verzögerungsschichten wurde kein Defekt festgestellt (daraus ergibt sich, dass die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle zwischen den Oberflächen der benachbarten Flüssigkristallschichten übereinstimmen). Darüber hinaus wurde eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen) festgestellt.
Ferner wurde, wie es in der 14 gezeigt ist, das erzeugte optische Verzögerungselement 20 zur visuellen Untersuchung zwischen linearen Polarisationsplatten 70A, 70B angeordnet, die in einem gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet waren. In der Ebene wurde kein Hell-Dunkel-Muster beobachtet.
Beispiel 8
Im Beispiel 8 wurde die Filmdicke einer mehrschichtigen Flüssigkristallschicht, die ein Flüssigkristallpolymerumfasste, ungleichmäßig bereitgestellt, so dass die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle gestört wurden. D.h., ein optisches Verzögerungselement, das in der gleichen Weise wie im Beispiel 6 hergestellt worden ist, mit der Ausnahme, dass die Gesamtfilmdicke aufgrund einer Änderung der Bedingungen der Schleuderbeschichtungsvorrichtung 3,5 μm ± 5 % betrug, wurde in der gleichen Weise untersucht. Das Hell-Dunkel-Muster wurde in der Ebene nicht festgestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Im Vergleichsbeispiel 2 wurde eine Verzögerungsschicht in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch betrug die selektiv reflektierte Wellenlänge der cholesterischen Struktur 600 nm bzw. 800 nm. Als Ergebnis wurde in den Verzögerungsschichten mit selektiv reflektierten Wellenlängen von 600 nm und 800 nm ein visuell deutlich erkennbares Trübungsphänomen festgestellt. Der Trübungsgrad war bei der Verzögerungsschicht mit der selektiv reflektierten Wellenlänge von 800 nm größer, und zwar in einem Ausmaß, so dass sie nicht als Verzögerungsschicht verwendet werden kann. Darüber hinaus reflektiert die Verzögerungsschicht mit der selektiv reflektierten Wellenlänge von 600 nm grünes Licht, und zwar ebenfalls in einem Ausmaß, so dass sie nicht als Verzögerungsschicht verwendet werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
In der erfindungsgemäßen Verzögerungsschicht wird ein Hell-Dunkel-Muster in dem Anzeigebild selbst dann nicht erzeugt, wenn sie zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet wird. Folglich kann die Verschlechterung der Anzeigequalität effektiv unterdrückt werden.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verzögerungsschicht bereit, die eine Verschlechterung der Anzeigequalität ohne die Erzeugung eines Hell-Dunkel-Musters in dem Anzeigebild selbst dann effektiv unterdrücken kann, wenn eine Verzögerungsschicht zwischen einer Flüssigkristallzelle und einer Polarisationsplatte angeordnet ist.
Die Verzögerungsschicht umfasst eine Mehrzahl von sehr kleinen Einheiten (Domänen), die eine molekulare Struktur einer cholesterischen Struktur aufweisen. Darüber hinaus ist in der Verzögerungsschicht die helikale Ganghöhe der molekularen Struktur so eingestellt, dass die selektiv reflektierte Wellenlänge des selektiv reflektierten Lichts, die von der molekularen Struktur abgeleitet ist, kürzer ist als die Wellenlänge des auf die Verzögerungsschicht einfallenden Lichts.

Claims

Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Abstands von 100 μm vorliegen.
Verzögerungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch auf der anderen Oberfläche der zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Abstands von 100 μm vorliegen.
Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Oberfläche von zwei Hauptoberflächen der Verzögerungsschicht Flüssigkristallmoleküle, deren Direktoren im Wesentlichen nicht übereinstimmen, innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm vorliegen.
Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines Abstands von 100 μm vorliegen.
Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht diejenigen Verdrillungswinkel in der cholesterischen Struktur, die im Wesentlichen nicht übereinstimmen, an einer Stelle innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm vorliegen.
Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine fixierte cholesterische Struktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschicht auf einer Querschnittsfläche, die eine Senkrechte zu einer Oberfläche der Verzögerungsschicht umfasst, innerhalb eines Radiusbereichs von 50 μm einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem ein Winkel, der durch die Senkrechte und eine helikale Achse des Strukturbereichs mit helikaler Achse, der die cholesterische Struktur aufweist, gebildet wird, ein im Uhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, und einen Strukturbereich mit helikaler Achse, bei dem der Winkel ein im Gegenuhrzeigersinn spitzer Winkel von der Richtung der Senkrechten ist, umfasst.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl sehr kleiner Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt.
Verzögerungsschicht, die als negative C-Platte wirkt und eine cholesterische Struktur umfasst, die in einem Bereich fixiert ist, so dass deren helikale Ganghöhe 1 Ganghöhe oder mehr ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, vorliegt.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine selektiv reflektierte Wellenlänge eines selektiv reflektierten Lichts von der cholesterischen Struktur kürzer als die Wellenlänge eines einfallenden Lichts ist.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Hauptachse einer einbeschriebenen Ellipse auf einer Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) 40 μm oder weniger beträgt.
Verzögerungsschicht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Hauptachse der einbeschriebenen Ellipse auf der Oberfläche der sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts identisch oder kürzer als diese ist.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausrichtungsdefektabstand (Disklinationsabstand) zwischen den sehr kleinen Einheiten (Domänen) mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts identisch oder kürzer als diese ist.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trübungswert, wenn die Verzögerungsschicht auf der Basis von JIS-K7105 gemessen wird, 2 % oder weniger beträgt.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert des ausgetretenen Lichts, der in einem Bereich von 380 nm bis 700 nm gemessen wird, bei der Messung der Verzögerungsschicht, die zwischen den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand angeordnet ist, 1 % oder weniger beträgt, mit der Maßgabe, dass das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im gekreuzten Nicol-Zustand 0 % beträgt und das ausgetretene Licht bei der Messung von der Richtung der Senkrechten zu den Polarisationsplatten im parallelen Zustand 100 % beträgt.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die helikale Achse der sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht im Wesentlichen nicht übereinstimmen.
Verzögerungsschicht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchschnittswert des Winkels, der durch die helikale Achse der sehr kleinen Einheiten (Domänen), welche die cholesterische Struktur aufweisen, und die Senkrechte zur Oberfläche der Verzögerungsschicht gebildet wird, im Wesentlichen 0° beträgt.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine zweite Verzögerungsschicht auf die Hauptoberfläche der Verzögerungsschicht laminiert ist.
Verzögerungsschicht nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das selektiv reflektierte Licht der Verzögerungsschicht als auch das selektiv reflektierte Licht der zweiten Verzögerungsschicht eine im Wesentlichen übereinstimmende selektiv reflektierte Wellenlänge aufweisen.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschicht eine molekulare Struktur aus einem dreidimensional vernetzten chiralen nematischen Flüssigkristall aufweist.
Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschicht einen molekularen Zustand eines cholesterischen Polymerflüssigkristalls in einem Glaszustand aufweist.
Optisches Verzögerungselement, das ein transparentes Basismaterial und die Verzögerungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 20, die auf der Oberfläche des transparenten Basismaterials ausgebildet ist, umfasst.
Optisches Verzögerungselement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem transparenten Basismaterial und der Verzögerungsschicht eine Ausrichtungsschicht ausgebildet ist.
Optisches Verzögerungselement nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem transparenten Basismaterial und der Verzögerungsschicht eine Farbfilterschicht ausgebildet ist.
Polarisationselement, dadurch gekennzeichnet, dass in dem transparenten Basismaterial des optischen Verzögerungselements nach einem der Ansprüche 21 bis 23 eine Polarisationsschicht auf einer Oberfläche angeordnet ist, auf der die Verzögerungsschicht nicht ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Flüssigkristallzelle, ein Paar von Polarisationsplatten, die derart angeordnet sind, dass die Flüssigkristallzelle dazwischen angeordnet ist, und das optische Verzögerungselement nach einem der Ansprüche 21 bis 23, das zwischen der Flüssigkristallzelle und mindestens einer des Paars der Polarisationsplatten angeordnet ist, umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungselements, das einen Ausrichtungsschicht-Bildungsschritt des Bildens einer Ausrichtungsschicht auf einem transparenten Basismaterial, einen Beschichtungsschritt des Aufbringens einer Verzögerungsschichtbildenden Beschichtungslösung, die ein Flüssigkristallmaterial, das eine cholesterische Ordnung aufweist, zur Bildung einer cholesterischen Flüssigkristallstrukturumfasst, auf die Ausrichtungsschicht in einem Zustand, bei dem mit der Ausrichtungsschicht keine Reibbehandlung durchgeführt wird, einen Ausrichtungsbehandlungsschritt, bei dem die auf der Ausrichtungsschicht in dem Beschichtungsschritt gebildete Verzögerungsschicht einer Ausrichtungsbehandlung unterworfen wird, und einen Fixierschritt des Fixierens der cholesterischen Flüssigkristallstruktur, die in der Verzögerungsschicht in einem Flüssigkristallphasenzustand vorliegt, dadurch, dass die Verzögerungsschicht, die durch die Ausrichtungsbehandlung ausgerichtet worden ist, einer Verfestigungsbehandlung unterworfen wird, so dass sie fixiert wird, umfasst.