Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige unter
Verwendung von verdrillt nematischen Flüssigkristallen oder
cholesterischen Flüssigkristallen.
Hintergrund der Erfindung
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Der Anwendungsbereich von Flüssigkristallanzeigen hat sich
aufgrund zahlreicher Vorteile erweitert, beispielsweise
aufgrund der Möglichkeit einer direkten Verbindung mit
integrierten Schaltungen bei geringer Spannung und geringer
Leistung, einer Vielzahl von Anzeigefunktionen, einer hohen
Produktivität und der Möglichkeit der Gewichtsverminderung.
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Verdrillt nematische Flüssigkristallanzeigen, bei denen der
Drehwinkel des Flüssigkristallmoleküls 1600 oder mehr beträgt
(nachstehend als STN-LCD bezeichnet), werden derzeit in der
Praxis für Flüssigkristallanzeigen vom Punktmatrix-Typ in
Bürogeräten, wie Textverarbeitungsvorrichtungen, Personal-
Computern und dergl., verwendet und nehmen diesbezüglich die
erste Stelle ein. Dies ist darauf zurückzuführen, daß STN-LCD
im Vergleich zu herkömmlichen, verdrillt nematischen
Flüssigkristallanzeigen, bei denen der Drehwinkel 900 (TN-
LCD) beträgt, auch bei Ansteuerung mit hoher Multiplexrate
einen hohen Kontrast aufrechterhalten können. Jedoch ist es
bei Verwendung von STN-LCD unmöglich, den Farbton des
Erscheinungsbildes der Anzeigen aufzuhellen. Der Farbton ist
grünstichig bis gelbstichig rot und daher sind Anzeigen unter
Einsatz von STN zur Verwendung in derartigen Vorrichtungen
ungeeignet.
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Es wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine oder
mehrere Schichten von optisch anisotropen Materialien
zwischen einem Paar von Polarisationstolien vorgesehen sind,
um die vorerwähnten Schwierigkeiten zu überwinden. Wenn
linear polarisiertes Licht durch eine Folie eines Paares von
derartigen Polarisationsfolien durch die
Flüssigkristallschicht eines Flüssigkristallelements und die
optisch anisotropen Materialien geleitet wird, erhält man
elliptisch polarisiertes Licht, das nahezu in Richtung der
Hauptachse im Wellenlängenbereich von etwa 400 bis etwa 700
nm angeordnet ist. Infolgedessen erhält man weißes Licht,
ohne daß eine Lichtfilterung in einem speziellen
Wellenlängenbereich hervorgerufen wird, wenn das Licht durch
die andere Folie des Paares der Polarisationsfolien geleitet
wird.
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Es gibt Patentanmeldungen, die sich mit Phasendifferenzfilmen
zur Anwendung bei der Beseitigung der Färbung von STN-LCD
befassen. Beispielsweise sind in JP-A-63-189804 (der Ausdruck
"JP-A" bedeutet "ungeprüfte, veröffentlichte japanische
Patentanmeldung") uniaxial gestreckte Polycarbonatfilme mit
Retardationswerten (Produkt aus Doppelbrechung und Filmdicke)
von 200 bis 350 nm oder 475 bis 625 nm, gemessen mit einem
Polarisationsmikroskop, beschrieben. JP-A-63-167304
beschreibt Filmlaminate, die durch Laminieren von zwei oder
mehr uniaxial gestreckten Filmen oder Folien mit
Doppelbrechungseigenschaften, die es ermöglichen, daß die
optischen Hauptachsen rechtwinklig zueinander liegen,
erhalten worden sind. Wenn zwei Folien von doppelbrechenden
Filmen (Retardationswerte R&sub1; bzw. R&sub2;) aufeinander laminiert
werden, um es zu ermöglichen, daß die optischen Hauptachsen
im rechten Winkel aufeinander fallen, läßt sich ein
Phasendifferenzfilm mit einer Retardation von R&sub1;-R&sub2; als
Laminat erhalten. Demgemäß hat die vorgenannte Erfindung den
Vorteil, daß ein Wert von R&sub1;-R&sub2; in einem Bereich von 90 bis
180 nm, 200 bis 350 nm oder 475 bis 625 nm eingestellt werden
kann, selbst wenn R&sub1; und R&sub2; hohe Retardationswerte sind.
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Die vorstehenden Erfindungen dienen dazu, das Problem im
Hinblick auf die Färbung von STN-LCD zu lösen. Es kam zu
einer erheblichen Verbesserung dieser Schwierigkeit, und man
erhielt eine nahezu monochromatische Anzeige. Ferner sind
Verfahren, bei denen ein hochmolekularer doppelbrechender
Film (nachstehend als Phasendifferenzfilm bezeichnet)
verwendet wird, kostengünstiger. Somit ist der Bedarf an
derartigen Filmen gestiegen.
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Die Flüssigkristallanzeige unter Anwendung des
Phasendifferenzfilms erreicht eine Farbbeseitigung bei einer
Betrachtung in senkrechter Richtung zum Schirm. Bei
Betrachtung aus einer schrägen Richtung wird jedoch der
Nachteil, der allgemein mit STN-LCD in Bezug auf die
Betrachtungswinkeleigenschaft, d.h. eine Verfärbung oder ein
Verschwinden der Anzeige bei einer leichten Veränderung des
Betrachtungswinkels, verbunden ist, in ausgeprägter Weise
bemerkbar. Dies stellt eine erhebliche Schwierigkeit mit STN-
LCD dar.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
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Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel
der erheblichen Verbesserung der
Betrachtungswinkeleigenschaften von STN-LCD vorgenommen und
dabei unter Bereitstellung einer neuen Flüssigkristallanzeige
die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
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Somit wird erfindungsgemäß bereitgestellt:
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(1) Eine Flüssigkristallanzeige, umfassend ein
Flüssigkristallelement, mindestens zwei doppelbrechende Filme
und ein Paar von polarisierenden Folien, die so angeordnet
sind, daß das Element und die Filme dazwischen liegen, wobei
das Flüssigkristallelement eine Zelle aus zwei Substratlagen
und einem verdrillt nematischen Flüssigkristall umfaßt, wobei
jedes Substrat auf einer seiner Oberflächen mit einer
Elektrode versehen ist, wobei die Substrate so angeordnet
sind, daß die Elektroden einander gegenüber liegen und wobei
der verdrillt nematische Flüssigkristall zwischen den
Elektroden gehalten wird, wobei die doppelbrechenden Filme
aus mindestens einem uniaxial gestreckten Film eines
Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung und
Lichttransmissionseigenschaften und mindestens einem uniaxial
gestreckten Film aus einem Polymeren mit negativer
Eigendoppelbrechung und Lichttransmissionseigenschaften
zusammengesetzt sind. Eine derartige Flüssigkristallanzeige
ist in EP-A-379315, Veröffentlichungstag 25. Juli 1990,
beschrieben. Das Kennzeichen der vorliegenden Erfindung
besteht in:
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(2) einer Flüssigkristallanzeige gemäß vorstehendem
Absatz (1), wobei der uniaxial gestreckte Film aus einem
Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung und
Lichttransmissionseigenschaften und der uniaxial
gestreckte Film aus einem Polymeren mit negativer
Eigendoppelbrechung und Lichttransmissionseigenschaften
aufeinander so laminiert sind, daß ihre optischen Achsen
rechtwinklig aufeinanderfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichung
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der im
erfindungsgemäßen Beispiel eingesetzten
Flüssigkristallanzeige.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Beziehung der
Achsen der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige.
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Fig. 3 zeigt in schematischer Weise die Richtung des Einfalls
eines Laserstrahls von 632,8 nm bei Messung der optischen
Eigenschaften des Laminats aus dem Film (a) und dem
Film (b).
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Die Bezugszeichen der Zeichnung haben folgende Bedeutungen:
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1: Erste Polarisationsfolie,
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2: erstes Substrat,
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3: durchsichtige Elektrode,
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4: Flüssigkristallschicht
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5: durchsichtige Elektrode,
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6: zweites Substrat,
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7: uniaxial gestreckter Film mit positiver
Eigendoppelbrechung,
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8: uniaxial gestreckter Film mit negativer
Eigendoppelbrechung,
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9: zweite Polarisationsfolie,
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10: Flüssigkristallzelle (STN),
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11: Richtung des Lichts von der Lichtquelle,
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12: Betrachter,
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20: horizontale Achse,
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21: Polarisationsachse der ersten Polarisationsfolie,
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22: Polarisationsachse der zweiten Polarisationsfolie,
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23: Reiberichtung des durchsichtigen Elektrodensubstrats 3,
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24: Reiberichtung des durchsichtigen Elektrodensubstrats 5,
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25: Verdrillungswinkel des Flüssigkristallmoleküls,
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26: Streckachse des uniaxial gestreckten Films mit positiver
Eigendoppelbrechung,
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27: Streckachse des uniaxial gestreckten Films mit negativer
Eigendoppelbrechung,
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28: Winkel zwischen der horizontalen Achse und der
Polarisationsachse der ersten Polarisationsfolie,
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29: Winkel der Reiberichtung der durchsichtigen Elektrode 3
zur Polarisationsachse der ersten Polarisationsfolie,
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30: Winkel der Reiberichtung des durchsichtigen
Elektrodensubstrats 5 zur Streckachse des uniaxial
gestreckten Films mit positiver Eigendoppelbrechung,
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31: Winkel zwischen der Streckachse des uniaxial gestreckten
Films mit positiver Eigendoppelbrechung und der
Streckachse des uniaxial gestreckten Films mit negativer
Eigendoppelbrechung,
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32: Winkel zwischen der horizontalen Achse und der
Polarisationsachse der zweiten Polarisationsfolie,
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41: Film (a)
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42: Film (b)
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43: Streckachse des Films (a),
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44: Streckachse des Films (b),
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45: Einfallrichtung bei einer Neigung in Richtung θ = 0º,
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46: Normalrichtung des Films.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt, inwiefern die
Schwierigkeiten mit dem Betrachtungswinkel von STN-LCD durch
Veränderung des Brechungsindex des Phasendifferenzfilms in
einer dreidimensionalen Richtung behoben werden können. Dabei
wurde konkret festgestellt, daß die Abhängigkeit des
Betrachtungswinkels von einer Retardation (Re), die definiert
ist als Produkt der Doppelbrechung (Δn) des Films und der
Filmstärke (d) in engem Zusammenhang mit dem
Betrachtungswinkel von LCD steht. Die Erfinder haben
zahlreiche Untersuchungen über die Abhängigkeit des
Betrachtungswinkels von der Retardation durchgeführt und
dabei festgestellt, daß der Betrachtungswinkel erheblich
verbessert werden kann, indem man einen Film mit einer
optischen Achse mit im wesentlichen senkrechter Richtung und
insbesondere einen laminierten Film aus einem biaxial
gestreckten Film mit negativer Eigendoppelbrechung und einem
uniaxial gestreckten Film mit positiver Eigendoppelbrechung
zwischen eine Flüssigkristallzelle und eine
Polarisationsfolie einfügt. Auf der Grundlage dieses Befundes
wurde bereits früher eine Patentanmeldung (JP-A-63-278593,
entsprechend U.S. SN 07/431,500) eingereicht. Die Erfinder
haben weitere Untersuchungen durchgeführt und festgestellt,
daß der Betrachtungswinkel in einer speziellen Richtung immer
noch unzureichend ist, obgleich sich insgesamt eine
erhebliche Verbesserung des Betrachtungswinkels ergibt.
Demzufolge wurden weitere Untersuchungen durchgeführt. Dabei
wurde festgestellt, daß die Betrachtungswinkeleigenschaften
in Flüssigkristallanzeigen erheblich verbessert werden
können, indem man ein Laminat aus einem uniaxial gestreckten
Film eines Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung
und einem uniaxial gestreckten Film aus einem Polymeren mit
einer negativen Eigendoppelbrechung zwischen eine
Flüssigkristallzelle und eine Polarisationsfolie einfügt. Auf
der Basis dieses Befundes wurde die Erfindung fertiggestellt.
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Sämtliche derzeit für Phasendifferenzfilme verwendeten
Filmmaterialien weisen positive Eigendoppelbrechungswerte
auf. Es gilt folgende Beziehung zwischen den Brechungsindizes
des in Längsrichtung uniaxial gestreckten Films eines
Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung:
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nMD > nTD ≥ nND
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worin nMD den Brechungsindex in Richtung der Streckachse
bedeutet, nTD den Brechungsindex in senkrechter Richtung zur
Streckachse bedeutet und nND den Brechungsindex in der
Normalrichtung bedeutet. Wenn demgemäß einfallendes Licht
rechtwinklig zur Filmoberfläche auftrifft, gilt folgende
Beziehung:
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Re = (nMD- nTD)d
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Wenn einfallendes Licht durch eine Ebene, die senkrecht zur
Streckrichtung steht, hindurchtritt, wird die Doppelbrechung
mit der Änderung des einfallenden Lichts von Δn = nMD - nTD
zu Δn = nMD - nND verändert. Da nMD - nTD ≤ nMD - nND ist,
wird Δn nicht verändert oder erhöht sich, wenn einfallendes
Licht schräg eintritt. Da die Lichtweglänge durch die Neigung
des einfallenden Lichts erhöht wird, wird Re = Δn d mit
geneigtem Auftreffen drastisch erhöht. Wenn einfallendes
Licht mit einer Neigung in Bezug zur Richtung der Senkrechten
zur Richtung der Streckachse eintritt, wird Δn rasch von
nMD - nND zu nND - nTD verändert. Daher kann eine Abnahme
nicht in ausreichendem Maße korrigiert werden, selbst wenn
die Lichtweglänge erhöht wird. Infolgedessen nimmt Re = Δn d
mit schräg einfallendem Licht rasch ab. Im Prinzip nimmt die
Veränderungsrate der Retardation ein Minimum an, wenn der
uniaxial gestreckte Film der folgenden Beziehung genügt:
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nMD > nTD = nND
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Jedoch wird Re mit einem Ansteigen der Lichtweglänge, die mit
der Verstärkung der Neigung des einfallenden Lichts
einhergeht, stark verändert, selbst wenn die vorstehende
Bedingung erfüllt wird.
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Es wurde festgestellt, daß das Laminat aus einem uniaxial
gestreckten Film aus einem Polymeren mit einer positiven
Eigendoppelbrechung und einem uniaxial gestreckten Film aus
einem Polymeren mit einer negativen Eigendoppelbrechung gemäß
der vorliegenden Erfindung insofern eine hervorragende
Wirkung hat, als es in freier Weise so eingestellt werden
kann, daß es als Film wirkt, der kaum eine Veränderung seiner
Retardation hervorruft oder in geeigneter Weise seine
Retardation in sämtlichen Einfallsrichtungen verändert, ohne
ein Auslöschen seiner Retardation in der senkrechten Richtung
durch gegenseitige Addition der Retardationen des
Polymerfilms mit positiver Eigendoppelbrechung und des
Polymerfilms mit negativer Eigendoppelbrechung hervorzurufen.
Ferner wurde festgestellt, daß der durch das Laminat erzielte
Effekt bemerkenswert ist, wenn ein uniaxial gestreckter Film
aus einem Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung
und einem uniaxial gestreckten Film aus einem Polymeren mit
einer negativen Eigendoppelbrechung aufeinander so laminiert
werden, daß ihre Streckachsen rechtwinklig aufeinander
fallen. Eine derartige Wirkung, d.h. die Erzielung eines
Filmlaminats, das kaum eine Veränderung seiner Retardation
bei Einfall in sämtlichen Richtungen hervorruft, kann nicht
erreicht werden, wenn ein uniaxial gestreckter Film aus einem
Polymeren mit einer positiven Eigendoppelbrechung und ein
uniaxial gestreckter Film aus einem Polymeren mit einer
positiven Eigendoppelbrechung aufeinander so laminiert
werden, daß ihre Streckachsen senkrecht aufeinander fallen,
oder wenn ein uniaxial gestreckter Film aus einem Polymeren
mit einer negativen Eigendoppelbrechung und ein uniaxial
gestreckter Film aus einem Polymeren mit einer negativen
Eigendoppelbrechung so aufeinander laminiert werden, daß ihre
Streckachsen rechtwinkling aufeinander fallen. Die vorstehend
beschriebene, hervorragende Wirkung läßt sich nur durch das
erfindungsgemäße Laminat erzielen.
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Im erfindungsgemäßen Laminat aus einem uniaxial gestreckten
Film aus einem Polymeren mit einer positiven
Eigendoppelbrechung und einem uniaxial gestreckten Film aus
einem Polymeren mit einer negativen Eigendoppelbrechung läßt
sich das Laminat in freier Weise so steuern, daß die
Abhängigkeit des Betrachtungswinkels von dessen Retardation
fast vollständig beseitigt werden kann oder die Retardation
in geeigneter Weise variiert werden kann, indem man den Grad
der Molekülorientierung der einzelnen uniaxial gestreckten
Filme steuert. Da demzufolge die
Betrachtungswinkeleigenschaften der Retardation entsprechend
den optischen Eigenschaften von STN-LCD eingestellt werden
können, wurde festgestellt, daß der Betrachtungswinkel von
STN-LCD erheblich erweitert werden kann, wenn das Laminat mit
einem Phasendifferenzfilm zwischen einer Polarisationsfolie
und einer Flüssigkristallzelle in STN-LCD vorgesehen wird.
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Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Flüssigkristallanzeige
unter Verwendung von verdrillt nematischen Flüssigkristallen
mit einem Verdrillungswinkel von mindestens 90º und
insbesondere 180º bis 330º oder cholesterischen
Flüssigkristallen bereitgestellt, die frei ist von einer
Färbungserscheinung, die sich aufgrund der
Doppelbrechungseigenschaften der Flüssigkristallzelle ergibt,
wobei ein erweiterter Betrachtungswinkel und eine vergrößerte
Fläche mit hohem Kontrast gewährleistet werden. Im Hinblick
auf die Retardation des Films in senkrechter Richtung läßt
sich ein Additionwert der Retardation eines uniaxial
gestreckten Films aus einem Polymeren mit einer positiven
Eigendoppelbrechung und der Retardation eines uniaxial
gestreckten Films aus einem Polymeren mit einer negativen
Eigendoppelbrechung erzielen. Wenn jedoch die Streckachse des
uniaxial gestreckten Films aus einem Polymeren mit einer
positiven Doppelbrechung mit der Streckachse des uniaxial
gestreckten Films aus einem Polvmeren mit einer negativen
Eigendoppelbrechung zusammenfällt, wird die Retardation
ausgelöscht. Ein derartiger Fall ist nicht bevorzugt.
Demgemäß ist es wünschenswert, daß die Streckachsen des
Filmlaminats so angeordnet werden, daß die Achsen
rechtwinklig aufeinander fallen.
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Der hier verwendete Ausdruck "Film" bezieht sich nicht nur
auf einen Film im üblichen Sinn, sondern auch auf einen auf
einem Substrat vorgesehenen Überzugsfilm.
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Der hier verwendete Ausdruck "uniaxial gestreckter Film"
bezieht sich nicht nur auf einen Film, der in strengem Sinn
in einer Richtung gestreckt ist, sondern auch auf einen Film,
der eine in gewissem Umfang biaxiale Orientierung aufweist,
sofern er im wesentlichen als uniaxial gestreckter Film
wirkt. Somit ist das Streckverfahren in keiner Weise
beschränkt. Es kommt ein transversales uniaxiales
Streckverfahren durch Spannen, ein longitudinales uniaxiales
Streckverfahren unter Ausnutzung einer Differenz der
Umfangsgeschwindigkeit zwischen Walzen (eine Schrumpfung in
der Breitenrichtung ist gelegentlich erlaubt und gelegentlich
begrenzt) in Frage.
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Erfindungsgemäß ist das Polymere mit
Lichttransmissionseigenschaften und einer positiven
Eigendoppelbrechung vorzugsweise achromatisch und weist eine
Lichtdurchlässigkeit von vorzugsweise mindestens 70 % und
insbesondere mindestens 90 % auf. Der hier verwendete
Ausdruck "Eigendoppelbrechung (Δn&sup0;)" bedeutet die
Doppelbrechung bei idealer Orientierung des Moleküls in einer
Richtung. Die Eigendoppelbrechung kann annähernd durch
folgende Formel wiedergegeben werden:
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Worin π die Kreiskonstante bedeutet, d die Dichte bedeutet, N
die Avogadro-Zahl bedeutet, n den durchschnittlichen
Brechungsindex bedeutet und Δα = α&sub1;&sub1; - α (worin α&sub1;&sub1; die
Polarisierbarkeit pro Monomerem in Richtung der
Molekülkettenachse des Polvmeren bedeutet und α die
Polarisierbarkeit in senkrechter Richtung zur
Molekülkettenachse des Polymeren bedeutet).
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Bevorzugte Beispiele für Polymere zur Herstellung der Filme
mit einer positiven Eigendoppelbrechung sind (ohne
Beschränkung hierauf) Polycarbonate, Polyarylate,
Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid,
Polyphenylenoxid, Polyallylsulfon, Polyamidimide, Polyimide,
Polyolefine, Polyvinylchlorid, Cellulose und Polyester.
Darunter werden Polycarbonate, Polyarylate und Polyester
besonders bevorzugt, da planare, homogene Filme mit hoher
Eigendoppelbrechung leicht durch Gießen aus der Lösung
hergestellt werden können.
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Bei den vorerwähnten Polymeren kann es sich um Homopolymere
sowie um Copolymere, Derivate davon und Gemische handeln.
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Erfindungsgemäß ist der Film mit
Lichttransmissionseigenschaften und einer negativen
Eigendoppelbrechung vorzugsweise achromatisch und weist eine
Lichtdurchlässigkeit von vorzugsweise mindestens 70 % und
insbesondere von mindestens 90 % auf. Bevorzugte Beispiele
für Polymere zur Herstellung von Filmen mit einer negativen
Eigendoppelbrechung sind (ohne Beschränkung hierauf) Styrol-
Polymere, Acrylester-Polymere, Methacrylester-Polymere,
Arcylnitril-Polymere und Methacrylnitril-Polymere, wobei
Polystyrol-Polymere im Hinblick auf den hohen absoluten Wert
der Eigendoppelbrechung, die hervorragende Durchsichtigkeit
ohne Färbung und die leichte Verarbeitbarkeit zu Filmen durch
Gießen aus der Lösung besonders bevorzugt sind.
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Unter Styrol-Polymere fallen Homopolymere von Styrol und
Styrolderivaten, Copolymere von Styrol und Styrolderivaten
und Gemische davon.
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Beispiele für Styrolderivate sind (ohne Beschränkung hierauf)
α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-
Chlorstyrol, p-Nitrostyrol, p-Aminostyrol, p-Carboxylstyrol,
p-Phenylstyrol und 2,5-Dichlorstyrol. Als Comonomere zur
Herstellung von Copolymeren von Styrol und Styrolderivaten
(nachstehend als ST bezeichnet) können ohne Beschränkungen
hierauf beliebige Verbindungen verwendet werden, sofern die
erhaltenen Copolymeren und Gemische zufriedenstellende
Filmbildungseigenschaften aufweisen. Selbst wenn sie eine
Phasentrennstruktur aufweisen, können sie erfindungsgemäß
eingesetzt werden, sofern die Durchsichtigkeit nicht
beeinträchtigt ist. Beispiele für Copolymere sind
ST/Acrylnitril-, ST/Methacrylnitril-, ST/Methylmethacrylat-,
ST/Ethylmethacrylat-, ST/α-Chloracrylnitril-,
ST/Methylacrylat-, ST/Ethylacrylat-, ST/Butylacrylat-,
ST/Acrylsäure-, ST/Methacrylsäure-, ST/Butadien-,
ST/Isopren-, ST/Maleinsäureanhydrid-, ST/Vinylacetat-
Copolymere, α-Methylstyrol/Acrylnitril-,
α-Methylstyrol/Methylmethacrylat- und Styrol/Styrolderivat-
Copolymere. Zusätzlich zu den vorgenannten Copolymeren können
Terpolymere, wie ST/α-Methylstyrol/Acrylnitril- und ST/α-
Methylstyrol/Methylmethacrylat-Copolymere und Polymere
höherer Ordnung verwendet werden. Die Polymergemische
umfassen Gemische von Polymeren, die unter den vorerwähnten
Styrol-Homopolymeren, Styrolderivat-Homopolymeren und
Styrol/Styrolderivat-Copolymeren ausgewählt sind, und
zusätzlich Gemische von Polymeren mit einem Gehalt an Styrol
und Styrolderivaten (nachstehend als PST bezeichnet) und
Polymere ohne PST. Beispiele für Polymergemische sind
PST/Butylcellulose- und PST/Cumaron-Harze.
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Die Styrol-Polymeren können in zufriedenstellender Weise
eingesetzt werden, indem man entweder die Dicke oder das
Streckverhältnis erhöht, selbst wenn der absolute Wert der
Eigendoppelbrechung gering ist. Um dadurch nicht beschränkt
zu sein, beträgt die Eigendoppelbrechung vorzugsweise
mindestens 0,02 und insbesondere mindestens 0,04, angegeben
als absoluter Wert. Die Glasübergangstemperatur (Tg) der
Polymeren liegt vorzugsweise nicht unter 100ºC, insbesondere
nicht unter 110ºC und ganz besonders nicht unter 115ºC, um zu
verhindern, daß die Orientierung der durch Strecken
orientierten Moleküle nicht durch den Temperaturanstieg im
Verlauf der LCD-Herstellung oder im Verlauf der Anzeige
relaxiert.
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Die Dicke des doppelbrechenden Films liegt vorzugsweise im
Bereich von 10 um bis 1 mm, obgleich es im Hinblick auf die
Filmdicke keine besonderen Beschränkungen gibt.
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Nachstehend wird die Erfindung durch die folgenden Beispiele
näher erläutert, die jedoch nicht als Beschränkung der
Erfindung anzusehen sind.
Beispiel 1
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Ein Polycarbonat mit einem Molekulargewicht von 100 000 wurde
in Methylendichlorid unter Bildung einer 20 %igen Lösung
gelöst. Die Lösung wurde auf eine Stahltrommel gegossen und
kontinuierlich abgestreift, wodurch man einen durchsichtigen
Polycarbonatfilm (nachstehend als PC-Film bezeichnet) mit
einer Dicke von 90 um, einer Breite von 500 mm, einem Tg-Wert
von 155ºC und einer Eigendoppelbrechung (Δn&sup0;) von 0,10
erhielt. Der Film wurde bei 170ºC unter Verwendung von Walzen
mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten einer
uniaxialen Längsstreckung um 16 % unterworfen, wodurch man
den Film (a) erhielt.
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Getrennt davon wurde Polystyrol (Molekulargewicht: etwa
200 000, Tg-Wert: 102ºC, Δn&sup0;: -0,10) in Methylenchlorid
unter Bildung einer 25 %igen Lösung gelöst. Die Lösung wurde
auf eine Stahltrommel gegossen und kontinuierlich
abgestreift, wodurch man einen Polystyrolfilm (PST-Film) mit
einer Dicke von 90 um und einer Breite von 500 mm erhielt.
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Der Film wurde bei 90ºC unter Verwendung von Walzen mit
unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten uniaxial in
Längsrichtung um 17 % gestreckt, wodurch man den Film (b)
erhielt.
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Die Filme (a) und (b) wurden mit Hilfe eines Acryl-Klebstoffs
so aufeinander laminiert, daß ihre Streckachsen im rechten
Winkel zueinander standen. Die Richtung der Streckachse des
Films (a) wurde als θ = 0 bezeichnet und die Richtung der
Streckachse des Films (b) wurde als θ = 90º bezeichnet. Die
Retardation Re (40) wurde mit Licht gemessen, das in einem um
40º zur Senkrechten des Filmlaminats geneigten Winkel in
Richtung θ = 0, θ = 45º und θ = 90º einfiel (Fig. 3) . Die
Retardation Re(0) in der senkrechten Richtung wurde ebenfalls
gemessen. Die Veränderungsrate der Retardation
Re(0)-Re(40) ÷ Re(0) wurde berechnet. Die Messung der
Retardation wurde unter Verwendung des Ellipsometers AEP-100
(Produkt der Firma Shimazu Corp.) gemessen. Als Lichtquelle
diente ein Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 632,8 nm.
Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Die in diesem Beispiel verwendete Flüssigkristallanzeige wird
unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der
Flüssigkristallanzeige und zeigt in schematischer Weise deren
Struktur. Die Struktur der Anzeige ist so beschaffen, daß
eine Flüssigkristallzelle 10 und die uniaxial gestreckten
Filme 7, 8 mit positiven und negativen Werten der
Eigendoppelbrechung zwischen zwei gegenüberliegenden
Polarisationsfolien 1, 9 gehalten werden, wobei die
Flüssigkristallzelle 10 zwei Substratfolien 2, 6, zwei
durchsichtige Elektroden 3, 5 und eine zwischen den
Elektroden gehaltene Flüssigkristallschicht 4 umfaßt, und
wobei die Filme zwischen der Flüssigkristallzelle und der auf
der Betrachterseite vorgesehenen Polarisationsfolie 9
angeordnet sind.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Weise die Beziehung der Achsen
der Flüssigkristallanzeige. Der relative Winkel zwischen der
horizontalen Achse 20 und der Polarisationsachse 21 der
ersten Polarisationsfolie beträgt 90º und der relative Winkel
zwischen der horizontalen Achse und der Polarisationsachse 22
der zweiten Polarisationsfolie beträgt 40º. Ferner beträgt
der relative Winkel zwischen der Polarisationsachse 21 der
ersten Polarisationsfolie und der Reiberichtung 23 des
durchsichtigen Elektrodensubstrats 3 45º Der
Verdrillungswinkel 25 des Flüssigkristalls wird durch die
Reiberichtung 23 des durchsichtigen Elektrodensubstrats 3 und
die Reiberichtung 24 des durchsichtigen Elektrodensubstrats 5
festgelegt. In diesem Beispiel beträgt der Verdrillungswinkel
240º.
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Ein nematischer Flüssigkristall wurde zwischen den Substraten
2, 6 von Fig. 1 so eingeschlossen, daß sich ein Zellspalt von
6 um und Δnxd-Wert (Doppelbrechung x Dicke des
Flüssigkristalls) von 0,68 um ergaben. Der Film (a) 7 und der
Film (b) 8 wurden so aufeinander laminiert, daß ihre
Streckachsen im rechten Winkel zueinander standen. Das
Laminat wurde zwischen der Flüssigkristallzelle 10 und der
Polarisationsfolie 9 so angeordnet, daß ein maximaler
Kontrast erhalten wurde.
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Die Anzeigeeigenschaften der Flüssigkristallanzeige wurden
unter den Bedingungen einer Belastung 1/200 unter Verwendung
von LC-5000 der Firma Otsuka Denshi Co. geprüft. Es wurde
eine monochromatische Anzeige erhalten, wobei der
Betrachtungswinkel in sämtlichen Richtungen erheblich
verbessert war. Die Breite des Betrachtungswinkels betrug
mindestens 120º insgesamt in horizontaler Richtung und
mindestens 100º insgesamt in vertikaler Richtung. Eine Linie,
in der der Kontrast 5 betrug, wurde als Grenzlinie im Bereich
des Betrachtungswinkels herangezogen.
Vergleichsbeispiel 1
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Die Eigenschaften des in Beispiel 1 erhaltenen Films (a)
allein wurden auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 bewertet.
Es konnte keine monochromatische Anzeige erhalten werden. Der
Kontrast an der Vorderseite betrug nur 5. Die Meßergebnisse
für die Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
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Die Eigenschaften des in Beispiel 1 erhaltenen Films (b)
allein wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
bewertet. Eine monochromatische Anzeige konnte nicht erhalten
werden. Der Kontrast an der Vorderseite betrug nur 5. Die
Meßergebnisse der Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 3
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Der in Beispiel 1 erhaltene Polycarbonatfilm wurde bei 175ºC
unter Verwendung von Walzen mit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten uniaxial in Längsrichtung um 33 %
gestreckt. Man erhielt einen doppelbrechenden Film. Die
optischen Eigenschaften des Films sind in Tabelle 1
angegeben.
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Der Film wurde zwischen die Flüssigkristallzelle und die
Polarisationsfolie (auf der Betrachterseite) von Beispiel 1
gelegt. Die Anzeigeeigenschaften der Flüssigkristallzelle
wurden untersucht. Bei Betrachtung von der Vorderseite konnte
eine monochromatische Anzeige fast erreicht werden. Jedoch
wurde bei Betrachten aus schräger Richtung eine Färbung
festgestellt. Der Betrachtungswinkel war eng und betrug 40º
insgesamt in vertikaler Richtung und 50º insgesamt in
horizontaler Richtung.
Vergleichsbeispiel 4
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Der in Beispiel 1 erhaltene, ungestreckte PST-Film wurde bei
90ºC uniaxial in Längsrichtung um 35 % gestreckt. Die
optischen Eigenschaften des Films sind in Tabelle 1
angegeben.
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Die Anzeigeeigenschaften dieses Films wurden auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 1 geprüft. Bei Betrachtung von der
Vorderseite konnte eine monochromatische Anzeige fast
erreicht werden. Jedoch wurde bei schräg einfallendem Licht
eine Färbung festgestellt. Der Betrachtungswinkel (50º
insgesamt in vertikaler Richtung und 40º insgesamt in
horizontaler Richtung) war eng. Die Meßergebnisse der
Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 5
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In nahezu gleicher Weise wie im Beispiel von JP-A-63-167304
wurde ein Filmlaminat hergestellt. Dabei wurde ein Film von
300 um aus hochdichtem Polyethylen (Sumikasen Hard 2723,
Produkt der Firma Sumitomo Chemical Co., Ltd.) einer
uniaxialen Längsstreckung auf die etwa 6- bis 7-fache Länge
bei einer Walzentemperatur von 90ºC unter Verwendung von
Wasser als Schmierlösung unterworfen, wodurch man einen Film,
dessen mit einem Polarisationsmikroskop gemessener
Retardationswert etwa 1960 nm betrug, und einen Film, in dem
der gemessene Retardationswert etwa 2530 nm betrug, erhielt.
Diese Filme wurden so aufeinander laminiert, daß ihre
optischen Achsen rechtwinklig zueinander standen. Der mit dem
Polarisationsmikroskop gemessene Retardationswert betrug
570 nm. Die optischen Eigenschaften des Filmlaminats wurden
unter Verwendung des Ellipsometers AEP100 mit einem
Lichtstrahl von 632,8 nm auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
angegeben. Der Betrachtungswinkel wurde auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 unter Verwendung des Filmlaminats geprüft.
Der Betrachtungswinkel betrug 40º insgesamt in vertikaler
Richtung und 45º insgesamt in horizontaler Richtung.
Beispiel 2
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Polyarylat mit einem Molekulargewicht von etwa 200 000 wurde
in Methylenchlorid unter Herstellung einer 20 %igen Lösung
gelöst. Die Lösung wurde auf eine Stahltrommel gegossen und
kontinuierlich abgestreift, wodurch man einen durchsichtigen
Polyarylatfilm (PAr-Film) mit einer Dicke von 90 um und einer
Breite von 500 mm, einem Tg-Wert von 185ºC und Δn&sup0; von 0,11
erhielt. Der Film wurde bei 190ºC unter Verwendung von Walzen
mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten uniaxial in
Längsrichtung um 15 % gestreckt. Man erhielt den Film (a).
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Getrennt davon wurde ein Styrol-Acrylnitril-Copolymer
(Acrylnitrilanteil: 35 Gew.-%) mit einem Molekulargewicht von
etwa 200 000 in Methylendichlorid unter Bildung einer
20 %igen Lösung gelöst. Die Lösung wurde auf eine
Stahltrommel gegossen und kontinuierlich abgestreift. Man
erhielt einen durchsichtigen ST/AN-Film mit einer Dicke von
110 um, einer Breite von 500 mm, einem Tg-Wert von 115ºC und
einem Δn&sup0;-Wert von -0,05. Der Film wurde um 32 % in einem
Winkel von 90º gestreckt. Man erhielt den Film (b).
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Die Filme (a) und (b) wurden so aufeinander laminiert, daß
ihre Streckachsen im rechten Winkel zueinander standen. Die
Retardation wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Das Filmlaminat wurde zwischen die Flüssigkristallzelle und
die Polarisationsfolie (auf der Betrachterseite) von Beispiel
1 so eingesetzt, daß der Film (a) sich auf der Seite der
Flüssigkristallzelle und in einem solchen Winkel befand, daß
der maximale Kontrast erreicht wurde. Die
Anzeigeeigenschaften der erhaltenen Flüssigkristallanzeige
wurden geprüft. Es wurde eine monochromatische Anzeige
erhalten, und der Betrachtungswinkel in sämtlichen Richtungen
war erheblich verbessert. Es wurde ein breiter
Betrachtungswinkel von mindestens 120º insgesamt in
horizontaler Richtung und mindestens 100º in vertikaler
Richtung erreicht.
Vergleichsbeispiel 6
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Die Eigenschaften des in Beispiel 2 erhaltenen Films (a)
allein wurden auf die gleiche Weise wie in Beipiel 1
bewertet. Es konnte keine monochromatische Anzeige erhalten
werden. Der Kontrast an der Vorderseite betrug nur 5. Die
Meßergebnisse der Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 7
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Die Eigenschaften des in Beispiel 2 erhaltenen Films (b)
allein wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
bewertet. Es konnte keine monochromatische Anzeige erhalten
werden. Der Kontrast an der Vorderseite betrug nur 5. Die
Meßergebnisse der Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 3
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Der Phasendifferenzfilm wurde von der PC-
Textverarbeitungsvorrichtung PWP-LQX (Hersteller-
Seriennummer: 02G0000515) der Firma Epson Co. entfernt, und
das in Beispiel 1 erhaltene Filmlaminat wurde zwischen die
Flüssigkristallzelle und den Polarisationsfilm so eingesetzt,
daß die Streckachse des PC-Films vertikal angeordnet war und
der PC-Film auf der Seite der Flüssigkristallzelle angeordnet
war. Die Anzeigeeigenschaften wurden auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 geprüft. Es wurde eine klare
monochromatische Anzeige erhalten. Es ergab sich ein weiter
Betrachtungswinkel von mindestens 110º insgesamt in
vertikaler Richtung und mindestens 100º insgesamt in
horizontaler Richtung.
Vergleichsbeispiel 8
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Die Anzeigeeigenschaften der in Beispiel 3 verwendeten PC-
Textverarbeitungsvorrichtung PWP-LQX, die im Original Zustand
zum Zeitpunkt des Erwerbs gegeben waren, wurden geprüft. Es
wurde zwar eine monochromatische Anzeige erzielt, jedoch war
der Betrachtungswinkel eng und betrug 50º insgesamt in
vertikaler Richtung und 45º insgesamt in horizontaler
Richtung.
Beispiel 4
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Der in Beispiel 1 erhaltene, ungestreckte Polycarbonatfilm
wurde unter Verwendung von Walzen mit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten bei 170ºC uniaxial in Längsrichtung
um 18 % gestreckt. Man erhielt den Film (a).
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Getrennt davon wurde der in Beispiel 1 erhaltene,
ungestreckte Polystyrolfilm bei 90ºC unter Verwendung von
Walzen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten
uniaxial in Längsrichtung um 15 % gestreckt.
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Die Filme (a) und (b) wurden so aufeinander laminiert, daß
ihre Streckachsen rechtwinklig zueinander verliefen. Die
Streckrichtung des Films (a) wurde als θ = 0 und die
Streckrichtung des Films (b) als θ = 900 bezeichnet.
Die Retardation Re (40) wurde mit Licht gemessen, das in
einem um 40º zur Senkrechten des Filmlaminats geneigten
Winkel in Richtung θ = 0, θ = 45º und θ = 90º einfiel (Fig.
3). Die Retardation Re(0) in der senkrechten Richtung wurde
ebenfalls gemessen. Die Veränderungsrate der Retardation
Re(0)-Re(40) ÷ Re(0) wurde berechnet. Die Messung der
Retardation wurde unter Verwendung des Ellipsometers AEP-100
(Produkt der Firma Shimazu Corp.) gemessen. Als Lichtquelle
diente ein Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 632,8 nm.
Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Die Anzeigeeigenschaften der Flüssigkristallanzeige unter
Verwendung dieses Filmlaminats wurden auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 3 bewertet. Es wurde eine klare
monochromatische Anzeige erhalten. Es ergab sich ein breiter
Betrachtungswinkel von 75º insgesamt in vertikaler Richtung
und 85º insgesamt in horizontaler Richtung.
Vergleichsbeispiel 9
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Die Eigenschaften des in Beispiel 4 erhaltenen Films (a)
allein wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3
bewertet. Es konnte keine zufriedenstellende monochromatische
Anzeige erhalten werden. Es ergab sich nur ein enger
Betrachtungswinkel von 30º insgesamt in vertikaler Richtung
und 40º insgesamt in horizontaler Richtung. Die Meßergebnisse
der Retardation sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 10
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Der in Beispiel 4 erhaltene Film (b) wurde allein zwischen
die Flüssigkristallzelle und die Polarisationsfolie von
Beispiel 3 so eingesetzt, daß seine Streckachse horizontal
verlief. Die Anzeigeeigenschaften wurden auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 3 geprüft. Der Kontrastwert betrug 5
oder weniger, und eine monochromatische Anzeige konnte nicht
erhalten werden. Die Meßergebnisse der Retardation sind in
Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 11
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Der in Beispiel 3 erhaltene, uniaxial gestreckte
Polycarbonatfilm und ein biaxial gestreckter Film aus
Polystyrol (OPS-007, Produkt der Firma Mitsubishi Monsant
Chemical Co., Ltd.) wurden so aufeinander laminiert, daß ihre
Längsrichtungen zusammenfielen. Die optischen Eigenschaften
wurden geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
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Die Anzeigeeigenschaften der unter Verwendung dieses
Laminatfilms erhaltenen Flüssigkristallanzeige wurden auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 geprüft. Es wurde eine
monochromatische Anzeige erhalten, und der Betrachtungswinkel
war stark verbessert. Es ergab sich ein weiter
Betrachtungswinkel von 110º insgesamt in horizontaler
Richtung und 100º insgesamt in vertikaler Richtung. Jedoch
war der Betrachtungswinkel in der Schrägrichtung, die jeweils
halb in horizontaler und vertikaler Richtung versetzt war,
eng, und es wurde eine Färbung festgestellt.
Tabelle 1
Maximale Veränderung von Re
Beispiel
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Aus den Beispielen und aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß
sich eine qualitativ hochwertige monochromatische Anzeige mit
einem breiten Betrachtungswinkel erhalten läßt, wenn man das
erfindungsgemäße Filmlaminat zwischen die
Flüssigkristallzelle und die Polarisationsfolie einsetzt,
wobei dieses Filmlaminat erhalten worden ist, indem man einen
uniaxial getreckten Film aus einem Polymeren mit einer
positiven Eigendoppelbrechung und einem uniaxial gestreckten
Film aus einem Polymeren mit einer negativen
Eigendoppelbrechung so aufeinander laminiert, daß ihre
Streckachsen rechtwinklig zueinander verlaufen.
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Vorstehend wurde die Erfindung ausführlich und unter
Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Für
den Fachmann ist es jedoch ersichtlich, daß verschiedene
Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.