JP4199412B2 - Optical compensation sheet and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

【００１０】
式中、Ａ^１は、ＣＸ^１またはＮであって、Ｘ^１は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基であり；Ａ^２は、ＣＸ^２またはＮであって、Ｘ^２は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基であるか、あるいは、Ｙと結合して５員環または６員環を形成し；Ｙは、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基であるか、あるいは、Ｘ^２と結合して、５員環または６員環を形成し；Ｚは、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基であり；Ｌ^１は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であり；Ｌ^２は、単結合または１，４−フェニレンであり；Ｑは、重合性基であり；ａは、１、２、３または４であり；そして、ｂは、０、１、２または３である。
（７）三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が、透明支持体の法線と実質的に平行である（６）に記載の光学補償シート。
（８）透明支持体と光学異方性層との間に配向膜を有する（６）に記載の光学補償シート。
（９）光学異方性層が、ディスコティック液晶性分子の重合性基を重合反応させて形成した層である（６）に記載の光学補償シート。
【００１１】
（１０）透明支持体上にベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む棒状液晶性分子から形成された光学異方性層を有する光学補償シートであって、光学異方性層が棒状液晶性分子を５°未満の平均傾斜角でコレステリック配向させてから偏光を照射して形成した層であり、光学異方性層の三方向の屈折率主値が異なることを特徴とする光学補償シート。
（１１）三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が、透明支持体の法線と実質的に平行である（１０）に記載の光学補償シート。
（１２）透明支持体と光学異方性層との間に配向膜を有する（１０）に記載の光学補償シート。
（１３）棒状液晶性分子が、重合性基を有し、光学異方性層が、重合性基を重合反応させて形成した層である（１０）に記載の光学補償シート。
（１４）カイラル剤により棒状液晶性分子がコレステリック配向している（１０）に記載の光学補償シート。
（１５）棒状液晶性分子が、下記式（II）で表される（１０）に記載の光学補償シート。
【００１２】
【化４】

【００１３】
式中、Ｘ^１１は、ＣＲ^１１またはＮであって、Ｒ^１１は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基であり；Ｘ^１２は、ＣＲ^１２またはＮであって、Ｒ^１２は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基であり；Ｌ^１１およびＬ^１２は、それぞれ独立に、単結合あるいは−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であり；Ｌ^１３は、単結合、−Ｏ−ＣＯ−または−ＮＨ−ＣＯ−であり；Ｑ^１１およびＱ^１２は、それぞれ独立に、重合性基であり；そして、ベンゼン環ＡおよびＢは、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のハロゲン置換アルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基を置換基として有していてもよい。
（１６）三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が、透明支持体の法線と実質的に平行である（１５）に記載の光学補償シート。
（１７）透明支持体と光学異方性層との間に配向膜を有する（１５）に記載の光学補償シート。
（１８）光学異方性層が、棒状液晶性分子の重合性基を重合反応させて形成した層である（１５）に記載の光学補償シート。
【００１４】
（１９）ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む一価の基を円盤状核の置換基として有するディスコティック液晶性分子を透明支持体上に塗布する工程；ディスコティック液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角で配向させる工程；そして、偏光を照射する工程をこの順序で実施することを特徴とする光学補償シートの製造方法。
（２０）偏光を照射する工程の前と後で、光学異方性層の面内の屈折率が実質的に変化する（１９）に記載の製造方法。
（２１）偏光が、２００乃至４００ｎｍの波長を有する紫外線である（１９）に記載の製造方法。
（２２）ディスコティック液晶性分子が重合性基を有し、ディスコティック液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角で配向させる工程と偏光を照射する工程との間に、非偏光紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させる工程を実施する（１９）に記載の製造方法。
【００１５】
（２３）ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む棒状液晶性分子を透明支持体上に塗布する工程；棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向させる工程；そして、偏光を照射する工程をこの順序で実施することを特徴とする光学補償シートの製造方法。
（２４）偏光を照射する工程の前と後で、光学異方性層の面内の屈折率が実質的に変化する（２３）に記載の製造方法。
（２５）偏光が、２００乃至４００ｎｍの波長を有する紫外線である（２３）に記載の製造方法。
（２６）棒状液晶性分子が重合性基を有し、棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向させる工程と偏光を照射する工程との間に、非偏光紫外線を照射して棒状液晶性分子を重合させる工程を実施する（２３）に記載の製造方法。
なお、実質的に平行または直交とは、厳密な平行または直交している状態との角度の差が１０度未満であることを意味する。角度の差は、８度未満であることが好ましく、６度未満であることがより好ましく、４度未満であることがさらに好ましく、２度未満であることが最も好ましい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明者は、研究の結果、三方向の屈折率主値が異なる液晶性分子を用いることで、光学的二軸性を有する光学補償シートを液晶性分子から形成することに成功した（本発明の第１の態様）。三方向の屈折率主値が異なる液晶性分子から形成された光学異方性層のみで、光学的二軸性ポリマーフイルムと同等の光学的性質を得ることができる。
また本発明者は、研究の結果、光学的に一軸性であるディスコティック液晶性分子から、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性の光学補償シートを製造することにも成功した（本発明の第２の態様）。ディスコティック液晶性分子に感光性の官能基（例えば、ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む一価の基）を導入し、偏光を照射すると、偏光方向に向いている感光性官能基が選択的に光反応する。光反応したディスコティック液晶性分子は、偏光方向において反応前よりも屈折率が低くなる。従って、ディスコティック液晶性分子から（その段階では光学的一軸性の）光学異方性層を形成し、一定の方向から偏光紫外線を照射すると、光学異方性層を光学的二軸性に変換できる。これにより、非常に簡単な手段で、光学的二軸性ポリマーフイルムと同等の光学的性質を得ることができる。
【００１７】
さらに本発明者は、研究の結果、光学的に一軸性である棒状液晶性分子から、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性の光学補償シートを製造することにも成功した（本発明の第３の態様）。棒状液晶性分子に感光性の官能基（例えば、ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む一価の基）を導入し、偏光を照射すると、偏光方向に向いている感光性官能基が選択的に光反応する。光反応した棒状液晶性分子は、偏光方向において反応前よりも屈折率が低くなる。この現象を利用すると、非常に簡単な手段で、光学的二軸性ポリマーフイルムと同等の光学的性質を得ることができる。具体的には、棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向させて、負の光学的一軸性の光学異方性層を形成する。そして、一定の方向から偏光紫外線を照射すると、光学異方性層を光学的二軸性に変換できる。
【００１８】
光学的二軸性光学補償シートは、様々な液晶表示装置に用いることができる。例えば、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の法線と実質的に平行となるように液晶性分子が配向させることで、ホメオトロピック配向させた棒状液晶性分子を含む液晶セルに有効な光学補償シートが得られる。
さらに、非常に生産性の高い光学補償シートを得ることもできる。配向膜のラビング処理は、ロール状の透明支持体の長手方向に対して実施することが最も容易である。そして、光学異方性層の面内の遅相軸がロール状の光学補償シートの幅方向に存在していれば、偏光膜と光学補償シートとの（偏光膜の透過軸と光学補償シートの遅相軸とを平行に配置する）貼り合わせ工程を、偏光膜と光学補償シートとが共にロールフイルムの状態で連続して行うことができる。すなわち、配向膜のラビング処理を最も容易な長手方向に対して実施することで、偏光膜との貼り合わせが容易な幅方向に光学異方性層の面内の遅相軸が発現する。従って、配向膜のラビング方向と光学異方性層の面内の遅相軸とが実質的に直交する光学的二軸性液晶性分子を使用することにより、非常に生産性が高い光学補償シートが得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、透過型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
図１の（ａ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、透明保護膜（１ａ）、偏光膜（２ａ）、光学補償シートの透明支持体（３ａ）、光学補償シートの光学異方性層（４ａ）、液晶セルの下基板（５ａ）、棒状液晶性分子（６）、液晶セルの上基板（５ｂ）、光学補償シートの光学異方性層（４ｂ）、光学補償シートの透明支持体（３ｂ）、偏光膜（２ｂ）、そして透明保護膜（１ｂ）からなる。
図１の（ｂ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、透明保護膜（１ａ）、偏光膜（２ａ）、光学補償シートの透明支持体（３ａ）、光学補償シートの光学異方性層（４ａ）、液晶セルの下基板（５ａ）、棒状液晶性分子（６）、液晶セルの上基板（５ｂ）、透明保護膜（１ｂ）、偏光膜（２ｂ）、そして透明保護膜（１ｃ）からなる。
図１の（ｃ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、透明保護膜（１ａ）、偏光膜（２ｂ）、透明保護膜（１ｂ）、液晶セルの下基板（５ａ）、棒状液晶性分子（６）、液晶セルの上基板（５ｂ）、光学補償シートの光学異方性層（４ｂ）、光学補償シートの透明支持体（３ｂ）、偏光膜（２ｂ）、そして透明保護膜（１ｃ）からなる。
図２は、反射型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
図２に示す反射型液晶表示装置は、反射板（ＲＰ）側から順に、液晶セルの下基板（５ａ）、棒状液晶性分子（６）、液晶セルの上基板（５ｂ）、光学補償シートの光学異方性層（４ｂ）、光学補償シートの透明支持体（３ｂ）、偏光膜（２ｂ）、そして透明保護膜（１ｂ）からなる。
【００２０】
［透明支持体］
光学補償シートの透明支持体として、光学異方性を制御したポリマーフイルムが用いられる。支持体が透明であるとは、光透過率が８０％以上であることを意味する。光学異方性は、具体的には、面内レターデーション（Ｒｅ）が１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。また、厚み方向のレターデーション（Ｒth）は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。透明支持体の面内レターデーション（Ｒｅ）と厚み方向のレターデーション（Ｒth）は、それぞれ下記式で定義される。
Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
Ｒth＝［｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２｝−ｎｚ］×ｄ
式中、ｎｘおよびｎｙは、透明支持体の面内屈折率であり、ｎｚは透明支持体の厚み方向の屈折率であり、そしてｄは透明支持体の厚さである。
【００２１】
透明支持体を形成する材料としては、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂が用いられる。ポリマーフイルムを延伸することによって、光学異方性を得る。なお、セルロースエステルフイルムにレターデーション上昇剤（欧州特許０９１１６５６Ａ２号明細書記載）を添加することで、光学的異方性のセルロースエステルフイルムを製造することもできる。セルロースエステルまたは合成ポリマーのフイルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。
透明支持体の厚さは、２０乃至５００μｍであることが好ましく、５０乃至２００μｍであることがさらに好ましい。
透明支持体とその上に設けられる層（接着層、配向膜あるいは光学異方性層）との接着を改善するため、透明支持体に表面処理（例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理、アルカリ処理、酸処理）を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層（下塗り層）を設けてもよい。
【００２２】
［配向膜］
配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル）の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理は、ポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。
【００２３】
本発明の第１の態様では、光学的二軸性液晶性分子を配向させるための配向膜を用いる。本発明者の研究によれば、光学的二軸性液晶性分子には、三方向の屈折率主値のうち最大の値を示す方向が、配向膜の面内の遅相軸と実質的に直交する方向となるように配向する化合物もある（例えば、Liquid Crystals, 1998, Vol.25, No.2, p.149に記載の化合物）。従来知られている配向膜の多くは、面内の遅相軸とラビング方向とが実質的に平行である。そして、上記のような光学的二軸性液晶性分子を均一に配向させて光学異方性層を形成すれば、三方向の屈折率主値のうち最大の値を示す方向が、光学異方性層の面内の遅相軸に相当する。従って、上記のような光学的二軸性液晶性分子を用いることで、配向膜のラビング方向と光学異方性層の面内の遅相軸とを実質的に直交させることができる。ラビング方向と遅相軸とが実質的に直交することによる効果は、前述した通りである。
配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶セルの表示モードの種類も考慮して決定する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直に配向している表示モード（例、ＶＡ、ＯＣＢ、ＨＡＮ）では、光学異方性が負の液晶性分子を実質的に水平に（三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の法線と実質的に平行となるように）配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード（例、ＳＴＮ）では、光学異方性が負の液晶性分子を実質的に垂直に（三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の面と実質的に平行となるように）配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード（例、ＴＮ）では、光学異方性が負の液晶性分子を斜めに（三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の面に対して斜めになるように）配向させる機能を有する配向膜を用いる。
配向膜に使用するポリマーについては、多数の文献に記載がある。本発明の第１の態様に用いる光学的二軸性液晶性分子は、従来公知の配向膜用ポリマーを用いて配向させることができる。
【００２４】
本発明の第２の態様では、ディスコティック液晶性分子を配向させるための配向膜を用いる。配向膜に使用するポリマーの種類は、配向させるディスコティック液晶性分子の平均傾斜角を考慮して決定する。ディスコティック液晶性分子を、実質的に水平に（５゜未満の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜、実質的に垂直に（５０゜以上の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜、および斜めに（５゜以上、５０゜未満の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜が、それぞれ知られている。ディスコティック液晶性分子を実質的に水平に配向させると、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が、透明支持体の法線と実質的に平行になる。ディスコティック液晶性分子を実質的に垂直に配向させると、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の面と実質的に平行になる。ディスコティック液晶性分子を斜めに配向させると、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の面に対して斜めになる。
配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶セルの表示モードの種類も考慮して決定する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直に配向している表示モード（例、ＶＡ、ＯＣＢ、ＨＡＮ）では、ディスコティック液晶性分子を実質的に水平に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード（例、ＳＴＮ）では、ディスコティック液晶性分子を実質的に垂直に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード（例、ＴＮ）では、ディスコティック液晶性分子を斜めに配向させる機能を有する配向膜を用いる。
【００２５】
本発明の第３の態様では、棒状液晶性分子を配向させるための配向膜を用いる。配向膜に使用するポリマーの種類は、配向させる棒状液晶性分子の平均傾斜角に応じて決定する。棒状液晶性分子を、実質的に水平に（５゜未満の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜、実質的に垂直に（５０゜以上の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜、および斜めに（５゜以上、５０゜未満の平均傾斜角で）配向させる機能を有する配向膜が、それぞれ知られている。棒状液晶性分子を実質的に水平にコレステリック配向させると、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が、透明支持体の法線と実質的に平行になる。
配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶セルの表示モードの種類も考慮して決定する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直に配向している表示モード（例、ＶＡ、ＯＣＢ、ＨＡＮ）では、棒状液晶性分子を実質的に水平に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード（例、ＳＴＮ）では、棒状液晶性分子を実質的に垂直に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード（例、ＴＮ）では、棒状液晶性分子を斜めに配向させる機能を有する配向膜を用いる。
【００２６】
また、様々な配向状態を実現するため、配向膜に加えて、配向を調節する機能を有する添加剤（例、界面活性剤）を用いてもよい。
なお、配向膜を用いて液晶性分子を配向させてから、その配向状態のまま液晶性分子を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層を透明支持体上に転写してもよい。配向状態で固定された液晶性分子は、配向膜がなくても配向状態を維持することができる。
配向膜の厚さは、０．０１乃至５μｍであることが好ましく、０．０５乃至１μｍであることがさらに好ましい。
【００２７】
［光学的二軸性光学異方性層］
本発明では、光学異方性層の光学異方性を、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性となるように調節する。三方向の屈折率主値をｎ１、ｎ２、ｎ３（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３）とすると、それぞれの値は、下記式（Ｉ）を満足することが好ましく、下記式（II）を満足することがさらに好ましい。
（Ｉ）ｎ１−ｎ２＞０．００５かつｎ２−ｎ３＞０．００５
（II）ｎ１−ｎ２＞０．０１かつｎ２−ｎ３＞０．０１
【００２８】
本発明の第１の態様では、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性液晶性分子を前記配向膜を用いて配向させて、光学的二軸性光学異方性層を形成する。
光学的二軸性液晶性分子の三方向の屈折率主値をｎ１、ｎ２、ｎ３（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３）とすると、それぞれの値は、上記式（Ｉ）を満足することが好ましく、上記式（II）を満足することがさらに好ましい。
光学的二軸性を有する液晶性分子は、液晶セルに用いる光学的に負の強誘電性液晶として提案されている（例えば、Liquid Crystals, 1998, Vol.25, No.2, p.149に記載）。本発明では、これらの液晶性分子の光学的二軸性に着目して、液晶セルではなく、光学補償シートの光学異方性層に使用する。
光学的二軸性液晶性分子に重合性基を導入して、配向状態を固定してもよい。重合性基の例は、後述するディスコティック液晶性分子の重合性基の例（Ｑ１〜Ｑ１７）と同様である。重合性基は、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが最も好ましい。
【００２９】
本発明の第２の態様では、ディスコティック液晶性分子を用いて光学異方性層を形成する。
ディスコティック液晶性分子は、様々な文献（C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981) ；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節(1994)；B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985)；J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994)）に記載されている。ディスコティック液晶性分子の円盤状核は、トリフェニレン核であることが特に好ましい。また、ディスコティック液晶性分子は、重合性基を有することが好ましい。すなわち、ディスコティック液晶性分子の重合性基を重合反応させて、光学異方性層を形成することが好ましい。ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平８−２７２８４公報に記載がある。
【００３０】
さらに、ディスコティック液晶性分子は、感光性の官能基を有することが好ましい。感光性の官能基は、光により反応が誘起される（光機能性分子の科学、第２章、堀江一之、牛木秀治著、講談社、１９９２年参照）。反応には、シグマ結合の開裂、Ｃ＝Ｃ二重結合の反応およびＣ＝Ｏ二重結合の反応が含まれる。反応によりディスコティック液晶性分子の屈折率が変化することが望ましく、そのためには、シグマ結合の開裂またはＣ＝Ｃ二重結合の反応が好ましく、Ｃ＝Ｃ二重結合の反応が特に好ましい。Ｃ＝Ｃ二重結合は、ベンゼン環と共役していることがさらに好ましい。ベンゼン環と共役している二重結合は、光照射により二つの分子間で４員環を形成して二量化する。これにより、ディスコティック液晶性分子の屈折率が変化する。
ディスコティック液晶性分子は、ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む一価の基を円盤状核の置換基として有することが特に好ましい。ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合は、ディスコティック液晶性分子の円盤状核と重合性基との間の連結基に含まれていることが好ましい。
下記式（Ｉ）で表されるディスコティック液晶性分子が、特に好ましい。
【００３１】
【化５】

【００３２】
式（Ｉ）において、Ａ¹ は、ＣＸ¹ またはＮである。ＮよりもＣＸ¹ の方が好ましい。Ｘ¹ は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基である。Ｘ¹ は、水素原子または炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
式（Ｉ）において、Ａ² は、ＣＸ² またはＮである。ＮよりもＣＸ² の方が好ましい。Ｘ² は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基であるか、あるいはＹと結合して５員環または６員環を形成する。Ｘ² は、水素原子または炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
Ｘ² とＹとが結合して形成する環は、複素環よりも炭化水素環であることが好ましく、芳香族環よりも脂肪族環であることがさらに好ましい。また、５員環よりも６員環であることが好ましい。
【００３３】
式（Ｉ）において、Ｙは、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基であるか、あるいは、Ｘ² と結合して、５員環または６員環を形成する。Ｙは、水素原子または炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
式（Ｉ）において、Ｚは、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基である。Ｚは、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることが最も好ましい。
【００３４】
式（Ｉ）において、Ｌ¹ は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。
組み合わせからなる二価の連結基の例を以下に示す。左側がベンゼン環に結合し、右側が重合性基（Ｑ）に結合する。ＡＬはアルキレン基、アルケニレン基またはアルキニレン基を意味し、ＡＲはアリーレン基を意味する。
【００３５】
Ｌ−１：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ−２：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ−３：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ−４：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−５：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ−６：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ−７：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−８：−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ−９：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ−１０：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−１１：−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ−１２：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ−１３：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
【００３６】
Ｌ−１４：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ−１５：−Ｏ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ−１６：−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−１７：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−
Ｌ−１８：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−１９：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−２０：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−２１：−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ−２２：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ−２３：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−２４：−Ｓ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ−２５：−Ｓ−ＡＲ−ＡＬ−
【００３７】
式（Ｉ）において、Ｌ² は、単結合または１，４−フェニレンである。単結合の方が１，４−フェニレンよりも好ましい。
式（Ｉ）において、Ｑは、重合性基である。重合性基（Ｑ）は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基（Ｑ）の例を以下に示す。
【００３８】
【化６】

【００３９】
重合性基（Ｑ）は、不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ７）、エポキシ基（Ｑ８）またはアジリジニル基（Ｑ９）であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ６）であることが最も好ましい。
式（Ｉ）において、ａは、１、２、３または４である。ａは、１、２または３であることが好ましく、１または２であることがさらに好ましく、１であることが最も好ましい。ａが１である場合、−Ｌ¹ −Ｑは、ベンゼン環の４位に結合することが好ましい。
式（Ｉ）において、ｂは、０、１、２または３である。ｂは、０、１または２であることが好ましく、０または１であることがさらに好ましく、０であることが最も好ましい。
式（Ｉ）において、ａ＋ｂは、１、２、３または４である。
式（Ｉ）における６個のＲは異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
以下に、式（Ｉ）で表されるディスコティック液晶性分子の例を、Ｒで表示する。
【００４０】
【化７】

【００４１】
【化８】

【００４２】
【化９】

【００４３】
【化１０】

【００４４】
【化１１】

【００４５】
【化１２】

【００４６】
【化１３】

【００４７】
【化１４】

【００４８】
【化１５】

【００４９】
【化１６】

【００５０】
【化１７】

【００５１】
ディスコティック液晶性分子を（好ましくは５゜未満の平均傾斜角で）配向させてから、偏光を照射することが好ましい。偏光は、直線偏光であることが好ましい。偏光の照射方向と、直線偏光の偏向方向については、特に制限はない。照射する偏光は、２００乃至４００ｎｍの波長を有する紫外線であることが好ましい
偏光を照射する前と後で、光学異方性層の面内の屈折率が実質的に変化することが好ましい。ディスコティック液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角で配向させると、透明支持体の法線と実質的に平行である方向の屈折率が最小の値となり、他の二方向（透明支持体の面内の方向）が実質的に同じ値になる。偏光を照射すると、透明支持体の面内の二方向の屈折率が変化して、実質的に異なる値となる。その結果、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性の光学異方性層が形成できる。
上記のディスコティック液晶性分子の傾斜角は、ディスコティック液晶性分子の円盤面と透明支持体面とのなす角度を意味する。
偏光が紫外線である場合、偏光の照射により、ディスコティック液晶性分子を重合させることができる。すなわち、偏光紫外線の照射により、光学的二軸性の達成とディスコティック液晶性分子の重合反応とを同時に実施できる。ただし、非偏光紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させてから、偏光紫外線の照射して光学的二軸性を達成することが好ましい。すなわち、非偏光紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させる工程は、ディスコティック液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角で配向させる工程と偏光を照射する工程との間で実施することが好ましい。
【００５２】
本発明の第３の態様では、棒状液晶性分子を用いて光学異方性層を形成する。棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、（液晶）ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第２２巻液晶の化学（１９９４年）日本化学会編の第４章、第７章および第１１章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第１４２委員会編の第３章に記載がある。
棒状液晶性分子の複屈折率は、０．００１乃至０．７であることが好ましい。棒状液晶性分子は、重合性基を有することが好ましい。重合性基については後述する。
【００５３】
さらに、棒状液晶性分子は、感光性の官能基を有することが好ましい。感光性の官能基は、光により反応が誘起される（光機能性分子の科学、第２章、堀江一之、牛木秀治著、講談社、１９９２年参照）。反応には、シグマ結合の開裂、Ｃ＝Ｃ二重結合の反応およびＣ＝Ｏ二重結合の反応が含まれる。反応により棒状液晶性分子の屈折率が変化することが望ましく、そのためには、シグマ結合の開裂またはＣ＝Ｃ二重結合の反応が好ましく、Ｃ＝Ｃ二重結合の反応が特に好ましい。Ｃ＝Ｃ二重結合は、ベンゼン環と共役していることがさらに好ましい。ベンゼン環と共役している二重結合は、光照射により二つの分子間で４員環を形成して二量化する。これにより、棒状液晶性分子の屈折率が変化する。
棒状液晶性分子は、ベンゼン環およびベンゼン環と共役する二重結合を含む一価の基を有することが特に好ましい。
下記式（II）で表される棒状液晶性分子が、特に好ましい。
【００５４】
【化１８】

【００５５】
式（II）において、Ｘ¹¹は、ＣＲ¹¹またはＮである。ＮよりもＣＲ¹¹の方が好ましい。Ｒ¹¹は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基である。Ｒ¹¹は、水素原子または炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
式（II）において、Ｘ¹²は、ＣＲ¹²またはＮである。ＮよりもＣＲ¹²の方が好ましい。Ｒ¹²は、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基または炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基である。Ｒ¹²は、水素原子または炭素原子数が１乃至１２のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至６のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素原子数が１乃至３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
【００５６】
式（II）において、Ｌ¹¹およびＬ¹²は、それぞれ独立に、単結合あるいは−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基およびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。
組み合わせからなる二価の連結基の例を以下に示す。左側がベンゼン環に結合し、右側が重合性基に結合する。ＡＬはアルキレン基、アルケニレン基またはアルキニレン基を意味し、ＡＲはアリーレン基を意味する。アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基およびアリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のハロゲン置換アルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基が含まれる。
【００５７】
Ｌ−１：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−２：−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−３：−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−４：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−５：−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−６：−ＮＨ−ＣＯ−ＡＬ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−７：−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ−８：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
【００５８】
式（II）において、Ｌ¹³は、単結合、−Ｏ−ＣＯ−または−ＮＨ−ＣＯ−である。単結合または−Ｏ−ＣＯ−が好ましく、単結合がさらに好ましい。
式（II）において、Ｑ¹¹およびＱ¹²は、それぞれ独立に、重合性基である。重合性基は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基の例は、ディスコティック液晶性分子の重合性基の例（Ｑ１〜Ｑ１７）と同様である。
重合性基（Ｑ¹¹およびＱ¹²）は、不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ７）、エポキシ基（Ｑ８）またはアジリジニル基（Ｑ９）であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ６）であることが最も好ましい。
式（II）において、ベンゼン環ＡおよびＢは、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至１２のアルキル基、炭素原子数が１乃至１２のハロゲン置換アルキル基、炭素原子数が１乃至１２のアルコキシ基、炭素原子数が２乃至１３のアシル基、炭素原子数が１乃至１２のアルキルアミノ基または炭素原子数が２乃至１３のアシルオキシ基を置換基として有していてもよい。
二つの重合性基（Ｑ¹¹およびＱ¹²）を結ぶ棒状液晶性分子の主鎖は、ベンゼン環ＡおよびＢのパラ位に結合することが特に好ましい。
以下に、好ましい棒状液晶性分子の例を示す。
【００５９】
【化１９】

【００６０】
【化２０】

【００６１】
【化２１】

【００６２】
【化２２】

【００６３】
【化２３】

【００６４】
【化２４】

【００６５】
【化２５】

【００６６】
【化２６】

【００６７】
【化２７】

【００６８】
【化２８】

【００６９】
【化２９】

【００７０】
【化３０】

【００７１】
【化３１】

【００７２】
棒状液晶性分子は、カイラル剤を用いてコレステリック配向させることができる。コレステリック液晶用として公知のカイラル剤（光学活性を有する化合物）を使用することができる。カイラル剤を使用する代わりに、棒状液晶性分子に不斉炭素原子を導入しても、棒状液晶性分子をコレステリック配向させることができる。不斉炭素原子は、前記連結基のアルキレン基（ＡＬ）に導入すればよい。光学活性は、ＳとＲのいずれでもよい。
【００７３】
棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向させてから、偏光を照射することが好ましい。偏光は、直線偏光であることが好ましい。偏光の照射方向と、直線偏光の偏向方向については、特に制限はない。照射する偏光は、２００乃至４００ｎｍの波長を有する紫外線であることが好ましい
偏光を照射する前と後で、光学異方性層の面内の屈折率が実質的に変化することが好ましい。棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向（面内ではランダムに配向）させると、透明支持体の法線と実質的に平行である方向の屈折率が最小の値となり、他の二方向（透明支持体の面内の方向）が実質的に同じ値になる。すなわち、光学的に負の一軸性の光学異方性層が形成される。そこに偏光を照射すると、透明支持体の面内の二方向の屈折率が変化して、実質的に異なる値となる。その結果、三方向の屈折率主値が異なる光学的二軸性の光学異方性層が形成できる。
上記の棒状液晶性分子の傾斜角は、棒状液晶性分子の長軸方向と透明支持体面とのなす角度を意味する。
偏光が紫外線である場合、偏光の照射により、棒状液晶性分子を重合させることができる。すなわち、偏光紫外線の照射により、光学的二軸性の達成と棒状液晶性分子の重合反応とを同時に実施できる。ただし、非偏光紫外線を照射して棒状液晶性分子を重合させてから、偏光紫外線の照射して光学的二軸性を達成することが好ましい。すなわち、非偏光紫外線を照射して棒状液晶性分子を重合させる工程は、棒状液晶性分子を５゜未満の平均傾斜角でコレステリック配向させる工程と偏光を照射する工程との間で実施することが好ましい。
【００７４】
光学異方性層は、液晶性分子や任意の添加剤（例、重合開始剤、可塑剤、モノマー、界面活性剤、配向温度低下剤、カイラル剤）を含む液晶組成物（塗布液）を、配向膜の上に塗布することで形成する。
液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
液晶組成物の塗布は、公知の方法（例、バーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法）により実施できる。
【００７５】
液晶性分子の重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）およびオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１乃至２０重量％であることが好ましく、０．５乃至５重量％であることがさらに好ましい。
液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。
照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ² 乃至５０Ｊ／ｃｍ² であることが好ましく、１００乃至８００ｍＪ／ｃｍ² であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
光学異方性層の厚さは、０．１乃至２０μｍであることが好ましく、０．５乃至１５μｍであることがさらに好ましく、１乃至１０μｍであることが最も好ましい。
【００７６】
［液晶表示装置］
本発明の光学補償シートは、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）およびＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。本発明は、ＶＡモードの液晶表示装置に用いると特に効果がある。ＶＡモードの液晶表示装置に用いる場合、三方向の屈折率主値のうち最小の値を示す方向が透明支持体の法線と実質的に平行となるように、光学的二軸性液晶性分子を配向させる。
液晶表示装置は、図１および図２で説明したように、液晶セル、偏光素子および光学補償シート（位相差板）からなる。
偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜からなる。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
保護膜は偏光膜の両面に設けられる。光学補償シートの透明支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜としても機能させることができる。他方の側の保護膜としては、光学的等方性が高いセルロースエステルフイルムを用いることが好ましい。
【００７７】
【実施例】
［実施例１］
厚さ１００μｍのロール状トリアセチルセルロースフイルムを透明支持体として用いた。透明支持体の正面（Ｒｅ）レターデーションは２ｎｍ、厚み方向の（Ｒth）レターデーションは４５ｎｍであった。
透明支持体の片面にゼラチン下塗り層を、反対側の面にジアセチルセルロース層を設けた。
ゼラチン下塗り層の上に、アルキル変性ポリビニルアルコール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）の２重量％水／メタノール溶液を＃１２バーで塗布し、１２０℃で２分間乾燥して、配向膜を形成した。ロール状透明支持体の長手方向に沿って、ラビング処理を実施した。
配向膜の上に、下記の光学的二軸性液晶性分子の１０重量％メチルエチルケトン溶液を＃３バーで塗布し、１３５℃で５分間加熱して液晶性分子を配向させ、光学異方性層を形成した。これを急冷して、光学補償シートを作製した。
【００７８】
【化３２】

【００７９】
ガラス基板上に、上記と同様に配向膜を形成し、ラビング処理を行い、光学異方性層を形成した。これをアッベ屈折計（１Ｔ、アタゴ社製）を用いて、ラビング方向と直交する方向、ラビング方向および厚み方向の屈折率（ｎ１、ｎ２およびｎ３）を測定したところ、ｎ１＝１．６６、ｎ２＝１．５６、ｎ３＝１．４６であった。
【００８０】
作製した光学補償シートについて、エリプソメーター（Ｍ−１５０、日本分光（株）製）を用いて、遅相軸方位およびレターデーションの角度依存性（遅相軸をあおりの回転軸とする）を測定した。測定結果から、正面（Ｒｅ）レターデーションが５０ｎｍ、厚み方向の（Ｒth）レターデーションが１２０ｎｍであることが判明した。また、配向膜の遅相軸はラビング方向と平行であり、光学異方性層の遅相軸は、ラビング方向と直交していた。
【００８１】
厚さ８０μｍのポリビニルアルコールフイルムをヨウ素水溶液中で連続して５倍に延伸し、乾燥させて偏光膜を得た。偏光膜の一方の面にケン化処理したトリアセチルセルロースフイルム（フジタックＴＤ８０ＵＦ、富士写真フイルム（株）製）を、他方の面にケン化処理した上記光学補償シートのジアセチルセルロース面を、それぞれエポキシ系接着剤を介して、ロールフイルムから連続的に貼り合わせて、偏光板を作製した。作製した楕円偏光板では、光学異方性層の遅相軸と偏光膜の透過軸とは、平行になっている。
【００８２】
［実施例２］
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−２０３、クラレ（株）製）をメタノール／水混合溶媒（容積比：２０／８０）に溶解して、５重量％溶液を調製した。この溶液をガラス板上に、バーコーターを用いて塗布した。塗布層を、８０℃の温風で１０分間乾燥した。
ディスコティック液晶性分子（Ｉ−２）１．０ｇに、下記の添加剤１０ｍｇおよび下記の光重合開始剤３０ｍｇを加え、得られた混合物をメチルエチルケトンに溶解して、２０重量％溶液を調製した。溶液をポリビニルアルコール塗布層の上に、バーコーターを用いて塗布した。
【００８３】
【化３３】

【００８４】
【化３４】

【００８５】
表面温度を１３０℃に加熱した金属ローラーに、ガラス基板側を２分間接触させ、さらに表面温度が３０℃の金属ローラーに１分間接触させた。次いで、１６０Ｗの紫外線照射装置（ＵＶＬ−５８、URUTORA-VIOLETPRODUCTS社製）を使用して、１０秒間非偏光紫外線を照射して、ディスコティック液晶性分子の配向状態を固定した。
形成した塗布層について、エリプソメーター（ＡＥＰ−１００、島津製作所（株）製）を用いて面内および厚み方向のレターデーションを測定した。面内のレターデーションは０ｎｍ、厚み方向のレターデーションは２４０ｎｍであった。なお、ディスコティック液晶性分子の塗布層の厚さは、２μｍであった。
次に、形成した塗布層に、透過フィルターと干渉フィルターとを有する偏光紫外線照射装置（ニコン技術工房（株）製）を用いて、２０℃で波長が２９０〜３１０ｎｍの偏光紫外線を３０分間照射した。その後、エリプソメトリーを用いて面内レターデーションを測定したところ、２０ｎｍであった。三方向の屈折率主値は、ｎ１＝１．６６、ｎ２＝１．６５、ｎ３＝１．５４であった。
【００８６】
［実施例３］
ガラス基板に、ポリイミド（ＳＥ−１５０、日産化学（株）製）をコーティングし、さらに２１０℃で６０分間加熱してから、一方向にラビングして配向膜を形成した。
棒状液晶性分子（II−１１）３．０ｇ、重合開始剤（イルガキュア３６９、日本チバガイギー（株）製）５００ｍｇおよびカイラル剤（Ｓ８１１、メルク社製）３ｍｇをＮ−メチルピロリドン１０ｍｌに溶解した。溶液を配向膜の上に滴下して、スピンコート（回転数：１０００ｒｐｍ）した。１００℃にて、３０分間加熱して、溶媒を蒸発させた。この状態を偏光顕微鏡で観察したところ、棒状液晶性分子がコレステリック配向していた。
【００８７】
次いで、１６０Ｗの紫外線照射装置（ＵＶＬ−５８、URUTORA-VIOLETPRODUCTS社製）を使用して、１０秒間非偏光紫外線を照射して、棒状液晶性分子の配向状態を固定した。
形成した塗布層について、エリプソメーター（ＡＥＰ−１００、島津製作所（株）製）を用いて面内および厚み方向のレターデーションを測定した。面内のレターデーションは０ｎｍ、厚み方向のレターデーションは２４０ｎｍであった。なお、棒状液晶性分子の塗布層の厚さは、２．４μｍであった。
次に、形成した塗布層に、透過フィルターと干渉フィルターとを有する偏光紫外線照射装置（ニコン技術工房（株）製）を用いて、２０℃で波長が２９０〜３１０ｎｍの偏光紫外線を３０分間照射した。その後、エリプソメトリーを用いて面内レターデーションを測定したところ、２５ｎｍであった。三方向の屈折率主値は、ｎ１＝１．６４、ｎ２＝１．６３、ｎ３＝１．５４であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
【図２】反射型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
【符号の説明】
ＢＬ バックライト
ＲＰ 反射板
１ａ、１ｂ、１ｃ 透明保護膜
２ａ、２ｂ 偏光膜
３ａ、３ｂ 光学補償シートの透明支持体
４ａ、４ｂ 光学補償シートの光学異方性層
５ａ 液晶セルの下基板
５ｂ 液晶セルの上基板
６ 棒状液晶性分子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed of liquid crystalline molecules on a transparent support.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display device includes a liquid crystal cell, a polarizing element, and an optical compensation sheet (retardation plate). In a transmissive liquid crystal display device, two polarizing elements are attached to both sides of a liquid crystal cell, and at least one optical compensation sheet is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing element. In a reflective liquid crystal display device, a reflector, a liquid crystal cell, at least one optical compensation sheet, and one polarizing element are arranged in this order.
The liquid crystal cell is composed of a rod-like liquid crystal molecule, two substrates for enclosing it, and an electrode layer for applying a voltage to the rod-like liquid crystal molecule. The liquid crystal cell is different in the alignment state of rod-like liquid crystal molecules. As for the transmissive type, TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (STN) Various display modes such as HAN (Hybrid Aligned Nematic) have been proposed for Supper Twisted Nematic (VA), VA (Vertically Aligned), and reflection type.
[0003]
Optical compensation sheets are used in various liquid crystal display devices in order to eliminate image coloring and expand the viewing angle. As the optical compensation sheet, a stretched polymer film has been conventionally used.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-264905 discloses a method of manufacturing an optical compensator characterized by biaxially stretching a polymer film that forms a refractive index anisotropic body exhibiting positive birefringence by stretching. Has been. The optical biaxial polymer film produced by the method described in the publication is particularly suitable for optically compensating a liquid crystal cell (for example, the VA mode liquid crystal cell) containing rod-like liquid crystal molecules that are homeotropically aligned. Used effectively.
[0004]
It has been proposed to use an optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed of liquid crystalline molecules on a transparent support, instead of the optical compensation sheet made of a stretched polymer film. Liquid crystal molecules have various alignment forms. By using liquid crystalline molecules, it has become possible to realize optical properties that cannot be obtained with conventional stretched polymer films.
As the liquid crystalline molecules of the optical compensation sheet, rod-like liquid crystalline molecules or discotic liquid crystalline molecules are used. The rod-like liquid crystal molecule has substantially the same refractive index principal value in two directions (direction perpendicular to the major axis of the molecule) among the three principal refractive index values, and the remaining one direction (major axis direction of the molecule). It is a liquid crystalline molecule having a positive optical uniaxiality with a refractive index principal value larger than that. The discotic liquid crystalline molecule has substantially the same refractive index main value in two directions (direction in the disk surface) out of the three main refractive index values, and the refraction in the remaining one direction (normal direction of the disk surface). It is a liquid crystalline molecule having a negative optical uniaxiality with a smaller principal value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An optical biaxial polymer film can be produced by the stretching method described in JP-A-2-264905. However, when a stretched film is used as an optical compensation sheet for expanding the viewing angle of a liquid crystal display device, it is necessary to arrange the slow axis of the stretched polymer film in parallel with the transmission axis of the polarizing film. In order to continuously bond the polarizing film and the stretched polymer film, they must be stretched in the width direction of the film (usually in the form of a roll). When the film is continuously stretched in the width direction, bowing (in-plane slow axis fan-shaped variation) tends to occur.
If an optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed of liquid crystalline molecules on a transparent support is used in place of the optical compensation sheet made of a stretched polymer film, the above problem can be solved. Although liquid crystal molecules have various alignment forms, rod-like liquid crystal molecules and discotic liquid crystal molecules are basically optically uniaxial. For this reason, it has been considered that an optical property equivalent to that of an optical biaxial polymer film cannot be obtained only with an optically anisotropic layer formed from rod-like liquid crystal molecules or discotic liquid crystal molecules.
[0006]
An object of the present invention is to form an optical compensation sheet having optical biaxiality from liquid crystalline molecules.
Another object of the present invention is to provide an optical compensation sheet effective for a liquid crystal cell containing rod-like liquid crystalline molecules that are homeotropically aligned.
Furthermore, the objective of this invention is also providing the optical compensation sheet which can implement a bonding process with a polarizing film continuously.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The object of the present invention has been achieved by the following optical compensation sheets (1) to (18) and the following methods (19) to (26) for producing optical compensation sheets.
  (1) On a transparent supportDiscotic with monovalent group containing benzene ring and double bond conjugated to benzene ring as substituent of discotic nucleusAn optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed from liquid crystal molecules,The optically anisotropic layer is a layer formed by orienting discotic liquid crystalline molecules with an average tilt angle of less than 5 ° and then irradiating polarized light.An optical compensation sheet, wherein the main refractive index values in three directions of the optically anisotropic layer are different.
  (2) The optical compensation sheet according to (1), wherein a direction showing the minimum value among the refractive index principal values in the three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support.
  (3)Discotic liquid crystalline molecules have triphenylene nuclei as discoid nucleiThe optical compensation sheet according to (1).
  (4) An alignment film is provided between the transparent support and the optically anisotropic layer.(1) to doThe optical compensation sheet according to 1.
[0008]
  (5)The discotic liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the optically anisotropic layer is a layer formed by polymerizing a polymerizable group.The optical compensation sheet according to (1).
(6)The discotic liquid crystalline molecule is represented by the following formula (I)(1)The optical compensation sheet according to 1.
[0009]
[Chemical 3]

[0010]
  Where A¹Is CX¹Or N and X¹Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; A²Is CX²Or N and X²Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or is bonded to Y to form a 5-membered or 6-membered ring. Y represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, or 1 to 12 carbon atoms; An alkylamino group or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms, or X²And Z is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms. 13 acyl groups, alkylamino groups having 1 to 12 carbon atoms, or acyloxy groups having 2 to 13 carbon atoms;¹Is a divalent linking group selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S—, —NH—, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, and combinations thereof;²Is a single bond or 1,4-phenylene; Q is a polymerizable group; a is 1, 2, 3 or 4; and b is 0, 1, 2 or 3.
  (7) The direction showing the minimum value among the refractive index principal values in the three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support (6)The optical compensation sheet according to 1.
  (8) Having an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layer (6)The optical compensation sheet according to 1.
(9) The optically anisotropic layer is a layer formed by polymerizing a polymerizable group of a discotic liquid crystalline molecule (6)Optical compensation sheet as described in.
[0011]
(10) An optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed from a rod-like liquid crystalline molecule containing a benzene ring and a double bond conjugated with a benzene ring on a transparent support, the optically anisotropic layer having a rod-like shape Optical compensation characterized in that liquid crystal molecules are cholesterically aligned with an average tilt angle of less than 5 ° and then irradiated with polarized light, and the refractive index principal values in three directions of the optically anisotropic layer are different. Sheet.
(11) The optical compensation sheet according to (10), wherein the direction showing the minimum value among the refractive index main values in the three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support.
  (12)(10) having an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layerThe optical compensation sheet according to 1.
  (13) A rod-like liquid crystalline molecule isIt has a polymerizable group, and the optically anisotropic layer is a layer formed by polymerizing a polymerizable group (10)The optical compensation sheet according to 1.
  (14)The rod-like liquid crystalline molecules are cholesterically aligned by the chiral agent (10)The optical compensation sheet according to 1.
(15)A rod-like liquid crystal molecule is represented by the following formula (II)(10)Optical compensation sheet as described in.
[0012]
[Formula 4]

[0013]
  Where X¹¹Is CR¹¹Or N and R¹¹Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; X¹²Is CR¹²Or N and R¹²Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; L¹¹And L¹²Are each independently a single bond or a divalent linkage selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S—, —NH—, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, and combinations thereof. Group; L¹³Is a single bond, —O—CO— or —NH—CO—;¹¹And Q¹²Each independently represents a polymerizable group; and benzene rings A and B are each a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen-substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a carbon atom An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms as a substituent. Also good.
(16) The optical compensation sheet according to (15), wherein the direction showing the minimum value among the refractive index principal values in the three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support.
  (17)(15) having an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layerThe optical compensation sheet according to 1.
  (18) The optically anisotropic layer isA layer formed by polymerizing a polymerizable group of a rod-like liquid crystal molecule (15)The optical compensation sheet according to 1.
[0014]
(19) A step of coating a discotic liquid crystalline molecule having a benzene ring and a monovalent group containing a double bond conjugated to the benzene ring as a substituent of a discotic nucleus on a transparent support; A method for producing an optical compensation sheet, comprising: orienting at an average inclination angle of less than 5 °; and irradiating polarized light in this order.
(20) The manufacturing method according to (19), wherein the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after the step of irradiating polarized light.
(21) The production method according to (19), wherein the polarized light is ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm.
(22) The discotic liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the non-polarized ultraviolet ray is irradiated between the step of aligning the discotic liquid crystalline molecule with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. (19) The manufacturing method as described in (19) which implements the process which polymerizes a discotic liquid crystalline molecule.
[0015]
(23) A step of coating a benzene ring and a rod-like liquid crystalline molecule containing a double bond conjugated to the benzene ring on a transparent support; a step of cholesterically aligning the rod-like liquid crystalline molecule with an average tilt angle of less than 5 °; A method for producing an optical compensation sheet, wherein the steps of irradiating polarized light are performed in this order.
(24) The manufacturing method according to (23), wherein the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after the step of irradiating polarized light.
(25) The production method according to (23), wherein the polarized light is ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm.
(26) The rod-like liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the non-polarized ultraviolet ray is irradiated between the step of cholesteric alignment of the rod-like liquid crystalline molecule with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. The production method according to (23), wherein a step of polymerizing rod-like liquid crystalline molecules is performed.
Note that “substantially parallel or orthogonal” means that the angle difference from the strictly parallel or orthogonal state is less than 10 degrees. The difference in angle is preferably less than 8 degrees, more preferably less than 6 degrees, even more preferably less than 4 degrees, and most preferably less than 2 degrees.
[0016]
【The invention's effect】
As a result of research, the inventor succeeded in forming an optical compensation sheet having optical biaxiality from liquid crystal molecules by using liquid crystal molecules having different refractive index principal values in three directions (the present invention). 1st aspect). An optical property equivalent to that of an optical biaxial polymer film can be obtained only by using an optically anisotropic layer formed of liquid crystalline molecules having different refractive index principal values in three directions.
In addition, as a result of research, the present inventor has also succeeded in producing an optical biaxial optical compensation sheet having different main refractive index values in three directions from optically uniaxial discotic liquid crystalline molecules. (Second embodiment of the present invention). When a photosensitive functional group (for example, a monovalent group containing a benzene ring and a double bond conjugated to the benzene ring) is introduced into a discotic liquid crystal molecule and irradiated with polarized light, the photosensitive functional group is oriented in the polarization direction. The group selectively photoreacts. The photoreactive discotic liquid crystalline molecule has a lower refractive index in the polarization direction than before the reaction. Therefore, when an optically anisotropic layer (which is optically uniaxial at that stage) is formed from discotic liquid crystalline molecules and irradiated with polarized ultraviolet rays from a certain direction, the optically anisotropic layer is converted to optically biaxial. it can. Thereby, the optical property equivalent to an optical biaxial polymer film can be obtained by a very simple means.
[0017]
Furthermore, as a result of research, the present inventor has succeeded in producing an optical biaxial optical compensation sheet having different refractive index principal values in three directions from rod-like liquid crystal molecules that are optically uniaxial ( Third aspect of the present invention). When a photosensitive functional group (for example, a monovalent group including a benzene ring and a double bond conjugated to the benzene ring) is introduced into a rod-like liquid crystal molecule and irradiated with polarized light, the photosensitive functional group is oriented in the polarization direction. Photoreacts selectively. Photoreactive rod-like liquid crystalline molecules have a lower refractive index in the polarization direction than before the reaction. By utilizing this phenomenon, optical properties equivalent to those of an optical biaxial polymer film can be obtained by a very simple means. Specifically, the rod-like liquid crystal molecules are cholesterically aligned with an average tilt angle of less than 5 ° to form a negative optically uniaxial optically anisotropic layer. When the polarized ultraviolet rays are irradiated from a certain direction, the optically anisotropic layer can be converted into optical biaxiality.
[0018]
The optical biaxial optical compensation sheet can be used in various liquid crystal display devices. For example, the liquid crystal molecules are aligned so that the direction showing the minimum value of the refractive index main values in three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support. An optical compensation sheet effective for a liquid crystal cell containing molecules is obtained.
Furthermore, it is possible to obtain an optical compensation sheet with extremely high productivity. The rubbing treatment of the alignment film is most easily performed in the longitudinal direction of the roll-shaped transparent support. If the slow axis in the plane of the optically anisotropic layer exists in the width direction of the roll-shaped optical compensation sheet, the polarizing film and the optical compensation sheet (the transmission axis of the polarizing film and the optical compensation sheet The laminating step (in which the slow axis is arranged in parallel) can be continuously performed in the state of a roll film with both the polarizing film and the optical compensation sheet. That is, when the alignment film is rubbed in the easiest longitudinal direction, an in-plane slow axis of the optically anisotropic layer appears in the width direction that can be easily bonded to the polarizing film. Therefore, by using optical biaxial liquid crystalline molecules in which the rubbing direction of the alignment film and the slow axis in the plane of the optically anisotropic layer are substantially orthogonal, an optical compensation sheet having a very high productivity. Is obtained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a transmissive liquid crystal display device.
1A includes a transparent protective film (1a), a polarizing film (2a), a transparent support (3a) of an optical compensation sheet, and optical compensation in order from the backlight (BL) side. Optical anisotropic layer (4a) of sheet, lower substrate (5a) of liquid crystal cell, rod-like liquid crystal molecule (6), upper substrate (5b) of liquid crystal cell, optical anisotropic layer (4b) of optical compensation sheet, The optical compensation sheet comprises a transparent support (3b), a polarizing film (2b), and a transparent protective film (1b).
The transmissive liquid crystal display device shown in FIG. 1 (b) includes a transparent protective film (1a), a polarizing film (2a), an optical compensation sheet transparent support (3a), and optical compensation in order from the backlight (BL) side. Optical anisotropic layer (4a) of sheet, lower substrate (5a) of liquid crystal cell, rod-like liquid crystal molecule (6), upper substrate (5b) of liquid crystal cell, transparent protective film (1b), polarizing film (2b), And it consists of a transparent protective film (1c).
The transmissive liquid crystal display device shown in FIG. 1C has a transparent protective film (1a), a polarizing film (2b), a transparent protective film (1b), and a lower substrate of a liquid crystal cell (from the backlight (BL) side). 5a), rod-like liquid crystalline molecules (6), upper substrate (5b) of the liquid crystal cell, optical anisotropic layer (4b) of the optical compensation sheet, transparent support (3b) of the optical compensation sheet, polarizing film (2b), And it consists of a transparent protective film (1c).
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a reflective liquid crystal display device.
The reflective liquid crystal display device shown in FIG. 2 includes, in order from the reflective plate (RP) side, the lower substrate (5a) of the liquid crystal cell, the rod-like liquid crystal molecules (6), the upper substrate (5b) of the liquid crystal cell, and the optical compensation sheet. It comprises an optically anisotropic layer (4b), a transparent support (3b) of an optical compensation sheet, a polarizing film (2b), and a transparent protective film (1b).
[0020]
[Transparent support]
A polymer film with controlled optical anisotropy is used as a transparent support for the optical compensation sheet. That the support is transparent means that the light transmittance is 80% or more. Specifically, the optical anisotropy preferably has an in-plane retardation (Re) of 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less. The thickness direction retardation (Rth) is preferably 500 nm or less, and more preferably 300 nm or less. The in-plane retardation (Re) and the thickness direction retardation (Rth) of the transparent support are respectively defined by the following formulas.
Re = (nx−ny) × d
Rth = [{(nx + ny) / 2} -nz] × d
In the formula, nx and ny are in-plane refractive indexes of the transparent support, nz is the refractive index in the thickness direction of the transparent support, and d is the thickness of the transparent support.
[0021]
As a material for forming the transparent support, cellulose ester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate, polymethacrylate, and norbornene resin are used. Optical anisotropy is obtained by stretching the polymer film. An optically anisotropic cellulose ester film can also be produced by adding a retardation increasing agent (described in the specification of European Patent 0911656A2) to the cellulose ester film. The cellulose ester or synthetic polymer film is preferably formed by a solvent casting method.
The thickness of the transparent support is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 200 μm.
In order to improve the adhesion between the transparent support and the layer (adhesive layer, alignment film or optically anisotropic layer) provided on the transparent support, surface treatment (eg, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet light ( UV) treatment, flame treatment, alkali treatment, acid treatment). An adhesive layer (undercoat layer) may be provided on the transparent support.
[0022]
[Alignment film]
The alignment film is an organic compound (eg, ω-tricosanoic acid) formed by rubbing treatment of an organic compound (preferably polymer), oblique deposition of an inorganic compound, formation of a layer having a microgroove, or Langmuir-Blodgett method (LB film). , Dioctadecylmethylammonium chloride, methyl stearylate). Furthermore, an alignment film in which an alignment function is generated by application of an electric field, application of a magnetic field, or light irradiation is also known. An alignment film formed by a polymer rubbing treatment is particularly preferable. The rubbing treatment is carried out by rubbing the surface of the polymer layer several times in a certain direction with paper or cloth.
[0023]
In the first aspect of the present invention, an alignment film for aligning optical biaxial liquid crystalline molecules is used. According to the study of the present inventor, in the optical biaxial liquid crystalline molecule, the direction showing the maximum value among the main refractive index values in the three directions is substantially the same as the slow axis in the plane of the alignment film. Some compounds are oriented so as to be orthogonal to each other (for example, compounds described in Liquid Crystals, 1998, Vol. 25, No. 2, p. 149). In many conventionally known alignment films, the in-plane slow axis and the rubbing direction are substantially parallel. If the optically biaxial liquid crystalline molecules as described above are uniformly oriented to form an optically anisotropic layer, the direction showing the maximum value among the three principal refractive index values is optically anisotropic. This corresponds to the slow axis in the plane of the active layer. Therefore, by using the optical biaxial liquid crystalline molecules as described above, the rubbing direction of the alignment film and the in-plane slow axis of the optically anisotropic layer can be substantially orthogonal. The effect of the rubbing direction and the slow axis being substantially orthogonal is as described above.
The type of polymer used for the alignment film is determined in consideration of the type of display mode of the liquid crystal cell. In a display mode (eg, VA, OCB, HAN) in which many rod-like liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are aligned substantially vertically, the liquid crystal molecules having negative optical anisotropy are substantially horizontally ( An alignment film having a function of aligning is used so that the direction showing the minimum value among the main refractive index values in the three directions is substantially parallel to the normal line of the transparent support. In a display mode in which many rod-like liquid crystalline molecules in a liquid crystal cell are aligned substantially horizontally (eg, STN), liquid crystalline molecules having negative optical anisotropy are substantially vertically (refracted in three directions). An alignment film having a function of aligning is used so that the direction showing the minimum value among the principal rate values is substantially parallel to the surface of the transparent support. In a display mode in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are substantially obliquely oriented (eg, TN), liquid crystalline molecules having negative optical anisotropy are obliquely formed (the principal value of refractive index in three directions). Among them, an alignment film having a function of aligning is used so that the direction showing the minimum value is oblique to the surface of the transparent support.
The polymer used for the alignment film is described in many documents. The optical biaxial liquid crystalline molecule used in the first aspect of the present invention can be aligned using a conventionally known alignment film polymer.
[0024]
In the second aspect of the present invention, an alignment film for aligning discotic liquid crystalline molecules is used. The type of polymer used for the alignment film is determined in consideration of the average tilt angle of the discotic liquid crystal molecules to be aligned. Alignment film having a function of aligning discotic liquid crystal molecules substantially horizontally (with an average tilt angle of less than 5 °), and having a function of aligning substantially vertically (with an average tilt angle of 50 ° or more) An alignment film and an alignment film having a function of aligning obliquely (with an average inclination angle of 5 ° or more and less than 50 °) are each known. When the discotic liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally, the direction showing the minimum value among the three refractive index principal values becomes substantially parallel to the normal line of the transparent support. When the discotic liquid crystal molecules are aligned substantially vertically, the direction showing the minimum value among the three refractive index principal values becomes substantially parallel to the surface of the transparent support. When the discotic liquid crystal molecules are oriented obliquely, the direction showing the minimum value among the three refractive index principal values becomes oblique to the surface of the transparent support.
The type of polymer used for the alignment film is determined in consideration of the type of display mode of the liquid crystal cell. In a display mode (for example, VA, OCB, HAN) in which many rod-like liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are aligned substantially vertically, alignment having a function of aligning the discotic liquid crystal molecules substantially horizontally. Use a membrane. In a display mode (for example, STN) in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are aligned substantially horizontally, an alignment film having a function of aligning the discotic liquid crystalline molecules substantially vertically is used. In a display mode (for example, TN) in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are substantially obliquely aligned, an alignment film having a function of aligning the discotic liquid crystalline molecules obliquely is used.
[0025]
In the third aspect of the present invention, an alignment film for aligning rod-like liquid crystalline molecules is used. The type of polymer used for the alignment film is determined according to the average tilt angle of the rod-like liquid crystal molecules to be aligned. Alignment film having a function of aligning rod-like liquid crystalline molecules substantially horizontally (with an average inclination angle of less than 5 °), an alignment having a function of aligning substantially vertically (with an average inclination angle of 50 ° or more) A film and an alignment film having a function of aligning obliquely (with an average inclination angle of 5 ° or more and less than 50 °) are respectively known. When the rod-like liquid crystal molecules are cholesterically aligned substantially horizontally, the direction showing the minimum value among the three refractive index principal values becomes substantially parallel to the normal line of the transparent support.
The type of polymer used for the alignment film is determined in consideration of the type of display mode of the liquid crystal cell. Alignment film having a function of aligning rod-like liquid crystalline molecules substantially horizontally in a display mode (eg, VA, OCB, HAN) in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are substantially vertically oriented. Is used. In a display mode (for example, STN) in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are oriented substantially horizontally, an alignment film having a function of orienting the rod-like liquid crystalline molecules substantially vertically is used. In a display mode (for example, TN) in which many rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are substantially obliquely oriented, an alignment film having a function of orienting rod-like liquid crystalline molecules obliquely is used.
[0026]
Moreover, in order to implement | achieve various orientation states, you may use the additive (for example, surfactant) which has the function to adjust orientation in addition to an orientation film.
In addition, after aligning the liquid crystalline molecules using the alignment film, the liquid crystalline molecules are fixed in the aligned state to form an optically anisotropic layer, and the optically anisotropic layer is transferred onto the transparent support. May be. The liquid crystalline molecules fixed in the alignment state can maintain the alignment state even without the alignment film.
The thickness of the alignment film is preferably 0.01 to 5 μm, and more preferably 0.05 to 1 μm.
[0027]
[Optical biaxial optically anisotropic layer]
In the present invention, the optical anisotropy of the optically anisotropic layer is adjusted so as to have optical biaxiality with different principal values of refractive indexes in three directions. Assuming that the main refractive index values in three directions are n1, n2, and n3 (n1> n2> n3), each value preferably satisfies the following formula (I), and may satisfy the following formula (II): Further preferred.
(I) n1-n2> 0.005 and n2-n3> 0.005
(II) n1-n2> 0.01 and n2-n3> 0.01
[0028]
In the first aspect of the present invention, an optical biaxial liquid crystal molecule having different refractive index principal values in three directions is aligned using the alignment film to form an optical biaxial optically anisotropic layer. .
When the refractive index principal values in the three directions of the optical biaxial liquid crystalline molecules are n1, n2, and n3 (n1> n2> n3), each value preferably satisfies the above formula (I). More preferably, the formula (II) is satisfied.
Liquid crystalline molecules having optical biaxiality have been proposed as optically negative ferroelectric liquid crystals used in liquid crystal cells (see, for example, Liquid Crystals, 1998, Vol. 25, No. 2, p. 149). Description). In the present invention, focusing on the optical biaxiality of these liquid crystalline molecules, it is used not in the liquid crystal cell but in the optically anisotropic layer of the optical compensation sheet.
A polymerizable group may be introduced into the optical biaxial liquid crystalline molecule to fix the alignment state. The example of a polymeric group is the same as the example (Q1-Q17) of the polymeric group of the discotic liquid crystalline molecule mentioned later. The polymerizable group is preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and most preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group.
[0029]
In the second aspect of the present invention, the optically anisotropic layer is formed using discotic liquid crystalline molecules.
Discotic liquid crystalline molecules are described in various literature (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., Vol. 71, page 111 (1981); edited by the Chemical Society of Japan, Quarterly Review, No. 22, Liquid Crystal Chemistry, Chapter 5, Chapter 10 Section 2 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., Page 1794 (1985); J. Zhang et al., J Am. Chem. Soc., Vol. 116, page 2655 (1994)). The discotic nucleus of the discotic liquid crystalline molecule is particularly preferably a triphenylene nucleus. The discotic liquid crystalline molecule preferably has a polymerizable group. That is, it is preferable to form an optically anisotropic layer by polymerizing a polymerizable group of a discotic liquid crystalline molecule. The polymerization of discotic liquid crystalline molecules is described in JP-A-8-27284.
[0030]
Further, the discotic liquid crystalline molecule preferably has a photosensitive functional group. The reaction of the photosensitive functional group is induced by light (see Photofunctional Molecular Science, Chapter 2, Kazuyuki Horie, Shuji Ushiki, Kodansha, 1992). Reactions include sigma bond cleavage, C═C double bond reaction and C═O double bond reaction. It is desirable that the refractive index of the discotic liquid crystalline molecule is changed by the reaction, and for this purpose, sigma bond cleavage or C═C double bond reaction is preferred, and C═C double bond reaction is particularly preferred. More preferably, the C═C double bond is conjugated with a benzene ring. The double bond conjugated with the benzene ring is dimerized by forming a 4-membered ring between the two molecules by light irradiation. As a result, the refractive index of the discotic liquid crystal molecules changes.
The discotic liquid crystal molecule particularly preferably has a monovalent group containing a benzene ring and a double bond conjugated with the benzene ring as a substituent of the discotic nucleus. The benzene ring and the double bond conjugated with the benzene ring are preferably contained in a linking group between the discotic nucleus of the discotic liquid crystalline molecule and the polymerizable group.
A discotic liquid crystalline molecule represented by the following formula (I) is particularly preferable.
[0031]
[Chemical formula 5]

[0032]
In formula (I), A¹Is CX¹Or N. CX than N¹Is preferred. X¹Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. X¹Is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom or carbon number having 1 to 12 carbon atoms. 3 is more preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
In formula (I), A²Is CX²Or N. CX than N²Is preferred. X²Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or is bonded to Y to form a 5-membered or 6-membered ring. X²Is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom or carbon number having 1 to 12 carbon atoms. 3 is more preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
X²The ring formed by combining Y and Y is preferably a hydrocarbon ring rather than a heterocyclic ring, and more preferably an aliphatic ring rather than an aromatic ring. Moreover, it is preferable that it is a 6-membered ring rather than a 5-membered ring.
[0033]
In the formula (I), Y represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, a carbon atom An alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms, or X²To form a 5- or 6-membered ring. Y is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom or carbon number of 1 It is more preferably an alkyl group of 1 to 3, and most preferably a hydrogen atom.
In the formula (I), Z is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, or 1 carbon atom. Or an alkylamino group having 12 to 12 carbon atoms or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms. Z is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Most preferred.
[0034]
In formula (I), L¹Is a divalent linking group selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S—, —NH—, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, and combinations thereof.
The example of the bivalent coupling group which consists of a combination is shown below. The left side is bonded to the benzene ring, and the right side is bonded to the polymerizable group (Q). AL means an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group, and AR means an arylene group.
[0035]
L-1: -AL-CO-O-AL-
L-2: -AL-CO-O-AL-O-
L-3: -AL-CO-O-AL-O-AL-
L-4: -AL-CO-O-AL-O-CO-
L-5: -CO-AR-O-AL-
L-6: -CO-AR-O-AL-O-
L-7: -CO-AR-O-AL-O-CO-
L-8: -CO-NH-AL-
L-9: -NH-AL-O-
L-10: —NH—AL—O—CO—
L-11: -O-AL-
L-12: -O-AL-O-
L-13: -O-AL-O-CO-
[0036]
L-14: -O-AL-O-CO-NH-AL-
L-15: -O-AL-S-AL-
L-16: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L-17: -O-CO-AR-O-AL-CO-
L-18: -O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L-19: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L-20: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L-21: -S-AL-
L-22: -S-AL-O-
L-23: -S-AL-O-CO-
L-24: -S-AL-S-AL-
L-25: -S-AR-AL-
[0037]
In formula (I), L²Is a single bond or 1,4-phenylene. A single bond is preferred over 1,4-phenylene.
In the formula (I), Q is a polymerizable group. The polymerizable group (Q) is determined according to the type of polymerization reaction. Examples of the polymerizable group (Q) are shown below.
[0038]
[Chemical 6]

[0039]
The polymerizable group (Q) is preferably an unsaturated polymerizable group (Q1 to Q7), an epoxy group (Q8) or an aziridinyl group (Q9), more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenic group. Most preferably, it is an unsaturated polymerizable group (Q1 to Q6).
In the formula (I), a is 1, 2, 3 or 4. a is preferably 1, 2 or 3, more preferably 1 or 2, and most preferably 1. If a is 1, -L¹-Q is preferably bonded to the 4-position of the benzene ring.
In the formula (I), b is 0, 1, 2, or 3. b is preferably 0, 1 or 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
In the formula (I), a + b is 1, 2, 3 or 4.
Six Rs in the formula (I) may be different, but are preferably the same.
Hereinafter, examples of the discotic liquid crystalline molecules represented by the formula (I) are represented by R.
[0040]
[Chemical 7]

[0041]
[Chemical 8]

[0042]
[Chemical 9]

[0043]
[Chemical Formula 10]

[0044]
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[0045]
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[0046]
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[0047]
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[0048]
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[0049]
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[0050]
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[0051]
It is preferred to align the discotic liquid crystalline molecules (preferably with an average tilt angle of less than 5 °) before irradiating polarized light. The polarized light is preferably linearly polarized light. There are no particular restrictions on the direction of irradiation of polarized light and the direction of polarization of linearly polarized light. The polarized light to be irradiated is preferably ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm.
It is preferable that the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after irradiation with polarized light. When the discotic liquid crystal molecules are oriented with an average tilt angle of less than 5 °, the refractive index in the direction substantially parallel to the normal of the transparent support becomes the minimum value, and the other two directions (transparent support The in-plane direction is substantially the same value. When polarized light is irradiated, the refractive index in two directions in the plane of the transparent support changes, resulting in substantially different values. As a result, optical biaxial optically anisotropic layers having different refractive index principal values in three directions can be formed.
The tilt angle of the discotic liquid crystalline molecule means an angle formed by the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule and the transparent support surface.
When the polarized light is ultraviolet light, the discotic liquid crystalline molecules can be polymerized by irradiation with the polarized light. That is, by the irradiation of polarized ultraviolet rays, the achievement of optical biaxiality and the polymerization reaction of discotic liquid crystalline molecules can be performed simultaneously. However, it is preferable to achieve optical biaxiality by irradiating polarized ultraviolet rays after polymerizing discotic liquid crystalline molecules by irradiating non-polarized ultraviolet rays. That is, the step of polymerizing discotic liquid crystalline molecules by irradiating non-polarized ultraviolet light is performed between the step of aligning the discotic liquid crystalline molecules with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. Is preferred.
[0052]
In the third aspect of the present invention, the optically anisotropic layer is formed using rod-like liquid crystalline molecules. Examples of rod-like liquid crystalline molecules include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines. , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. The rod-like liquid crystalline molecule includes a metal complex. In addition, a liquid crystal polymer containing a rod-like liquid crystalline molecule in a repeating unit can also be used as the rod-like liquid crystalline molecule. In other words, the rod-like liquid crystal molecule may be bonded to a (liquid crystal) polymer.
For rod-like liquid crystalline molecules, the quarterly review of chemical review Vol. 22, Liquid Crystal Chemistry (1994), Chapter 4, Chapter 7 and Chapter 11 of the Chemical Society of Japan, and the 142nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science Is described in Chapter 3.
The birefringence of the rod-like liquid crystal molecule is preferably 0.001 to 0.7. The rod-like liquid crystal molecule preferably has a polymerizable group. The polymerizable group will be described later.
[0053]
Furthermore, the rod-like liquid crystalline molecule preferably has a photosensitive functional group. The reaction of the photosensitive functional group is induced by light (see Photofunctional Molecular Science, Chapter 2, Kazuyuki Horie, Shuji Ushiki, Kodansha, 1992). Reactions include sigma bond cleavage, C═C double bond reaction and C═O double bond reaction. It is desirable that the refractive index of the rod-like liquid crystal molecule be changed by the reaction. For this purpose, sigma bond cleavage or C═C double bond reaction is preferred, and C═C double bond reaction is particularly preferred. More preferably, the C═C double bond is conjugated with a benzene ring. The double bond conjugated with the benzene ring is dimerized by forming a 4-membered ring between the two molecules by light irradiation. As a result, the refractive index of the rod-like liquid crystalline molecules changes.
The rod-like liquid crystalline molecule particularly preferably has a monovalent group containing a benzene ring and a double bond conjugated with the benzene ring.
A rod-like liquid crystalline molecule represented by the following formula (II) is particularly preferable.
[0054]
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[0055]
In the formula (II), X¹¹Is CR¹¹Or N. CR than N¹¹Is preferred. R¹¹Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. R¹¹Is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom or carbon number having 1 to 12 carbon atoms. 3 is more preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
In the formula (II), X¹²Is CR¹²Or N. CR than N¹²Is preferred. R¹²Is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. R¹²Is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom or carbon number having 1 to 12 carbon atoms. 3 is more preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
[0056]
In formula (II), L¹¹And L¹²Are each independently a single bond or a divalent linkage selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S—, —NH—, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, and combinations thereof. It is a group.
The example of the bivalent coupling group which consists of a combination is shown below. The left side is bonded to the benzene ring, and the right side is bonded to the polymerizable group. AL means an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group, and AR means an arylene group. The alkylene group, alkenylene group, alkynylene group and arylene group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen-substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and 2 carbon atoms. An acylamino group having 1 to 13 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms.
[0057]
L-1: -O-AL-O-CO-
L-2: -O-CO-
L-3: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L-4: -O-AL-O-AL-O-CO-
L-5: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L-6: -NH-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L-7: -O-CO-AL-O-CO-
L-8: -CO-AR-O-AL-O-
[0058]
In formula (II), L¹³Is a single bond, —O—CO— or —NH—CO—. A single bond or —O—CO— is preferable, and a single bond is more preferable.
In formula (II), Q¹¹And Q¹²Are each independently a polymerizable group. The polymerizable group is determined according to the type of polymerization reaction. Examples of the polymerizable group are the same as the examples (Q1 to Q17) of the polymerizable group of the discotic liquid crystalline molecule.
Polymerizable group (Q¹¹And Q¹²) Is preferably an unsaturated polymerizable group (Q1 to Q7), an epoxy group (Q8) or an aziridinyl group (Q9), more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. Most preferably (Q1 to Q6).
In the formula (II), the benzene rings A and B are each a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen-substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. In addition, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms may be used as a substituent.
Two polymerizable groups (Q¹¹And Q¹²It is particularly preferable that the main chain of the rod-like liquid crystal molecule connecting the benzene rings is bonded to the para positions of the benzene rings A and B.
Examples of preferable rod-like liquid crystalline molecules are shown below.
[0059]
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[0060]
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[0070]
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[0071]
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[0072]
The rod-like liquid crystalline molecules can be cholesterically aligned using a chiral agent. Known chiral agents (compounds having optical activity) can be used for cholesteric liquid crystals. Instead of using a chiral agent, a rod-like liquid crystalline molecule can be cholesterically aligned by introducing an asymmetric carbon atom into the rod-like liquid crystalline molecule. An asymmetric carbon atom may be introduced into the alkylene group (AL) of the linking group. The optical activity may be either S or R.
[0073]
The rod-like liquid crystalline molecules are preferably irradiated with polarized light after being cholesterically aligned with an average tilt angle of less than 5 °. The polarized light is preferably linearly polarized light. There are no particular restrictions on the direction of irradiation of polarized light and the direction of polarization of linearly polarized light. The polarized light to be irradiated is preferably ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm.
It is preferable that the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after irradiation with polarized light. When rod-like liquid crystalline molecules are cholesterically aligned with an average tilt angle of less than 5 ° (randomly aligned in the plane), the refractive index in the direction substantially parallel to the normal of the transparent support becomes the minimum value. The two directions (in-plane directions of the transparent support) have substantially the same value. That is, an optically negative uniaxial optically anisotropic layer is formed. When polarized light is irradiated there, the refractive index in the two directions in the plane of the transparent support changes and becomes a substantially different value. As a result, optical biaxial optically anisotropic layers having different refractive index principal values in three directions can be formed.
The tilt angle of the rod-like liquid crystalline molecule means an angle formed between the major axis direction of the rod-like liquid crystalline molecule and the transparent support surface.
When polarized light is ultraviolet light, rod-like liquid crystalline molecules can be polymerized by irradiation with polarized light. That is, by the irradiation of polarized ultraviolet rays, the achievement of optical biaxiality and the polymerization reaction of rod-like liquid crystalline molecules can be performed simultaneously. However, it is preferable to achieve optical biaxiality by irradiating polarized ultraviolet rays after polymerizing rod-like liquid crystalline molecules by irradiating non-polarized ultraviolet rays. That is, the step of polymerizing rod-like liquid crystalline molecules by irradiating non-polarized ultraviolet rays can be performed between the step of cholesteric alignment of rod-like liquid crystalline molecules with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. preferable.
[0074]
The optically anisotropic layer comprises a liquid crystal composition (coating liquid) containing liquid crystalline molecules and optional additives (eg, polymerization initiator, plasticizer, monomer, surfactant, alignment temperature lowering agent, chiral agent), It is formed by applying on the alignment film.
As the solvent used for preparing the liquid crystal composition, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination.
The liquid crystal composition can be applied by a known method (eg, bar coating method, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).
[0075]
The polymerization reaction of liquid crystalline molecules includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator. A photopolymerization reaction is preferred.
Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatic acyloin. Compound (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compound (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), a combination of triarylimidazole dimer and p-aminophenyl ketone (US Pat. No. 3,549,367) Acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (U.S. Pat. No. 4,212,970).
The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight, based on the solid content of the coating solution.
It is preferable to use ultraviolet rays for light irradiation for polymerization of liquid crystalline molecules.
Irradiation energy is 20mJ / cm² ~ 50J / cm² Preferably, 100 to 800 mJ / cm² More preferably. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.
The thickness of the optically anisotropic layer is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.5 to 15 μm, and most preferably 1 to 10 μm.
[0076]
[Liquid Crystal Display]
The optical compensation sheet of the present invention includes TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (Supper Twisted Nematic), VA (Vertically Aligned), and HAN. It can be used for liquid crystal display devices of various display modes such as (Hybrid Aligned Nematic). The present invention is particularly effective when used in a VA mode liquid crystal display device. When used in a VA mode liquid crystal display device, an optical biaxial liquid crystalline molecule is formed so that the direction showing the smallest value among the three principal refractive index values is substantially parallel to the normal of the transparent support. Is oriented.
As described with reference to FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device includes a liquid crystal cell, a polarizing element, and an optical compensation sheet (retardation plate).
A polarizing element generally comprises a polarizing film and a protective film.
Examples of the polarizing film include an iodine polarizing film, a dye polarizing film using a dichroic dye, and a polyene polarizing film. The iodine polarizing film and the dye polarizing film are generally manufactured using a polyvinyl alcohol film. The polarization axis of the polarizing film corresponds to a direction perpendicular to the film stretching direction.
The protective film is provided on both surfaces of the polarizing film. The transparent support of the optical compensation sheet can also function as a protective film on one side of the polarizing film. As the protective film on the other side, it is preferable to use a cellulose ester film having high optical isotropy.
[0077]
【Example】
[Example 1]
A roll-like triacetylcellulose film having a thickness of 100 μm was used as a transparent support. The front (Re) retardation of the transparent support was 2 nm, and the (Rth) retardation in the thickness direction was 45 nm.
A gelatin subbing layer was provided on one side of the transparent support, and a diacetylcellulose layer was provided on the opposite side.
A 2 wt% water / methanol solution of alkyl-modified polyvinyl alcohol (MP-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is applied with a # 12 bar on the gelatin subbing layer and dried at 120 ° C. for 2 minutes to form an alignment film. Formed. A rubbing treatment was performed along the longitudinal direction of the roll-shaped transparent support.
On the alignment film, a 10% by weight methylethylketone solution of the following optical biaxial liquid crystalline molecules is applied with a # 3 bar, heated at 135 ° C. for 5 minutes to align the liquid crystalline molecules, and an optically anisotropic layer Formed. This was rapidly cooled to produce an optical compensation sheet.
[0078]
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[0079]
An alignment film was formed on the glass substrate in the same manner as described above, and a rubbing treatment was performed to form an optically anisotropic layer. When this was measured using an Abbe refractometer (1T, manufactured by Atago Co., Ltd.), the refractive index (n1, n2, and n3) in the direction orthogonal to the rubbing direction, the rubbing direction, and the thickness direction was n1 = 1.66, n2. = 1.56 and n3 = 1.46.
[0080]
Using the ellipsometer (M-150, manufactured by JASCO Corp.), the angle dependence of the slow axis orientation and retardation (with the slow axis as the rotation axis of the tilt) is measured for the optical compensation sheet thus prepared. did. From the measurement results, it was found that the front (Re) retardation was 50 nm and the (Rth) retardation in the thickness direction was 120 nm. Further, the slow axis of the alignment film was parallel to the rubbing direction, and the slow axis of the optically anisotropic layer was orthogonal to the rubbing direction.
[0081]
A 80 μm thick polyvinyl alcohol film was continuously stretched 5 times in an aqueous iodine solution and dried to obtain a polarizing film. A triacetyl cellulose film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) saponified on one surface of the polarizing film, and the diacetyl cellulose surface of the optical compensation sheet saponified on the other surface are respectively epoxy-based. A polarizing plate was produced by continuously laminating from a roll film via an adhesive. In the manufactured elliptically polarizing plate, the slow axis of the optically anisotropic layer and the transmission axis of the polarizing film are parallel.
[0082]
[Example 2]
Polyvinyl alcohol (PVA-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was dissolved in a methanol / water mixed solvent (volume ratio: 20/80) to prepare a 5 wt% solution. This solution was applied onto a glass plate using a bar coater. The coating layer was dried with warm air at 80 ° C. for 10 minutes.
The following additive 10 mg and the following photopolymerization initiator 30 mg were added to 1.0 g of the discotic liquid crystalline molecule (I-2), and the resulting mixture was dissolved in methyl ethyl ketone to prepare a 20 wt% solution. The solution was coated on the polyvinyl alcohol coating layer using a bar coater.
[0083]
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[0084]
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[0085]
The glass substrate side was brought into contact with a metal roller heated to a surface temperature of 130 ° C. for 2 minutes, and further contacted with a metal roller having a surface temperature of 30 ° C. for 1 minute. Subsequently, the alignment state of the discotic liquid crystal molecules was fixed by irradiating with non-polarized ultraviolet rays for 10 seconds using a 160 W ultraviolet irradiation device (UVL-58, manufactured by UROTORA-VIOLETPRODUCTS).
The formed coating layer was measured for in-plane and thickness direction retardation using an ellipsometer (AEP-100, manufactured by Shimadzu Corporation). The in-plane retardation was 0 nm and the thickness direction retardation was 240 nm. The thickness of the discotic liquid crystal molecule coating layer was 2 μm.
Next, the applied coating layer was irradiated with polarized ultraviolet rays having a wavelength of 290 to 310 nm at 20 ° C. for 30 minutes using a polarized ultraviolet ray irradiation device (Nikon Technology Kobo Co., Ltd.) having a transmission filter and an interference filter. . Then, when in-plane retardation was measured using ellipsometry, it was 20 nm. The main refractive index values in the three directions were n1 = 1.66, n2 = 1.65, and n3 = 1.54.
[0086]
[Example 3]
A glass substrate was coated with polyimide (SE-150, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), further heated at 210 ° C. for 60 minutes, and then rubbed in one direction to form an alignment film.
3.0 g of rod-like liquid crystalline molecules (II-11), 500 mg of a polymerization initiator (Irgacure 369, manufactured by Ciba Geigy Japan, Inc.) and 3 mg of a chiral agent (S811, manufactured by Merck) were dissolved in 10 ml of N-methylpyrrolidone. The solution was dropped on the alignment film and spin-coated (rotation speed: 1000 rpm). The solvent was evaporated by heating at 100 ° C. for 30 minutes. When this state was observed with a polarizing microscope, the rod-like liquid crystalline molecules were cholesterically aligned.
[0087]
Subsequently, the alignment state of the rod-like liquid crystalline molecules was fixed by irradiating with non-polarized ultraviolet rays for 10 seconds using a 160 W ultraviolet irradiation device (UVL-58, manufactured by UROTORA-VIOLETPRODUCTS).
The formed coating layer was measured for in-plane and thickness direction retardation using an ellipsometer (AEP-100, manufactured by Shimadzu Corporation). The in-plane retardation was 0 nm and the thickness direction retardation was 240 nm. The thickness of the coating layer of rod-like liquid crystal molecules was 2.4 μm.
Next, the applied coating layer was irradiated with polarized ultraviolet rays having a wavelength of 290 to 310 nm at 20 ° C. for 30 minutes using a polarized ultraviolet ray irradiation device (Nikon Technology Kobo Co., Ltd.) having a transmission filter and an interference filter. . Then, when in-plane retardation was measured using ellipsometry, it was 25 nm. The main refractive index values in the three directions were n1 = 1.64, n2 = 1.63, and n3 = 1.54.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a transmissive liquid crystal display device.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a reflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
BL backlight
RP reflector
1a, 1b, 1c Transparent protective film
2a, 2b Polarizing film
3a, 3b Transparent support for optical compensation sheet
4a, 4b Optically anisotropic layer of optical compensation sheet
5a Lower substrate of liquid crystal cell
5b Upper substrate of liquid crystal cell
6 Rod-like liquid crystalline molecules

Claims (26)

Optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed from a discotic liquid crystalline molecule having a monovalent group containing a benzene ring and a double bond conjugated to the benzene ring as a substituent of a discotic nucleus on a transparent support The optically anisotropic layer is a layer formed by orienting discotic liquid crystalline molecules with an average inclination angle of less than 5 ° and then irradiating with polarized light , An optical compensation sheet characterized in that the principal value of refractive index is different.   The optical compensation sheet according to claim 1, wherein the direction showing the minimum value among the three main refractive index values is substantially parallel to the normal line of the transparent support. The optical compensation sheet according to claim 1 , wherein the discotic liquid crystalline molecule has a triphenylene nucleus as a disk-like nucleus . The optical compensation sheet according to claim 1 which have a orientation film between the transparent support and the optically anisotropic layer. The optical compensation sheet according to claim 1, wherein the discotic liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the optically anisotropic layer is a layer formed by a polymerization reaction of the polymerizable group . The optical compensation sheet according to claim 1 , wherein the discotic liquid crystalline molecule is represented by the following formula (I) .

In the formula, A ¹ is CX ¹ or N, and X ¹ is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; A ² is CX ² or N, and X ² is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or Y and And Y is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or 2 carbon atoms. An acyl group having 1 to 13 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms, or a bond with X ² to form a 5-membered or 6-membered ring Z is a halogen atom, charcoal An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 13 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, or 2 carbon atoms to be a 13 acyloxy ^{group; L} 1 is, -O -, - CO -, - S -, - NH-, alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, two selected from arylene groups and combinations thereof A linking group; L ² is a single bond or 1,4-phenylene; Q is a polymerizable group; a is 1, 2, 3 or 4; and b is 0 , 1, 2 or 3. The optical compensation sheet according to claim 6 , wherein the direction showing the minimum value among the three principal refractive index values is substantially parallel to the normal line of the transparent support . The optical compensation sheet according to claim 6 , further comprising an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layer . The optical compensation sheet according to claim 6 , wherein the optically anisotropic layer is a layer formed by a polymerization reaction of a polymerizable group of a discotic liquid crystalline molecule . An optical compensation sheet having an optically anisotropic layer formed from a rod-like liquid crystalline molecule containing a benzene ring and a double bond conjugated to the benzene ring on a transparent support, wherein the optically anisotropic layer is a rod-like liquid crystalline molecule An optical compensation sheet characterized in that the optically anisotropic layer is a layer formed by irradiating polarized light after cholesteric alignment with an average inclination angle of less than 5 °, and having different main refractive index values in three directions of the optically anisotropic layer . The optical compensation sheet according to claim 10, wherein the direction showing the minimum value among the three principal refractive index values is substantially parallel to the normal line of the transparent support . The optical compensation sheet according to claim 10 , comprising an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layer . The optical compensation sheet according to claim 10 , wherein the rod-like liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the optically anisotropic layer is a layer formed by a polymerization reaction of the polymerizable group . The optical compensation sheet according to claim 10 , wherein rod-like liquid crystalline molecules are cholesterically aligned by a chiral agent . The optical compensation sheet according to claim 10 , wherein the rod-like liquid crystalline molecule is represented by the following formula ( II ) .

In the formula, X ¹¹ is CR ¹¹ or N, and R ¹¹ is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; X ¹² is CR ¹² or N, and R ¹² is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; L ¹¹ and L ¹² Are each independently a single bond or a divalent linkage selected from the group consisting of —O—, —CO—, —S—, —NH—, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, and combinations thereof. a ^{group; L 13} represents a single bond, -O-CO- or a ^{-NH-CO-; Q 11} and ^{Q 12} are each independently a polymerizable group; and a benzene ring a And B represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen-substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or 2 to 13 carbon atoms. The substituent may have an acyl group, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, or an acyloxy group having 2 to 13 carbon atoms. The optical compensation sheet according to claim 15 , wherein the direction showing the minimum value among the three main refractive index values is substantially parallel to the normal line of the transparent support . The optical compensation sheet according to claim 15 , further comprising an alignment film between the transparent support and the optically anisotropic layer . The optical compensation sheet according to claim 15 , wherein the optically anisotropic layer is a layer formed by a polymerization reaction of a polymerizable group of rod-like liquid crystalline molecules .   Applying a discotic liquid crystalline molecule having a benzene ring and a monovalent group containing a double bond conjugated to the benzene ring as a substituent of a discotic nucleus on a transparent support; the discotic liquid crystalline molecule is less than 5 ° A method of producing an optical compensatory sheet, wherein the step of orienting at an average inclination angle; and the step of irradiating polarized light are performed in this order.   The manufacturing method according to claim 19, wherein the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after the step of irradiating polarized light.   The manufacturing method according to claim 19, wherein the polarized light is ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 400 nm.   The discotic liquid crystalline molecule has a polymerizable group, and the discotic liquid crystal molecule is irradiated with non-polarized ultraviolet rays between the step of aligning the discotic liquid crystalline molecule with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. The manufacturing method of Claim 19 which implements the process of polymerizing a liquid crystalline molecule.   Coating a rod-like liquid crystalline molecule containing a benzene ring and a double bond conjugated with the benzene ring on a transparent support; cholesteric alignment of the rod-like liquid crystalline molecule with an average tilt angle of less than 5 °; and irradiating polarized light The manufacturing method of the optical compensation sheet | seat characterized by implementing the process to perform in this order.   The manufacturing method according to claim 23, wherein the in-plane refractive index of the optically anisotropic layer substantially changes before and after the step of irradiating polarized light.   The method according to claim 23, wherein the polarized light is ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm.   The rod-like liquid crystal molecule has a polymerizable group, and the rod-like liquid crystal molecule is irradiated with non-polarized ultraviolet rays between the step of cholesteric alignment of the rod-like liquid crystal molecule with an average tilt angle of less than 5 ° and the step of irradiating polarized light. The production method according to claim 23, wherein a step of polymerizing molecules is performed.

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