JP2001042325A - 光学補償素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラスト特性を損ねることなく、中間調
表示時の左右の非対称性を低減した高品位な画像表示可
能なＬＣＤを得ることができる光学補償素子を提供する
を提供する。 【解決手段】 光学的に正の一軸性を示す高分子液晶が
液晶状態において形成したツイステッドネマチック配向
をガラス固定化した高分子液晶フィルムおよび光学的に
負の異方性を示すフィルムとから構成される光学補償素
子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノーマリーブラッ
クモード型液晶表示素子の表示コントラスト、階調特性
および表示色の視野角特性を改良することができる光学
補償素子と、この光学補償素子を備えたノーマリーブラ
ックモード型ツイステッドネマチック液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴ素子あるいはＭＩＭ素子などを用
いたアクティブ駆動のツイステッドネマチック型液晶表
示素子(以下、ＴＮ−ＬＣＤと略す。)は、薄型、軽量、
低消費電力というＬＣＤ本来の特長に加えて、正面から
見た場合ＣＲＴに匹敵する画質を有するために、ノート
パソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末などの表示装
置として広く普及している。電圧無印加時に黒表示とな
り、黒表示時のセル中の液晶配向状態がねじれ構造を形
成するノーマリーブラック（NB）モード型のＴＮ−ＬＣ
Ｄ（以下、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）は、光学的な
異方性が平均化されているために電圧無印加時に白表示
となるノーマリーホワイト型のＴＮ−ＬＣＤ（以下、Ｎ
Ｗ−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）と比較して視野角特性が良
好である。ただしＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、黒表示時のセ
ル中の液晶配向状態がねじれ構造であるが故に可視領域
全体にわたって完全に光を遮光することができず、黒表
示が着色してしまい、表示のコントラストが低下してし
まうことから、ＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤでは課題となり得な
い色補償を行わなければならないという課題が残されて
いる。この課題を解決するために様々な色補償方法が近
年報告されており、例えばＬＣＤパネルの各色（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）の画素毎にセルギャップを最適値に設定する方
法（マルチギャップ法：Hatta et al.、 SID 1986 Dige
st、 p296）、複数の延伸フィルムを用いて色補償を行
う方法（Sergan et al.、 Jpn. J. Appl. Phys.、 37(3
A)、 p889）、補償用の液晶セルにて色補償を行う方法
（吉田ら、第16回液晶討論会予稿集(1990)、2L307、p22
2）等が提案されている。しかしながらマルチギャップ
方法では、セル全面にわたって表示画素毎に基板に段差
を設けるなどの微細加工が必要であり、結果としてセル
の歩留り低下およびコスト上昇を招いてしまう。また複
数の延伸フィルムを用いて色補償を行う方法では、コン
トラスト確保のために4枚以上のフィルムを用いる必要
があり、フィルムのばらつき、貼合加工時の精度などに
より安定した特性を得ることが困難である。また補償用
の液晶セルにて色補償を行う方法では、セルを積層する
ことから重量や厚み増加の問題がある。さらには補償用
液晶セルのパネル間のばらつきにより表示特性が変化
し、かつ補償用液晶セルの面内ムラが表示ムラとなって
現れるため、高精度かつ高均一な補償用液晶セルが必要
であり、セルの歩留まり低下およびコスト上昇を招いて
しまうものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
鑑みて成されたものであり、ツイステッドネマチック配
向を保持した高分子液晶フィルムと、光学的に負の異方
性を示すフィルムとの組み合わせからなる光学補償素子
を提供すると共に、当該素子を駆動用液晶セルと偏光板
との間に配置することにより、コントラスト特性を損ね
ることなく、中間調表示時の左右非対称性を低減し、か
つ高品位な画像表示が可能なノーマリーブラックモード
型のツイステッドネマチック液晶表示素子を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、ツイステッドネマチック配向を安定に保持した高分
子液晶フィルムと、光学的に負の異方性を示すフィルム
との組み合わせからなる光学補償素子に関する。本発明
の第２は、前記の光学補償素子における高分子液晶フィ
ルムが、光学的に正の一軸性を示す高分子液晶層に、そ
のガラス転移温度以上の温度においてツイステッドネマ
チック配向を形成させた後、ガラス転移温度以下の温度
に冷却することによって当該配向をガラス固定化して得
られるフィルムである前記光学補償素子に関する。本発
明の第３は、２枚の偏光板の間に、駆動用液晶セルと、
前記光学補償素子を設けたノーマリーブラックモード型
ツィステッドネマチック液晶表示素子に関する。本発明
の第４は、駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶層の
屈折率異方性Δｎと当該液晶層の厚みｄとの積（Δｎｄ
値）が、２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあり、当該液
晶層のねじれ配向時のねじれ角が８０゜〜１００゜の範
囲にあり、光学補償素子を構成する高分子液晶フィルム
の屈折率異方性△ｎ1と当該フィルムの厚みｄ1との積
（△ｎ１ｄ1値）が、１５０〜６００ｎｍの範囲にあ
り、当該フィルムが保持しているツイステッドネマチッ
ク配向のねじれ角が８０゜〜１００゜の範囲にあって、
そのねじれ方向が駆動用液晶セルにおけるネマチック液
晶のねじれ配向方向と逆方向であり、しかも、光学補償
素子を構成する光学的に負の異方性を示すフィルムの膜
厚方向の複屈折△ｎ２とこのフィルムの厚みｄ２との積
（△ｎ２ｄ２値）が、−２０〜−３００ｎｍの範囲であ
る前記ノーマリーブラックモード型ツィステッドネマチ
ック液晶表示素子に関する。ここで、高分子液晶フィル
ムの屈折率異方性△ｎ1とは、当該フィルムを形成して
いる液晶材料の屈折率異方性を意味する。また、高分子
液晶フィルムの厚みとは、正味の厚みを意味し、当該フ
ィルムが支持基板等に支持されているばあいには、その
支持基板の厚みを含まない。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の光学補償素子は、ツイステッドネマチッ
ク配向を安定に保持した高分子液晶フィルムと、光学的
に負の異方性を示すフィルムとの組合せからなるが、そ
の高分子液晶フィルムは、光学的に正の一軸性を示す高
分子液晶を主成分とする液晶材料から調製することがで
きる。光学的に正の一軸性を示す高分子液晶は、以下の
ような特性を有することが望ましい。すなわち、ガラス
転移温度Ｔｇ以上に加熱してツイステッドネマチック配
向させた後に、Ｔｇ以下の温度に冷却してガラス固定化
するために、液晶の相系列で見た場合、ツイステッドネ
マチック相より低温域にスメクチック相等の高次の液晶
相や結晶相が存在せず、ガラス相を有していることが望
ましい。ちなみに、高次の液晶相や結晶相が存在して
も、ツイステッドネマチック相からの冷却時の温度勾配
を急にすれば、過冷却によりツイステッドネマチック相
をガラス固定化できる可能性もある。しかしながら、条
件によっては、一度得られたツイステッドネマチック配
向が、高次の相の発現によって破壊される恐れもある。
本発明に用いる液晶材料は、ツイステッドネマチック配
向を誘起するために光学活性基を含んでいることが必須
である。高分子液晶に光学活性基を有する低分子化合
物、高分子化合物を添加する場合、これら化合物自身は
上記の如き液晶性を呈するものでもよい。また自身は液
晶性を呈さないが、高分子液晶に添加して組成物とする
ことで、当該組成物として液晶性を呈することができる
低分子化合物や高分子化合物等も用いることができる。
液晶材料の主成分となる高分子液晶は、上記特性を有す
るものであれば特に制限されるものではなく、主鎖型お
よび側鎖型の高分子液晶等いずれでも使用することがで
きる。具体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリ
マー、あるいはポリアクリレート、ポリメタクリレー
ト、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶
ポリマーなどが挙げられる。なかでもツイステッドネマ
チック配向を形成する上で配向性が良く、合成も比較的
容易である液晶性ポリエステルが望ましい。ポリマーの
構成単位としては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオー
ル単位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香
族あるいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例
として挙げられる。また光学活性基を有する低分子化合
物や高分子化合物については、上述のように液晶材料と
して高分子液晶に添加して組成物とした際に、当該組成
物が液晶性を呈するものである限りにおいては、自身の
液晶性の有無は問わない。当該化合物としては、低分子
化合物にあっては光学活性基を有し、高分子液晶と相溶
するものであれば特に制限されるものではない。また、
光学活性基を有する高分子化合物としては、例えば、光
学活性基を有する構成単位を含む各種高分子を用いるこ
とができる。なかでも光学活性基を有する構成単位を含
む上記の如き液晶性ポリエステルが、相溶性、配向性等
の観点から望ましい。液晶材料における光学活性基の量
は、液晶材料に対して通常０．０１〜５０重量％、好ま
しくは０．０５〜４０重量％、さらに好ましくは０．１
〜３０重量％、最も好ましくは、０．２〜２０重量％の
範囲にある。そして、液晶材料の主成分が光学活性基を
有する高分子液晶である場合には、その高分子液晶にお
ける光学活性基の量は、高分子液晶の構成単位の全モル
数の、通常０．０１〜４０モル％、好ましくは０．１〜
３０モル％、さらに好ましくは０．２〜２０モル％、最
も好ましくは０．４〜１０モル％の範囲である。０．０
１モル％より少ない場合は、ネマチック液晶に十分なね
じれを与えることができない恐れがある。また４０モル
％より多い場合には、ねじれを誘起する性質が強すぎ、
所望とするツイスト角を得ることが困難となる恐れがあ
る。以上説明した液晶材料の主成分となる高分子液晶の
分子量は、各種溶媒中、例えばフェノール／テトラクロ
ロエタンの６０／４０（重量比）混合溶媒中、２５℃に
て測定した対数粘度が、通常０．０５〜３．０、好まし
くは０．０７〜２．０の範囲であることが望ましい。対
数粘度が０．０５よりも小さい場合、最終的に得られる
高分子液晶フィルム（光学補償フィルム）の機械的強度
が弱くなる恐れがある。また３．０より大きい場合に
は、溶融粘度が高すぎることにより配向性が低下し、均
一なフィルムを得るために長時間配向処理が必要にな
る、といった問題が生じ、プロセス上望ましくない影響
を与える可能性がある。また液晶材料の主成分となる高
分子液晶のガラス転移温度（Ｔｇ）も、高分子液晶フィ
ルムを形成する材料には重要であり、通常４０〜１８０
℃、好ましくは５０〜１５０℃、さらに好ましくは６０
〜１２０℃の範囲であることが望ましい。Ｔｇは、配向
に必要な温度および配向固定化した後の配向安定性に影
響を及ぼすものであり、上記範囲を外れた場合には、本
発明の光学補償フィルムを得ることができない恐れがあ
る。また高分子液晶フィルム自身の耐熱性を向上させる
ために、液晶材料中には上記の高分子液晶以外に、ツイ
ステッドネマチック相の発現を妨げない範囲において、
例えば、ビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート
等の架橋剤を添加することもできる。これら架橋剤を添
加することによりツイステッドネマチック相を発現させ
た状態で架橋させることもできる。さらに液晶材料中に
は、二色性色素、染料、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、ハードコート剤等の各種添加剤を本発明の効果を損
なわない範囲において適宜添加することもできる。

【０００６】本発明の高分子液晶フィルムは、上記の如
き液晶材料から得られる薄層に、熱処理を施すことによ
って所望のツイステッドネマチック配向を形成させ、し
かる後、薄層を構成する高分子液晶のＴｇ以下の温度、
より具体的には液晶転移点以下に冷却し、当該配向をガ
ラス固定化することにより得ることができる。ここで所
望のツイステッドネマチック配向を得るためには、少な
くとも一方が配向規制力を有する配向基板上で、液晶材
料の薄膜を形成させることが望ましい。具体的な態様と
しては、例えば、一枚の配向基板上に液晶材料の塗布膜
を得る方法が挙げられる。２枚の配向基板間で液晶材料
の薄層を得る方法や、一方が配向基板であり、他方が配
向規制力を有しない非配向基板である基板間で、液晶材
料の薄層を得ることもできるが、プロセス上のメリット
は少ない。液晶材料の塗布膜を得る際の配向基板は、液
晶分子の基板界面でのダイレクターを規定できるように
異方性を有しているものが望ましく、配向基板が、全く
液晶分子のダイレクターを規定できない場合には、所望
とするツイステッドネマチック配向を得ることができな
い恐れがある。使用可能な配向基板を例示すると、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケ
トン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタ
レート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリ
レート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプ
ロピレン、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂などのプラスチック基板、上記プラ
スチックの一軸延伸フィルム、表面にスリット状の溝を
付けたアルミニウム、鉄、銅などの金属基板、表面をス
リット状にエッチング加工したアルカリガラス、ホウ珪
酸ガラス、フリントガラスなどのガラス基板を挙げるこ
とができる。また、上記プラスチックフィルム基板にラ
ビング処理を施したラビングプラスチック基板、ラビン
グ処理を施したプラスチックフィルム、例えば、ラビン
グポリイミドフィルム、ラビングポリビニルアルコール
フィルムなどを積層させた各種基板、さらには、酸化珪
素の斜め蒸着膜を設けた各種基板なども配向基板として
用いることができる。上記各種の配向基板のなかでも好
適な配向基板としては、ラビングポリイミド膜を有する
各種基板、ラビングポリイミド基板、ラビングポリエー
テルエーテルケトン基板、ラビングポリエーテルケトン
基板、ラビングポリエーテルスルフォン基板、ラビング
ポリフェニレンサルファイド基板、ラビングポリエチレ
ンテレフタレート基板、ラビングポリエチレンナフタレ
ート基板、ラビングポリアリレート基板、ラビングセル
ロース系プラスチック基板を挙げることができる。

【０００７】液晶材料の塗膜作成は、液晶材料の溶融液
を、好ましくは液晶材料の溶液を、配向基板表面に塗布
することで行われる。液晶材料の溶媒は、これに溶解さ
せる液晶材料の種類により異なるが、通常は、トルエ
ン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレ
ン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等
のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−
ブチロラクトン等のエステル系、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
等のアミド系、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラク
ロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素
系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジア
セトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコー
ル系等を用いることができる。これらの溶媒は必要によ
り２種以上を適宜混合して使用することもできる。調製
する溶液の濃度は、溶質である高分子液晶等の分子量、
溶解性、さらには製造せんとする光学補償フィルム（高
分子液晶フィルム）の膜厚等により異なるため一概には
言えないが、通常１〜６０重量％、好ましくは３〜４０
重量％、さらに好ましくは７〜３０重量％である。液晶
材料の溶液には、塗布を容易にするために界面活性剤等
を加えても良い。界面活性剤としては、例えば、イミダ
ゾリン、第四級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサ
イド、ポリアミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポ
リオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一
級あるいは第二級アルコールエトキシレート、アルキル
フェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及
びそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫
酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換
芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるい
は芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界
面活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリル
アミノ酢酸ベタイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレ
ングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロ
アルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン
酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、
パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パー
フルオロアルキル基含有親水性基含有オリゴマー、パー
フルオロアルキル基含有親油基含有オリゴマー、パーフ
ルオロアルキル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤
などが使用可能である。界面活性剤の添加量は、界面活
性剤の種類や溶剤、あるいは塗布する配向基板にもよる
が、通常、液晶材料の重量に対する比率にして１０ｐｐ
ｍ〜１０％、好ましくは５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ま
しくは０．０１％〜１％の範囲である。液晶材料溶液の
配向基板への塗布には、例えば、ロールコート法、ダイ
コート法、バーコート法、グラビアロールコート法、ス
プレーコート法、ディップコート法、スピンコート法等
を採用することができる。塗布後は溶媒を除去するが、
溶媒除去条件は特に限定されず、溶媒がおおむね除去で
き、塗膜が流動したり、流れ落ちたりさえしなければよ
い。通常、室温での乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風
の吹き付けなどを利用して溶媒を除去することができ
る。

【０００８】溶媒除去後の塗膜には、必要な熱処理を施
してツイステッドネマチック配向を完成させる。通常、
ツイステッドネマチック配向におけるねじれ角は、フィ
ルム材料中に有する光学活性基の濃度によって調整でき
るが、高分子液晶の種類によっては、ツイステッドネマ
チック配向のねじれ角が熱処理条件等によって異なるこ
とがある。このような液晶材料を用いた場合には、所望
のねじれ角を得るために熱処理条件を適宜制御すること
が好ましい。例えば、塗膜を形成している液晶材料の如
何によっては、これに所望のねじれ角のツイステッドネ
マチック配向を行わせるためには、比較的低温度での熱
処理を必要とするが、低い温度では液晶材料の粘性が高
いために、所望の配向を得るのに長時間を要する場合が
ある。このような液晶材料の場合には、一旦高温度で熱
処理を行い、モノドメインな配向を得た後に、所望のね
じれ角のツイステッドネマチック配向が形成される温度
まで、に段階的または連続的に徐冷する方法が有効であ
る。以上のように本発明の高分子液晶フィルムを得るに
は、用いる液晶材料の特性に応じて熱処理条件を決める
ことが必要であり、使用した液晶材料の主成分となる高
分子液晶のガラス転移温度以上の温度で熱処理すること
が望ましい。熱処理温度としては、５０〜３００℃、好
ましくは１００〜２６０℃の範囲が、熱処理時間として
は、１０秒〜２時間、好ましくは２０秒〜１時間の範囲
が一般に採用されるが、これらはあくまでも例示であ
り、本発明を何ら制限するものではない。なお、塗膜の
熱処理に際しては、磁場や電場を利用することもでき
る。

【０００９】上記の熱処理によって塗膜の液晶層に形成
されたツイステッドネマチック配向は、液晶層の主成分
である高分子液晶の液晶転移点以下の温度に、塗膜を冷
却することにより、配向の均一性を全く損なわずにガラ
ス固定化される。一般的にネマチック相より低温部にス
メクチック層や結晶層を持った高分子液晶を液晶材料の
主成分として用いた場合、液晶状態におけるネマチック
配向は冷却することによって壊れてしまう恐れがある。
しかし、塗膜を形成する液晶材料の主成分となる高分子
液晶として、ネマチック相を示す温度領域より下の温度
においてスメクチック相や結晶相を全く有さず、潜在的
に結晶相やスメクチック相を有していても冷却時には当
該相が発現しない特性を有し、かつ光学補償フィルムと
しての使用温度範囲において流動性がなく外場や外力を
加えても配向に乱れが生じ得ない、といった特性を有す
る高分子液晶を使用すれば、スメクチック相や結晶相へ
の相転移による配向破壊は起こらずに、完全なモノドメ
インなツイステッドネマチック配向をガラス固定化する
ことができる。ガラス固定化する際の冷却温度は、液晶
転移点以下の温度であれば特に制限されるものではな
い。例えば、液晶転移点より１０℃低い温度に冷却する
ことにより、均一なツイステッドネマチック配向をガラ
ス固定化することができる。冷却方法は、特に制限はな
く、熱処理における加熱雰囲気中から液晶転移点以下の
雰囲気中、例えば室温中にさらすだけでガラス固定化す
ることができる。また生産の効率を高めるために、空
冷、水冷などの強制冷却や徐冷等を行ってもよい。ただ
し高分子液晶の種類や組成比によっては、冷却速度によ
って得られるねじれ角が若干異なることがある。このよ
うな高分子液晶を使用し、厳密にねじれ角を制御する必
要が生じた際には、冷却操作も適宜冷却条件を考慮して
行うことが望ましい。

【００１０】以上のような方法で配向基板上に形成され
た塗膜、すなわち、ツイステッドネマチック配向を保持
し、これらがガラス固定化された高分子液晶フィルム
は、その調製に用いた配向基板が光学的に等方で、かつ
可視光波長域において透明であれば、配向基板から剥離
することなく、そのまま本発明の高分子液晶フィルムと
して使用できる。しかし、薄膜形成に使用した配向基板
が、光学的に異方性である場合や可視光波長域で不透明
である場合であって、塗膜が自己支持性を備えている場
合には、塗膜を配向基板から剥離して高分子液晶フィル
ムとすることができる。また、塗膜の自己支持性が不充
分である場合には、配向基板上の塗膜を光学的に等方
で、かつ可視光波長域において透明な基板（以下、これ
を第２の基板と呼ぶ）に転写し、これを本発明の光学補
償フィルムとして使用することも可能である。転写の手
法には、液晶層の表面に接着剤を塗布して第２の基板に
貼り合わせ、接着剤の硬化後、配向基板を液晶層から剥
離させて、液晶層を第２の基板に転写する方法が採用で
きる。第２の基板としては、例えば、フジタック（富士
写真フィルム社製）、コニカタック（コニカ社製）、Ｔ
ＰＸフィルム（三井化学社製）、アートンフィルム（日
本合成ゴム社製）、ゼオネックスフィルム（日本ゼオン
社製）、アクリプレンフィルム（三菱レーヨン社製）等
を好適に使用できる外、ガラス基板等も使用可能であ
る。また、別法として、駆動用液晶セルを構成するガラ
ス基板等に、上記の液晶層を直接転写することもでき、
さらには後述する光学的に負の異方性を示すフィルム
に、上記の液晶層を転写することもできる。

【００１１】上記の如くして得られる本発明の高分子液
晶フィルムは、その屈折率異方性（厳密には、当該フィ
ルムを形成している液晶材料の屈折率異方性、以下同
じ）△ｎ１と、当該フィルムの厚みｄ１との積（△ｎ１
ｄ１値）が、通常２００ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは
３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。ここで、フィル
ムの厚みとは、高分子液晶フィルムの正味の厚みを意味
し、フイルムが第２の基板などに積層されている場合に
は、第２の基板の厚みを含まない。△ｎ１ｄ１値が６０
０ｎｍより大きい場合には、当該フィルムを各種ＬＣＤ
に付設した際に、不必要な着色が多く見られる可能性が
あり、△ｎ１ｄ１値が２００ｎｍより小さい場合には、
正面の輝度やコントラストの低下を生じる恐れがある。
本発明の高分子液晶フィルムは、そのねじれ角が絶対値
として通常４０゜〜１２０゜、好ましくは８０゜〜１０
０゜の範囲にある。ねじれ角が上記範囲を外れた場合
は、各種ＬＣＤに当該フィルムを付設した際に正面コン
トラストが低下する恐れがある。このねじれ角は、上述
した光学活性基の含有量を調整することにより、適宜所
望値に設定することができる。また、光学活性基の種類
によって右ねじれ、左ねじれのどちらのツイステッドネ
マチック配向でも形成することができる。本発明の高分
子液晶フィルムを後述するＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに組み込
むにあっては、当該フィルムのねじれ角の方向は、ＬＣ
Ｄを構成する駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶の
ねじれ方向と逆方向であることが望ましい。

【００１２】上記した高分子液晶フィルムと共に本発明
の光学補償素子を構成するところの、光学的に負の異方
性を示すフィルムには、文字とおり光学的に負の異方性
を示すフィルムであれば、種類を問わず使用可能であ
る。例えば、負の一軸性フィルム、負の二軸性フィルム
等のようにフィルム膜厚方向に複屈折（△ｎ２）を有す
るものであればよい。より具体的には、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリ
ケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリス
ルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ
アセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アク
リル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セ
ルロース、トリアセチルセルロースおよびその部分鹸化
物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなるプラスチ
ックフィルムや、ディスコティック液晶などの円盤状化
合物からなるフィルム等を本発明に用いることができ
る。本発明の光学的に負の異方性を示すフィルムは、フ
ィルム膜厚方向の複屈折△ｎ２とフィルム厚みｄ２との
積（△ｎ２ｄ２値）に関して特別な制限がない。しか
し、当該フィルムをＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに組み込む場合
は、△ｎ２ｄ２値が通常−２０〜−３００ｎｍ、好まし
くは−３０〜−２５０ｎｍの範囲であることが望まし
い。

【００１３】本発明の光学補償素子は、以上説明した高
分子液晶フィルムと、光学的に負の異方性を示すフィル
ムとから構成されるものであり、当該素子を各種ＬＣＤ
に組み込むことによって、当該ＬＣＤの視野角特性を向
上させることができる。なかでも本発明の光学補償素子
を駆動用液晶セルと偏光板との間に配置したノーマリー
ブラックモード型のツイステッドネマチック液晶表示素
子（以下、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤと称す。）は、当該ＬＣ
Ｄのコントラスト特性を損ねることなく、中間調表示時
の左右非対称性を低減し、かつ高品位な画像表示を可能
とすることができる。

【００１４】本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、２枚の偏
光板の間に、上記した高分子液晶フィルムおよび光学的
に負の異方性を示すフィルムからなる光学補償素子と、
駆動用液晶セルとが設けられている。この場合、一方の
偏光板と駆動用液晶セルとの間に、高分子液晶フィルム
を設け、光学的に負の異方性を示すフィルムを、他方の
偏光板と駆動用液晶セルとの間に設けることもできる。
また、上記２つのフィルムを重ね、２枚の偏光板の一方
と駆動用液晶セルとの間に設けることも可能である。そ
して、２枚のフィルムを重ねて設置するに当っては、駆
動用液晶セル側に位置するフィルムは、高分子液晶フィ
ルムであっても、光学的に負の異方性を示すフィルムで
あってもよい。しかし、本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに
あっては、駆動用液晶セルの一方の側に設置された高分
子液晶フィルムと、駆動用液晶セルとが、次のような配
置条件を満たしていることが望ましい。すなわち、高分
子液晶フィルムが設置される側の駆動用液晶セル界面の
ラビング方向（さらに詳しくは、セルを構成するガラス
基板のラビング方向）と、光学補償フィルム（液晶層）
を形成している液晶分子の遅相軸とが成す角度が、７０
〜１１０゜、好ましくは７５〜１０５゜、さらに好まし
くは８０〜１００゜であるか、あるいは−２０〜２０
゜、好ましくは−１５〜１５゜、さらに好ましくは−１
０〜１０゜となるように、光学補償フィルムを配置する
ことが望ましい。本発明で使用される２枚の偏光板は、
通常、当該分野において用いることができるものであれ
ば特に制限されるものではない。例えば、一軸延伸ポリ
ビニルアルコールフィルムに、偏光度の高いヨウ素分子
を一定方向に配列してなるハロゲン偏光フィルムや、直
接染料で染色したポリビニルアルコールフィルム等を、
適当な２枚の保護フィルムで挟んだ積層フィルムが、本
発明の液晶表示素子における偏光板として使用すること
ができる。また、本発明の液晶表示素子においては、通
常のＴＮ−ＬＣＤと同様に、２枚の偏光板の透過軸が互
いに直交または平行になるように配置することができ
る。２枚の偏光板の透過軸が互いに直交するように配置
する場合には、偏光板の透過軸と偏光板に近い側の駆動
用液晶セルのラビング方向とが、直交、平行または４５
度の角度をなすように配置することが望ましい。従っ
て、本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤにおいては、２枚の偏
光板の透過軸の成す角が通常７０〜１１０゜、好ましく
は７５〜１０５゜、さらに好ましくは８０〜１００゜の
範囲にあり、かつ偏光板の透過軸と偏光板に近い側の駆
動用液晶セルのラビング方向が成す角度が、７０〜１１
０゜、好ましくは７５〜１０５゜、さらに好ましくは８
０〜１００゜の範囲にあるか、あるいは−１０〜２０
゜、好ましくは−５〜１５゜、さらに好ましくは０〜１
０゜の範囲にあるよう配置することが望ましい。本発明
のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、上記した構成要素を以上説明
した配置条件を満足するように、そのまま積み重ねるこ
とによって機能しうるが、各層間を必要に応じ粘着剤や
接着剤等で貼り合わせて使用することもできる。また本
発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤには、その特性をさらに向上
させるために、必要に応じて位相差フィルム、光拡散
層、カラーフィルター等を付設することもできる。前記
の位相差フィルムとしては、一般的にポリカーボネー
ト、ポリメタクリレート等を挙げることができ、光学的
異方性を発現するものであれば特に限定されるものでは
ない。また前記光拡散層とは、入射光を等方的あるいは
異方的に拡散させる性質を有するものであれば特に限定
されるものではない。カラーフィルターの付設は、色純
度の高いマルチカラー又はフルカラー表示を可能にす
る。

【００１５】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 （実施例１（光学補償素子１の製造））テレフタル酸５
０ｍｍｏｌ、２，６−ナフタレンジカルボン酸５０ｍｍ
ｏｌ、メチルヒドロキノンジアセテート４０ｍｍｏｌ、
カテコールジアセテート６２ｍｍｏｌ、およびＮ−メチ
ルイミダゾール６０ｍｇを用いて窒素雰囲気下、２７０
℃で１２時間重合を行った。次に得られた反応生成物を
テトラクロロエタンに溶解したのち、メタノールで再沈
殿を行って精製し、液晶性ポリエステル１４．７ｇを得
た。この液晶性ポリエステルの対数粘度は０．１７、液
晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温
度は２５０℃以上、ガラス転移点は１１５℃であった
（ポリマー１）。ビフェニルジカルボニルクロリド９０
ｍｍｏｌ、テレフタロイルクロリド１０ｍｍｏｌ、２
Ｒ，３Ｒ−ジメトキシブタンジオール１０５ｍｍｏｌを
ジクロロメタン中で室温にて２０時間反応させ、反応液
をメタノール中に投入し再沈殿させることにより液晶性
ポリエステル１２．３ｇを得た（ポリマー２）。ポリマ
ー２の対数粘度は０．１１、室温でキラルスメクチック
相を示し、アイソトロピック転移温度は４０〜５０℃の
間であった。またＴｇは室温付近と思われ、ＤＳＣによ
る測定では観測できなかった。ポリマー１の１９．３ｇ
とポリマー２の０．７ｇを８０ｇのフェノール／テトラ
クロロエタン混合溶媒（６／４重量比）に溶解させ溶液
を調製した。この溶液を、レーヨン布にてラビング処理
したポリイミドフィルム（デュポン社製、商品名カプト
ン）上に、バーコート法により塗布し、乾燥し、２４０
℃で３０分熱処理したのち、室温下で冷却・固定化し、
平均実膜厚２．３４μｍの均一に配向した液晶フィルム
を得た（サンプル１）。実膜厚は触針式膜厚計をもちい
て測定した。次いでアッベ屈折計（アタゴ社製Ｔｙｐｅ
−４）のプリズム面に、サンプル１のポリイミド基板が
接するように配置してサンプル１の液晶の屈折率を測定
した。サンプル１の液晶フィルムにおける基板界面側が
空気界面側より下になるように配置した場合、フィルム
面内の屈折率には異方性があり、ラビング方向に垂直な
面内の屈折率は１．５５、平行な面内の屈折率は１．７
５、膜厚方向の屈折率は試料の方向によらず１．５５で
一定であった。このことから基板側では、棒状の液晶分
子が基板に対して、かつラビング方向に平行に平面配向
しており、液晶のｎｏ、ｎｅはそれぞれ１．５５、１．
７５であることが分かった。次に屈折率計のプリズム面
に液晶フィルムの空気界面側が接するように配置した場
合、面内の屈折率はラビング方向に平行な方向が１．５
５、垂直な方向が１．７５になり、膜厚方向の屈折率は
試料の方向によらず１．５５で一定であった。このこと
から、ポリマー分子は基板界面、空気界面ともおおかた
ホモジニアス配向しており、かつ基板界面側と空気界面
側では棒状の液晶分子がフィルム面内でほぼ９０度ねじ
れている様子が確認された。サンプル１は、不透明かつ
光学的に異方性のあるポリイミドフィルムを含んでいる
ことから、サンプル１の空気界面側にＵＶ硬化型接着剤
（ＵＶ−３４００、東亞合成社製）を約５μｍの厚みに
塗布し、この上に表１に示した３種類の透明基板をそれ
ぞれラミネートし、約６００ｍＪのＵＶ照射により該接
着剤を硬化させ（透明基板／接着剤／液晶フィルム／ポ
リイミドフィルム）、次いでポリイミドフィルムを剥離
することにより、液晶フィルムを各透明基板上に転写
し、３種類の補償フィルムを得た。得られた補償フィル
ムの偏光解析を行い、液晶フィルムの△ｎ１ｄ１とツイ
スト角を測定したところ、４７０ｎｍ、−９０°（右ね
じれ）であることが確認できた。

【００１６】

【表１】

【００１７】（実施例２）液晶材料としてMerck社製ZLI
-4792を用い、セルギャップ４．８μm、Δｎｄ＝４７０
ｎｍ、ツイスト角９０°（左ねじれ）、プレチルト角２
°のＴＮセルを作製した。当該セルに実施例１で得られ
た補償素子２を、図１に示すように配置した。液晶セル
に３００Ｈｚの矩形波を印加し、黒表示を０Ｖ、白表示
を６Ｖとし、正面での透過率が８等分されるように駆動
電圧を設定した。浜松ホトニクス社製ＦＦＰ光学系ＤＶ
Ｓ−３０００を用いて液晶セルの全方位の透過率測定を
行い、当該液晶セルの階調特性の視野角依存性を求め
た。得られた左右視角の階調特性を図２に示した。 （実施例３）補償素子として実施例１で得られた補償素
子３を用いた以外は実施例２と同様にして評価を行っ
た。結果を図３に示した。 （実施例４）補償素子として実施例１で得られた補償素
子１とポリアミドフィルム（Δｎ２ｄ２＝−１５０ｎ
ｍ）を用いて図４に示すように配置し、実施例２と同様
に評価を行った。結果を図５に示した。 （比較例１）補償素子として実施例１で得られた補償素
子１を用いた以外は、実施例２と同様に評価を行った。
結果を図６に示した。 （比較例２）補償素子として実施例１で得られた補償素
子１と変成ポリカーボネイトフィルム２枚（Δｎ２ｄ２
＝−４００ｎｍ）を用い、図７に示すように配置し、実
施例２と同様に評価を行った。結果を図８に示した。以
上、本発明の実施例について説明したが、いずれも各比
較例に比べて、コントラスト特性を損ねることなく、表
２に示す如く、中間調表示時の左右の非対称性を低減で
きることが判明した。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明の光学補償素子は、ツイステッド
ネマチック配向をガラス固定化によって当該配向を固定
化したものであり、各種液晶表示素子への応用が期待で
きるものである。なかでも本発明の光学補償素子を、駆
動用液晶セルと上側または下側偏光板との間に備えたＮ
Ｂ−ＴＮ−ＬＣＤは、コントラスト特性を損ねることな
く、中間調表示時の左右非対称性を低減し、かつ高品位
な画像表示が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２における各構成要素の配置図を示す。

【図２】実施例２における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図３】実施例３における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図４】実施例４における各構成要素の配置図を示す。

【図５】実施例４における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図６】比較例１における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図７】比較例２における各構成要素の配置図を示す。

【図８】比較例２における階調の視角（左右）特性を示
す。

【符号の説明】

１，１’：偏光板 ２ ：駆動セル ３ ：補償フィルム ４，４’：光学的に負の異方性を持つフィルム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツイステッドネマチック配向を保持した
   高分子液晶フィルムと、光学的に負の異方性を示すフィ
   ルムとの組合せからなる光学補償素子。
2. 【請求項２】 前記の高分子液晶フィルムが、光学的に
   正の一軸性を示す高分子液晶層に、そのガラス転移温度
   以上の温度においてツイステッドネマチック配向を形成
   させた後、ガラス転移温度以下の温度に冷却することに
   よって当該配向をガラス固定化して得られるフィルムで
   ある請求項１記載の光学補償素子。
3. 【請求項３】 ２枚の偏光板の間に、駆動用液晶セル
   と、請求項１または２記載の光学補償素子を設けたノー
   マリーブラックモード型ツィステッドネマチック液晶表
   示素子。
4. 【請求項４】 駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶
   層の屈折率異方性Δｎと当該液晶層の厚みｄとの積（Δ
   ｎｄ値）が、２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあり、当
   該液晶層のねじれ配向時のねじれ角が８０゜〜１００゜
   の範囲にあり、光学補償素子を構成する高分子液晶フィ
   ルムの屈折率異方性△ｎ1と当該フィルムの厚みｄ1との
   積（△ｎ１ｄ1値）が、１５０〜６００ｎｍの範囲にあ
   り、当該フィルムが保持しているツイステッドネマチッ
   ク配向のねじれ角が８０゜〜１００゜の範囲であり、そ
   のねじれ方向が駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶
   のねじれ配向方向と逆方向であり、しかも、光学補償素
   子を構成する光学的に負の異方性を示すフィルムの膜厚
   方向の複屈折△ｎ２とフィルムの厚みｄ２との積（△ｎ
   ２ｄ２値）が、−２０〜−３００ｎｍの範囲である請求
   項３に記載のノーマリーブラックモード型ツィステッド
   ネマチック液晶表示素子。