JP2002311243A - 積層位相差板、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】垂直配向型液晶セルの視野角を改善できる薄く
て量産性に優れる位相差板を得ること。 【解決手段】選択反射の波長域が３５０nm以下であるコ
レステリック液晶の配向固化層からなる厚さ２０μm以
下の位相差層Ａ、又は波長４００nmの光の透過率が８０
％以上であるポリイミドからなる厚さ５０μm以下の位
相差層Ｂの少なくとも一方と、棒状液晶性化合物の配向
固化層からなる厚さ２０μm以下の位相差層Ｃとの積層
体からなる積層位相差板、その積層位相差板と偏光フィ
ルムの積層体からなる偏光板及び前記の積層位相差板又
は偏光板を垂直配向型液晶セルの少なくとも片側に配置
してなる液晶表示装置。 【効果】コーティング方式で製造効率よく形成できてフ
ィルムの積層処理が不要であり、薄さに優れる高品質な
積層位相差板を量産性よく得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、垂直配向型液晶表示装置
の視野角特性の改善に好適な積層位相差板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶分子がセル基板に対し略垂直
に配向してなる垂直配向（ＶＡ）型の液晶セルの光学特
性を補償し、視野角特性を改善するための位相差板とし
ては、正の複屈折異方性を有する位相差フィルムと負の
複屈折異方性を有する位相差フィルムの２枚を積層した
ものが知られていた（特許第３０２７８０５号明細書、
特開平１０−１５３８０２号公報、特開平１１−９５２
０８号公報）。しかしながら２枚のフィルムの積層で嵩
高くなると共に、厚さ精度の高いフィルムを要してその
量産性に乏しく、かつ積層に伴う作業誤差等で歩留りに
乏しい問題点などがあった。

【０００３】

【発明の技術的課題】本発明は、垂直配向型液晶セルの
視野角を改善できる薄くて量産性に優れる位相差板を得
ることを目的とする。

【０００４】

【課題の解決手段】本発明は、選択反射の波長域が３５
０nm以下であるコレステリック液晶の配向固化層からな
る厚さ２０μm以下の位相差層Ａ、又は波長４００nmの
光の透過率が８０％以上であるポリイミドからなる厚さ
５０μm以下の位相差層Ｂの少なくとも一方と、棒状液
晶性化合物の配向固化層からなる厚さ２０μm以下の位
相差層Ｃとの積層体からなることを特徴とする積層位相
差板、及びその積層位相差板と偏光フィルムの積層体か
らなることを特徴とする偏光板、並びに前記の積層位相
差板又は偏光板を垂直配向型液晶セルの少なくとも片側
に配置してなることを特徴とする液晶表示装置を提供す
るものである。

【０００５】

【発明の効果】本発明によれば、液晶等の位相差層形成
素材をコーティングする方式にて製造効率よく形成でき
てフィルムの積層処理が不要であり、薄さに優れる高品
質な積層位相差板を量産性よく得ることができ、それを
用いて垂直配向型液晶セルの視野角を高度に改善するこ
とができる。

【０００６】

【発明の実施形態】本発明による積層位相差板は、選択
反射の波長域が３５０nm以下であるコレステリック液晶
の配向固化層からなる厚さ２０μm以下の位相差層Ａ、
又は波長４００nmの光の透過率が８０％以上であるポリ
イミドからなる厚さ５０μm以下の位相差層Ｂの少なく
とも一方と、棒状液晶性化合物の配向固化層からなる厚
さ２０μm以下の位相差層Ｃとの積層体からなる。

【０００７】位相差層Ａは、選択反射の波長域が３５０
nm以下のコレステリック液晶を配向させ、その配向状態
を固定した固化層として形成される。また位相差層Ａの
厚さは、薄型化を目的に２０μm以下、就中０．１〜１
５μm、特に０．５〜１０μmとされる。選択反射の波長
域が３５０nm以下のコレステリック液晶の使用は、可視
光域の光を選択反射させないで透過させることにより明
るい表示を実現することを目的とする。

【０００８】すなわちコレステリック液晶は、その螺旋
配向状態に基づいて平均屈折率をｎc、螺旋ピッチをＰ
としたとき、螺旋軸に平行に入射した波長ｎc・Ｐの光
を中心波長としてその近傍の波長光の一部を左右一方の
円偏光として選択的に反射する特性を示す。従ってその
選択反射光域が可視光域に現れると表示に利用できる光
が減少して不利となるため、その防止を目的とする。

【０００９】コレステリック液晶としては、例えば特開
平３−６７２１９号公報や特開平３−１４０９２１号公
報、特開平５−６１０３９号公報や特開平６−１８６５
３４号公報、特開平９−１３３８１０号公報などに記載
された、前記の選択反射特性を示す適宜なものを用いう
る。配向固化層の安定性等の点より好ましく用いうるも
のは、例えばコレステリック液晶ポリマーやカイラル剤
配合のネマチック液晶ポリマー、光や熱等による重合処
理で斯かる液晶ポリマーを形成する化合物などからなる
コレステリック液晶層を形成しうるものである。

【００１０】位相差層Ｂは、波長４００nmの光の透過率
が８０％以上であるポリイミドからなる層として形成さ
れる。また位相差層Ｂの厚さは、薄型化を目的に５０μ
m以下、就中１〜３０μm、特に２〜１５μmとされる。
波長４００nmの光の透過率が８０％以上であるポリイミ
ドの使用は、黄色化等の着色で表示特性が変質すること
の防止を目的とする。ポリイミドとしては例えば特開平
２−１４３６５号公報や特表平８−５１１８１２号公報
などに記載された、前記の光透過率を示す適宜なものを
用いうる。

【００１１】位相差層Ｃは、棒状液晶性化合物を配向さ
せ、その配向状態を固定した固化層として形成される。
また位相差層Ｃの厚さは、薄型化を目的に２０μm以
下、就中０．１〜１５μm、特に０．５〜１０μmとされ
る。位相差層Ｃを形成する棒状液晶性化合物の配向状態
は、最適な光学補償の関係となるように決定される。ち
なみにその配向状態の例としてはホモジニアス配向やホ
メオトロピック配向、ハイブリッド配向やカイラルネマ
ティック配向などがあげられる。

【００１２】棒状液晶性化合物としては、例えば日本化
学会編、季刊化学総説第２２巻、液晶の化学(1994年)、
第４章、第７章及び第１１章、並びに日本学術振興会第
１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、第３章に
記載されたものなどがあげられる。棒状液晶性化合物に
は金属錯体も含まれる。就中アゾメチン類やアゾキシ
類、シアノビフェニル類やシアノフェニルエステル類、
安息香酸エステル類や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やシア
ノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニル
ピリミジン類やフェニルジオキサン類、トラン類やアル
ケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類などが好ましく
用いられる。

【００１３】前記した棒状液晶性化合物の具体例として
は下記のものなどがあげられる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】用いる棒状液晶性化合物は、その複屈折率
が０．００１〜０．７であることが好ましく、また重合
性基を有して重合ないし架橋反応により配向状態を固定
できるものが好ましい。その重合ないし架橋反応で棒状
液晶性化合物が液晶性を喪失しても配向状態を固定する
ことで位相差層として機能する。また棒状液晶性化合物
は、予め重合した液晶ポリマーとして用いることもでき
る。

【００１９】前記した重合性基としては下記のものなど
があげられる。 就中、重合性基としては重合性の不飽和基やエポキシ基
やアジリジニル基が好ましく、特にエチレン性不飽和基
が好ましい。

【００２０】積層位相差板を形成する上記した位相差層
のＡ、Ｂ、Ｃは、透明な支持基材上にコーティング方式
にて重ね塗りする方法などにより形成することができ
る。コーティング処理には例えばグラビア方式やダイ方
式、ディッピング方式などの適宜な方式を採ることがで
きる。また積層に際しては別の支持基材上に設けたコー
ティング液層又はコーティング膜を転写する方式なども
採ることができる。

【００２１】前記の支持基材にはポリマーからなるフィ
ルムなどの適宜なものを用いうる。積層位相差板は、そ
の支持基材と一体化したものであってもよいし、支持基
材を有しない状態のものであってもよい。支持基材との
一体化物とする場合には例えばトリアセチルセルロース
フィルムの如く複屈折が可及的に小さい支持基材が好ま
しく用いられる。なお前記した支持基材を有しない状態
のものは、例えば支持基材上に離型剤による処理面を設
けてその上に積層位相差板を形成する位相差層を設けた
後、離型剤による処理面を介して支持基材を分離する方
法などにより得ることができる。

【００２２】前記において液晶からなる位相差層Ａ、Ｃ
を形成する場合には液晶を配向させるための手段が採ら
れる。その配向手段については特に限定はなく、液晶化
合物を配向させうる適宜な手段を採ることができる。ち
なみにその例としてはポリマー等の有機化合物からなる
ラビング処理膜や無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログ
ルーブを有する膜、あるいはω一トリコサン酸やジオク
タデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸
メチルの如き有機化合物のラングミュア・ブロジェット
法によるＬＢ膜を累積させた膜などからなる配向膜を設
け、その配向膜上に液晶をコーティングして配向させる
方式があげられる。

【００２３】また延伸フィルム上に液晶をコーティング
して配向させる方式（特開平３−９３２５号公報）、電
場や磁場等の印加下に液晶を配向させる方式などもあげ
られる。前記したラビング処理膜では、積層位相差板を
形成する先行の位相差層の表面をラビング処理してそれ
を配向膜とする位相差層兼用方式も採ることができる。
また光照射により配向機能が生じる配向膜による方式な
ども採ることができる。液晶の配向状態は、可及的に均
一であることが好ましく、またその配向状態で固定され
た固化層であることが好ましい。

【００２４】積層位相差板は、位相差層Ａ又は位相差層
Ｂの少なくとも一方と、位相差層Ｃとを積層することに
より形成することができる。その積層順序については特
に限定はない。位相差層Ｃは、従来の正の複屈折異方性
を有する位相差フィルムに相当し、位相差層のＡとＢは
従来の負の複屈折異方性を有する位相差フィルムに相当
する。従って位相差層のＡとＢは、その少なくとも一方
が積層され、ＡとＢの両方を積層してもよい。

【００２５】垂直配向型液晶セルの光学特性を高度に補
償して視野角に優れる液晶表示装置を得る点より好まし
く用いうる積層位相差板は、面内における遅相軸の屈折
率をｎx、進相軸の屈折率をｎy、厚さ方向の屈折率をｎ
z、層厚をｄ、Ｒ＝（ｎx−ｎy）×ｄ、Ｑ＝｛（ｎx＋ｎ
y）／２−ｎz｝×ｄとしたとき（以下同じ）、波長５９
０nmの光に基づいて、Ｒが０〜２０nm、就中１５nm以
下、特に１〜１０nmであり、かつＱが３０〜５００nm、
就中５０〜４００nm、特に７０〜３５０nmである位相差
層Ａ又は／及び位相差層Ｂと、Ｒが２０〜４００nm、就
中３０〜３５０nm、特に５０〜３００nmである位相差層
Ｃを積層したものである。

【００２６】積層位相差板は、偏光フィルムとの積層体
からなる偏光板として実用に供することもできる。偏光
フィルムとしては、例えばポリビニルアルコールや部分
ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体部分ケン化物の如き親水性ポリマーからな
るフィルムにヨウ素及び／又はアゾ系やアントラキノン
系、テトラジン系等の二色性染料などからなる二色性物
質を吸着させて延伸配向処理したものなどの従来に準じ
た適宜なものを用いることができ、特に限定はない。ま
た偏光フィルムは、その片側又は両側に透明フィルム等
からなる透明保護層を有するものであってもよい。その
場合、その透明保護層は、薄型化等を目的に本発明によ
る積層位相差板に兼ねさせることもできる。

【００２７】積層位相差板と偏光フィルムは、分離状態
にあってもよいが光学軸のズレ防止やゴミ等の異物の侵
入防止などの点より固着処理されていることが好まし
い。その固着積層には例えば透明接着層を介した接着方
式などの適宜な方式を適用することができる。その接着
剤等の種類について特に限定はなく、構成部材の光学特
性の変化防止などの点より接着処理時の硬化や乾燥の際
に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の
硬化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。斯かる
点よりは親水性ポリマー系接着剤や粘着層が好ましく用
いうる。

【００２８】ちなみに前記粘着層の形成には、例えばア
クリル系重合体やシリコーン系ポリマー、ポリエステル
やポリウレタン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜な
ポリマーを用いてなる透明粘着剤を用いることができ
る。就中、光学的透明性や粘着特性、耐候性などの点よ
りアクリル系粘着剤が好ましい。なお粘着層は、液晶セ
ル等の被着体への接着を目的に偏光板の片面又は両面に
必要に応じて設けることもできる。その場合、粘着層が
表面に露出するときにはそれを実用に供するまでの間、
セパレータ等を仮着して粘着層表面の汚染等を防止する
ことが好ましい。

【００２９】偏光板は、その片側又は両側に上記の透明
保護層に準じた耐水性等の各種目的の保護層や表面反射
の防止等を目的とした反射防止層又は／及び防眩処理層
などの適宜な機能層を有するものとして形成することも
できる。その反射防止層は、例えばフッ素系ポリマーの
コート層や多層金属蒸着膜等の光干渉性の膜などとして
適宜に形成することができる。また防眩処理層も例えば
微粒子含有の樹脂塗工層やエンボス加工、サンドブラス
ト加工やエッチング加工等の適宜な方式で表面に微細凹
凸構造を付与するなどにより表面反射光が拡散する適宜
な方式で形成することができる。

【００３０】なお前記の微粒子には、例えば平均粒径が
０．５〜２０μmのシリカや酸化カルシウム、アルミナ
やチタニア、ジルコニアや酸化錫、酸化インジウムや酸
化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある
無機系微粒子や、ポリメチルメタクリレートやポリウレ
タの如き適宜なポリマーからなる架橋又は未架橋の有機
系微粒子などの適宜なものを１種又は２種以上用いう
る。また上記した接着層ないし粘着層は、斯かる微粒子
を含有して光拡散性を示すものであってもよい。

【００３１】本発明による積層位相差板や偏光板は、例
えば液晶表示装置の形成などの適宜な目的に用いること
ができ、特に垂直配向型液晶セルの光学補償に好ましく
用いることができる。斯かる液晶表示装置は、垂直配向
型液晶セルの片側又は両側に当該積層位相差板又は当該
偏光板を配置することにより形成することができる。液
晶表示装置の形成に際しては必要に応じ光拡散板、バッ
クライト、集光シート、反射板等などの適宜な光学素子
を適宜に配置することができる。

【００３２】

【実施例】実施例１ 厚さ５０μmのトリアセチルセルロースフィルム（富士
写真フィルム社製、Ｔ−５０ＳＨ、以下同じ）の上に、
ポリビニルアルコール（日本合成化学社製、ＮＨ−１
８、以下同じ）の１wt％水溶液を塗布し９０℃で乾燥さ
せて厚さ約０．０１μmの皮膜を形成しその表面をラビ
ング処理して配向膜を形成した後、その上に下記の式で
表される反応性の棒状ネマチック液晶と光重合開始剤の
混合物を約２μmの厚さでコーティングし９０℃で１分
間熱処理したのち紫外線を照射して架橋させ、Ｒが１５
０nmの位相差層Ｃ１を形成した。

【００３３】次に前記位相差層Ｃ１表面に前記に準じて
ラビング膜からなる配向膜を形成してその上に前記の棒
状ネマチック液晶に光重合開始剤と、下記の式で表され
るカイラル構造を有する反応性モノマーを選択反射波長
が３００nmとなるように添加し、その混合物を厚さが３
μmとなるようにコーティングして９０℃で１分間熱処
理した後、紫外線を照射して架橋させ、Ｒが２nmでＱが
２００nmの位相差層Ａ１を形成して、総厚が約５５μm
の積層位相差板を得た。なお上記においてＲとＱは、自
動複屈折計（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ）にて波長
５９０nmの光で測定した（以下同じ）。

【００３４】実施例２ 厚さ５０μmのトリアセチルセルロースフィルムの上
に、下記の式で表されるポリイミドの１０wt％溶液を５
μmの厚さでコーティングし、波長４００nmの光の透過
率が８５%であり、Ｒが２nmでＱが１５０nmの位相差層
Ｂ１を形成した。

【００３５】次に前記位相差層Ｂ１の表面をラビング処
理して配向膜化した後、その上に実施例１に準じＲが１
５０nmの位相差層Ｃ１を形成して、総厚が約５７μmの
積層位相差板を得た。

【００３６】比較例 積層位相差板に代えて、厚さ８０μmの延伸フィルム
（日東電工社製、ＮＡＦ）の２枚をアクリル系粘着層を
介し接着して、総厚が１８０μmの積層型の位相差板を
得た。

【００３７】実施例、比較例で得た積層（型）位相差板
と偏光フィルム（日東電工社製、ＳＥＧ１４２５ＤＵ）
をアクリル系粘着層を介して積層し、それを市販の垂直
配向型液晶表示セルにアクリル系粘着層を介し接着て実
装したところ、良好な視野角特性の得られることが確認
できた。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB49 BB52 BC04 BC05 BC22 2H090 LA06 LA09 MA01 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB02 FD06 GA06 KA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 選択反射の波長域が３５０nm以下である
   コレステリック液晶の配向固化層からなる厚さ２０μm
   以下の位相差層Ａ、又は波長４００nmの光の透過率が８
   ０％以上であるポリイミドからなる厚さ５０μm以下の
   位相差層Ｂの少なくとも一方と、棒状液晶性化合物の配
   向固化層からなる厚さ２０μm以下の位相差層Ｃとの積
   層体からなることを特徴とする積層位相差板。
2. 【請求項２】 請求項１において、面内における遅相軸
   の屈折率をｎx、進相軸の屈折率をｎy、厚さ方向の屈折
   率をｎz、層厚をｄ、Ｒ＝（ｎx−ｎy）×ｄ、Ｑ＝
   ｛（ｎx＋ｎy）／２−ｎz｝×ｄとしたとき、波長５９
   ０nmの光に基づいて、位相差層Ａ及び位相差層ＢのＲが
   ０〜２０nmで、かつＱが３０〜５００nmであり、位相差
   層ＣのＲが２０〜４００nmである積層位相差板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の積層位相差板と
   偏光フィルムの積層体からなることを特徴とする偏光
   板。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の積層位相差板を
   垂直配向型液晶セルの少なくとも片側に配置してなるこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の偏光板を垂直配向型液
   晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とす
   る液晶表示装置。