JP2003215341A - 円偏光板および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な円偏光特性を有し、また波長依存性の
少ない円偏光板、および透過モードにおける表示が明る
く、高コントラストであり、視野角依存性の少ない液晶
表示装置を提供する。 【解決手段】 偏光板および二枚の光学異方素子から構
成される円偏光板であって、該光学異方素子のうち少な
くとも一枚の光学異方素子は、光学的に正の一軸性を示
す液晶材料より実質的に形成され、該液晶材料が液晶状
態において形成したツイステッドネマチック配向を固定
化した液晶フィルムを含むものであることを特徴とする
円偏光板偏、および該円偏光板を配置した液晶表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円偏光板およびこ
れを備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置はその薄型軽量な特
徴を大きく活かせる携帯型情報端末機器のディスプレイ
としての市場拡大の期待が高まっている。携帯型電子機
器は通常バッテリー駆動であるがために消費電力を抑え
ることが重要な課題となっている。そのため、携帯型用
途の液晶表示装置としては、電力消費が大きいバックラ
イトを使用しない、若しくは、常時使用しないで済み、
低消費電力化、薄型化、軽量化が可能である反射型液晶
表示装置が特に注目されている。

【０００３】反射型液晶表示装置としては、液晶セルを
１対の偏光板で挟み、さらに外側に反射板を配置した偏
光板２枚型の反射型液晶表示装置が、白黒表示用として
広く使用されている。さらに最近では、液晶層を偏光板
と反射板で挟んだ偏光板１枚型の反射型液晶表示装置が
偏光板２枚型よりも原理的に明るくカラー化も容易なこ
とから、提案、実用化されている（T.Soneharaら、JAPA
N DISPLAY,192(1989)）。しかしながら、これら反射型
液晶表示装置は、通常外光を利用して表示を行うため、
暗い環境下で用いる場合には表示が見えにくくなるとい
う欠点を有する。

【０００４】この問題を解決する技術として、特開平１
０−２０６８４６号に記載のように、偏光板１枚型の反
射型液晶表示装置においては、反射板の代わりに入射光
の一部を透過する性質を持つ半透過反射層を使用し、か
つバックライトを備えた半透過反射型液晶表示装置が提
案されている。この場合、バックライト非点灯の状態で
は外光を利用した反射型（反射モード）として、暗い環
境ではバックライトを点灯させた透過型（透過モード）
として使用することができる。

【０００５】この偏光板１枚型の半透過反射型液晶表示
装置では、透過モードにおいては半透過反射層を通して
液晶セルに略円偏光を入射させる必要があることから、
ポリカーボネートに代表される高分子延伸フィルムの１
枚または複数枚と偏光板からなる円偏光板を半透過反射
層とバックライトの間に配置させる必要がある。しかし
ながら、高分子延伸フィルムを用いた円偏光板では、透
過モードにおいてコントラストが低く、視野角が狭いと
いった問題を有し、また高分子延伸フィルムではその複
屈折による位相差が光の波長ごとに異なるため、可視光
の波長領域全体にわたって同様の偏光状態を維持するこ
とは難しいといった問題を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の諸問
題を解決し、良好な円偏光特性を有し、またその波長依
存性の少ない円偏光板、および透過モードにおける表示
が明るく、高コントラストであり、視野角依存性の少な
い液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第１
は、偏光板および二枚の光学異方素子から構成される円
偏光板であって、該光学異方素子のうち少なくとも一枚
の光学異方素子は、光学的に正の一軸性を示す液晶材料
より実質的に形成され、該液晶材料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固定化した液晶
フィルムを含むものであることを特徴とする円偏光板、
に関する。

【０００８】本発明の第２は、本発明の第１において、
前記二枚の光学異方素子のうちもう一枚の光学異方素子
は、高分子延伸フィルム、前記液晶フィルムおよび光学
的に正の一軸性を示す液晶材料より実質的に形成され、
該液晶材料が液晶状態において形成したネマチック配向
を固定化したネマチック液晶フィルムから選択されたフ
ィルムからなることを特徴とする円偏光板、に関する。

【０００９】本発明の第３は、本発明の第１または第２
において、前記液晶フィルムのリターデーション（波長
５５０ｎｍの光に対する複屈折Δｎと厚みｄ（ｎｍ）の
積）が、１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下であり、かつね
じれ角が２０度以上３６０度以下であることを特徴とす
る円偏光板、に関する。本発明の第４は、本発明の第１
〜３において、前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状
態においてツイステッドネマチック配向させ、その状態
から冷却することにより該配向をガラス固定化した液晶
フィルムであることを特徴とする円偏光板、に関する。
本発明の第５は、本発明の第１〜３において、前記液晶
フィルムが、液晶材料を液晶状態においてツイステッド
ネマチック配向させ、光または熱による架橋反応により
該配向を固定化した液晶フィルムであることを特徴とす
る円偏光板、に関する。

【００１０】本発明の第６は、本発明の第１〜５に記載
の円偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置、に
関する。本発明の第７は、本発明の第６において、前記
液晶表示装置が電極を備える一対の透明基板で液晶層を
狭持した液晶セルと、観察者から見て前記液晶層よりも
後方に設置された半透過反射層を少なくとも備えた液晶
表示装置であることを特徴とする液晶表示装置、に関す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の円偏光板は、偏光板および二枚の光学異方素子
から構成される。前記偏光板は、本発明の目的が達成し
得るものであれば特に制限されず、液晶表示装置に通常
用いられるものを適宜使用することができる。具体的に
は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や部分アセタール
化ＰＶＡのようなＰＶＡ系やエチレン−酢酸ビニル共重
合体の部分ケン化物等からなる親水性高分子フィルム
に、ヨウ素および／または二色性色素を吸着して延伸し
た偏光フィルム、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニル
の脱塩酸処理物のようなポリエン配向フィルムなどから
なる偏光フィルムを使用することができる。また、反射
型の偏光フィルムも使用することができる。

【００１２】前記偏光板は、偏光フィルム単独で使用し
ても良いし、強度向上、耐湿性向上、耐熱性の向上等の
目的で偏光フィルムの片面または両面に透明保護層等を
設けたものであっても良い。透明保護層としては、ポリ
エステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチッ
クフィルムを直接または接着層を介して積層したもの、
樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ系等の光硬化型樹
脂層などが挙げられる。これら透明保護層を偏光フィル
ムの両面に被覆する場合、両側に同じ保護層を設けても
異なる保護層を設けても良い

【００１３】本発明の円偏光板においては二枚の光学異
方素子が用いられる。本発明において用いられる二枚の
光学異方素子のうち少なくとも一枚は、光学的に正の一
軸性を示す液晶材料より実質的に形成され、該液晶材料
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
向を固定化した液晶フィルムを含む素子である。光学的
に正の一軸性を示す液晶材料としては、具体的には光学
的に正の一軸性を示す液晶性化合物または該液晶性化合
物を少なくとも１種含有する光学的に正の一軸性を示す
液晶性組成物が挙げられる。

【００１４】前記液晶フィルムは、光学的に正の一軸性
を示し、光学異方軸を有し、且つその一方の面から他方
の面にかけて光学異方軸がねじれた構造を有するツイス
テッドネマチック配向構造を固定化したフィルムであ
る。従って、この液晶フィルムは、光学的に異方性を持
った層をその光学異方軸が連続的にツイストするように
多層重ね合わせたものと同等の特性を有し、通常のＴＮ
（ツイステッドネマチック）液晶セルやＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマチック）液晶セル等と同様に、リタ
ーデーション（Δｎｄ：複屈折Δｎと厚みｄの積で表さ
れる値）とねじれ角を有している。また配向構造が固定
化されているとは、液晶フィルムを使用する条件下にお
いて配向構造が乱れず、保持されていることを意味す
る。同様の配向状態は液晶セルにおいても作製できる
が、配向構造を固定化することで、液晶セルにおけるガ
ラス等の基板が不要となり、軽量化、薄肉化、取扱い性
の向上等が達成できる。また、前記液晶フィルムは、温
度環境が変化するとリターデーションが変化し、元の温
度に戻すとリターデーションも元に戻るといった温度補
償型のものも好ましく使用できる。

【００１５】前記液晶フィルムのリターデーションとね
じれ角としては、波長５５０ｎｍの光に対する液晶フィ
ルムの複屈折Δｎと厚みｄ（ｎｍ）の積が、１００ｎｍ
以上９００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上５５０
ｎｍ以下、さらに好ましくは２８０ｎｍ以上５５０ｎｍ
以下で、かつねじれ角が２０度以上３６０度以下、好ま
しくは４０度以上２００度以下であることが円偏光特性
の点で望ましい。なお、ねじれの向きには２種類ある
が、右ねじれでも左ねじれでも構わない。

【００１６】このような液晶フィルムは、ネマチック液
晶性を示す液晶材料をツイステッドネマチック配向させ
た後、その配向構造を、液晶材料の諸物性に応じて、例
えば光架橋、熱架橋または冷却といった方法で固定化し
たものであれば特に制限されるものではない。前記液晶
材料としては、光学的に正の一軸性を示しネマチック液
晶性を示す液晶材料であれば特に制限されず、各種の低
分子液晶物質、高分子液晶物質、またはこれらの混合物
を当該材料とすることができる。さらにこれらの混合物
を液晶材料として使用する際には、当該材料で最終的に
所望とするツイステッドネマチック配向構造を形成する
ことができ、かつ当該配向構造を固定化できるものであ
れば、当該材料の組成や組成比等に何ら制限はない。例
えば単独もしくは複数種の低分子および／または高分子
液晶物質と単独もしくは複数種の低分子および／または
高分子の非液晶性物質や各種添加剤とからなる混合物を
液晶材料として使用することもできる。

【００１７】前記低分子液晶物質としては、シッフ塩基
系、ビフェニル系、ターフェニル系、エステル系、チオ
エステル系、スチルベン系、トラン系、アゾキシ系、ア
ゾ系、フェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、シク
ロヘキシルシクロヘキサン系、トリメシン酸系等、また
はこれら化合物の混合物等が挙げられる。

【００１８】また高分子液晶物質としては、各種の主鎖
型高分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれ
らの混合物等を用いることができる。主鎖型高分子液晶
物質としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカ
ーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベ
ンズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリ
ベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステル
アミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステル
イミド系の高分子液晶、またはこれらの混合物等が挙げ
られる。これらの中でも液晶性を与えるメソゲン基とポ
リメチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリシロキサン
等の屈曲鎖とが交互に結合した半芳香族系ポリエステル
系高分子液晶や、屈曲鎖のない全芳香族系ポリエステル
系高分子液晶が本発明では望ましい。

【００１９】また側鎖型高分子液晶物質としては、ポリ
アクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル
系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネー
ト系、ポリエステル系等の直鎖状又は環状構造の骨格鎖
を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子
液晶、またはこれらの混合物等が挙げられる。これらの
中でも、骨格鎖に屈曲鎖からなるスペーサーを介して液
晶性を与えるメソゲン基が結合した側鎖型高分子液晶
や、主鎖および側鎖の両方にメソゲンを有する分子構造
の高分子液晶が本発明では望ましい。

【００２０】また液晶材料としては、ツイステッドネマ
チック配向を誘起するために、当該材料中にカイラル剤
を添加するか、少なくとも１種のカイラルな構造単位を
有する各種液晶物質または非液晶物質を配合した液晶材
料であることが特に望ましい。カイラルな構造単位とし
ては、例えば光学活性な２−メチル−１，４−ブタンジ
オール、２，４−ペンタンジオール、１，２−プロパン
ジオール、２−クロロ−１，４−ブタンジオール、２−
フルオロ−１，４−ブタンジオール、２−ブロモ−１，
４−ブタンジオール、２−エチル−１，４−ブタンジオ
ール、２−プロピル−１，４−ブタンジオール、３−メ
チルヘキサンジオール、３−メチルアジピン酸、ナプロ
キセン誘導体、カンファー酸、ビナフトール、メントー
ルあるいはコレステリル基含有構造単位またはこれらの
誘導体（例えばジアセトキシ化合物などの誘導体）から
誘導される単位を利用することができる。上記のジオー
ル類等はＲ体、Ｓ体のいずれでも良く、またＲ体および
Ｓ体の混合物であっても良い。なおこれら構造単位は、
あくまでも例示であって本発明はこれによって何ら制限
されるものではない。

【００２１】また液晶材料として、液晶状態において形
成した配向構造を熱架橋や光架橋で固定化する場合に
は、当該材料中に熱・光架橋反応等によって反応しうる
官能基または部位を有している液晶物質を含んでいるこ
とが望ましい。架橋反応しうる官能基としては、例えば
アクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニルエーテル
基、アリル基、アリロキシ基、グリシジル基等のエポキ
シ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アゾ
基、ジアゾ基、アジド基、ヒドロキシル基、カルボキシ
ル基、低級エステル基などが挙げられ、特にアクリル
基、メタクリル基が望ましい。また架橋反応しうる部位
としては、マレイミド、マレイン酸無水物、ケイ皮酸お
よびケイ皮酸エステル、アルケン、ジエン、アレン、ア
ルキン、アゾ、アゾキシ、ジスルフィド、ポリスルフィ
ドなどの分子構造を含む部位が挙げられる。これら架橋
基および架橋反応部位は、液晶材料を構成する液晶物質
自身に含まれていてもよいが、架橋性基または部位をも
つ非液晶性物質を別途液晶材料に添加しても良い。

【００２２】本発明に使用される液晶フィルムの製造方
法について説明する。本発明における液晶フィルムは前
述の液晶材料および必要に応じて添加される各種の化合
物を含む組成物を溶融状態で、あるいは該組成物の溶液
を、配向基板上に塗布することにより塗膜を形成し、次
に該塗膜を乾燥、熱処理（液晶の配向）することによ
り、あるいは必要により光照射および／または加熱処理
（重合・架橋）等の前述の配向を固定化する手段を用い
て配向を固定化することにより、液晶の配向が固定化さ
れた液晶フィルムが形成される。

【００２３】配向基板上に塗布する溶液の調製に用いる
溶媒に関しては、本発明に使用される液晶材料や組成物
を溶解でき、適当な条件で留去できる溶媒であれば特に
制限は無く、一般的にアセトン、メチルエチルケトン、
イソホロンなどのケトン類、ブトキシエチルアルコー
ル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−２−
プロパノールなどのエーテルアルコール類、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
チルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチ
ル、酢酸メトキシプロピル、乳酸エチルなどのエステル
類、フェノール、クロロフェノールなどのフェノール
類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド類、
クロロホルム、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼン
などのハロゲン化炭化水素類などやこれらの混合系が好
ましく用いられる。また、配向基板上に均一な塗膜を形
成するために、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤等を
溶液に添加しても良い。さらに、着色を目的として液晶
性の発現を妨げない範囲内で二色性染料や通常の染料や
顔料等を添加することもできる。

【００２４】塗布方法については、塗膜の均一性が確保
される方法であれば、特に限定されることはなく公知の
方法を採用することができる。例えば、ロールコート
法、ダイコート法、ディップコート法、カーテンコート
法、スピンコート法などを挙げることができる。塗布の
後に、ヒーターや温風吹きつけなどの方法による溶媒除
去（乾燥）工程を入れても良い。塗布された膜の乾燥状
態における膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは
０．２μｍ〜２０μｍである。この範囲外では、得られ
る液晶材料層の光学性能が不足したり、液晶材料の配向
が不十分になるなどして好ましくない。

【００２５】続いて、必要なら熱処理などにより液晶の
配向を形成した後、配向の固定化を行う。熱処理は液晶
相発現温度範囲に加熱することにより、該液晶材料が本
来有する自己配向能により液晶を配向させるものであ
る。熱処理の条件としては、用いる液晶材料の液晶相挙
動温度（転移温度）により最適条件や限界値が異なるた
め一概には言えないが、通常１０〜３００℃、好ましく
は３０〜２５０℃の範囲である。あまり低温では、液晶
の配向が十分に進行しないおそれがあり、また高温で
は、液晶材料が分解したり配向基板に悪影響を与えるお
それがある。また、熱処理時間については、通常３秒〜
６０分、好ましくは１０秒〜３０分の範囲である。３秒
よりも短い熱処理時間では、液晶の配向が十分に完成し
ないおそれがあり、また６０分を超える熱処理時間で
は、生産性が極端に悪くなるため、どちらの場合も好ま
しくない。液晶材料が熱処理などにより液晶の配向が完
成したのち、そのままの状態で配向基板上の液晶材料層
を、使用した液晶材料に適した手段を用いて固定化す
る。

【００２６】配向基板としては、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリス
ルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロー
ス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のフィルムおよび
これらフィルムの一軸延伸フィルム等が例示できる。こ
れらフィルムは製造方法によっては改めて配向能を発現
させるための処理を行わなくとも本発明に使用される液
晶材料に対して十分な配向能を示すものもあるが、配向
能が不十分、または配向能を示さない等の場合には、必
要によりこれらのフィルムを適度な加熱下に延伸する、
フィルム面をレーヨン布等で一方向に擦るいわゆるラビ
ング処理を行う、フィルム上にポリイミド、ポリビニル
アルコール、シランカップリング剤等の公知の配向剤か
らなる配向膜を設けてラビング処理を行う、酸化珪素等
の斜方蒸着処理、あるいはこれらを適宜組み合わせるな
どして配向能を発現させたフィルムを用いても良い。ま
た表面に規則的な微細溝を設けたアルミニウム、鉄、銅
などの金属板や各種ガラス板等も配向基板として使用す
ることができる。

【００２７】得られる液晶フィルムは単独で光学異方素
子として使用することも可能であるが、液晶フィルムの
強度や耐性向上のために液晶フィルムの片面または両面
を透明保護層で被覆したものであっても良い。透明保護
層としては、ポリエステルやトリアセチルセルロース等
の透明プラスチックフィルムを直接または接着層を介し
て積層したもの、樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ
系等の光硬化型樹脂層などが挙げられる。これら透明保
護層を液晶フィルムの両面に被覆する場合、両側に同じ
保護層を設けても異なる保護層を設けても良い。

【００２８】本発明の円偏光板は、二枚の光学異方素子
を必須とするが、そのうちの少なくとも一枚の光学異方
素子は前述の液晶フィルムであることが必要である。残
りの一枚は、高分子延伸フィルム、前述の液晶フィルム
および光学的に正の一軸性を示す液晶材料より実質的に
形成され、該液晶材料が液晶状態において形成したネマ
チック配向を固定化したネマチック液晶フィルムから選
択されたフィルムが使用される。

【００２９】高分子延伸フィルムとしては、例えば、ポ
リカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、脂環式ポリオ
レフィンなどの高分子化合物を一軸あるいは二軸に延伸
したフィルムを使用することができる。これらの延伸フ
ィルムは、使用する高分子化合物に適した溶融押出法や
流延法等で得られたフィルムを適度な加熱下に一軸また
は二軸に延伸してその状態を固定化することにより得る
ことができる。高分子延伸フィルムのリターデーション
としては、波長５５０ｎｍの光に対するフィルムの複屈
折Δｎと厚みｄ（ｎｍ）の積が、１００ｎｍ以上４５０
ｎｍ以下、好ましくは１１０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下で
あることが円偏光特性の点で望ましい。

【００３０】また、前記のネマチック液晶フィルムは、
ネマチック（一軸）性配向を固定化した液晶フィルムで
あり、前述の液晶フィルムと同様の方法で製造すること
ができ、そのリターデーションは、１００ｎｍ以上４５
０ｎｍ以下、好ましくは１１０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下
であることが特性上望ましい。

【００３１】また、もう一枚の光学異方素子としても前
述の液晶フィルムを用いる場合は、二枚の液晶フィルム
のリターデーションやねじれ角は前述の液晶フィルムの
範囲内であれば同一でも異なっていてもよく、目的に合
わせて適宜選定することができる。なお、二枚の液晶フ
ィルムのねじれ角の方向は互いに逆向きである組み合わ
せが好ましい。

【００３２】これら二枚の光学異方素子および偏光板を
貼り合わせる方法も特に制限はないが、好ましくは光学
的に等方性の粘・接着剤を用いて貼り合わせる。各光学
異方素子の光学軸の方向は、目的とする円偏光板の性能
に合わせて最適となる角度に設定すればよい。また、こ
の時使用される粘・接着剤は、各光学異方素子および偏
光板等に対して十分な粘・接着力を有し、各光学異方素
子の光学的特性を損なわない範囲であれば、特に制限は
なく、例えば、アクリル樹脂系、メタクリル樹脂系、エ
ポキシ樹脂系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、ゴム
系、ウレタン系、ポリビニルエーテル系およびこれらの
混合物系や、熱硬化型および／または光硬化型、電子線
硬化型等の各種反応性のものを挙げることができる。こ
れらの中には透明保護層の機能を兼ね備えたものであっ
てもよい。

【００３３】さらに本発明の円偏光板は、偏光板と二枚
の光学異方素子の他に、保護層、反射防止層、防眩処理
層、ハードコート層、接着層、粘着層、光拡散層、光拡
散性接着層等の各層を１層または複数層含んでいても良
い。

【００３４】本発明の液晶表示装置は、前記の円偏光板
を有するものである。液晶表示装置は一般的に、偏光
板、液晶セル、および必要に応じて位相差補償板、反射
層あるいは光を一部透過させるようにした半透過反射
層、光拡散層、バックライト、フロントライト、光制御
フィルム、導光板、プリズムシート等の部材から構成さ
れるが、本発明においては前記円偏光板を使用する点を
除いて特に制限は無い。また円偏光板の使用位置は特に
限定されるものではなく、また１箇所でも複数箇所に用
いても良い。本発明の液晶表示装置に用いる偏光板につ
いても特に制限されず、前述した円偏光板に使用するも
のと同様の偏光板を使用することができる。

【００３５】液晶セルとしては特に制限されず、電極を
備える一対の透明基板で液晶層を狭持したもの等の一般
的な液晶セルが使用できる。液晶セルを構成する透明基
板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定
の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。
具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有して
いる透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配
向させる性質を有する配向膜等を設けた透明基板等がい
ずれも使用できる。液晶セルの電極としては公知のもの
が使用でき、通常、液晶層が接する透明基板の面上に設
けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合
は、基板と配向膜との間に設けることができる。

【００３６】前記液晶層を形成する液晶性を示す材料と
しては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る
通常の各種低分子液晶物質、高分子液晶物質およびこれ
らの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損な
わない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性物質等を添加
することもできる。前記液晶セルは、前記電極基板およ
び液晶層の他に、後述する各種の方式の液晶セルとする
のに必要な各種の構成要素を備えていても良い。

【００３７】前記液晶セルの方式としては、ＴＮ（Twis
ted Nematic）方式、ＳＴＮ（SuperTwisted Nematic）
方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringenc
e）方式、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＶＡ（V
ertical Alignment）方式、ＯＣＢ（Optically Compens
ated Birefringence）方式、ＨＡＮ（Hybrid Aligned N
ematic）方式、ＡＳＭ（Axially Symmetric Aligned Mi
crocell）方式、ハーフトーングレイスケール方式、ド
メイン分割方式、あるいは強誘電性液晶、反強誘電性液
晶を利用した表示方式等の各種の方式が挙げられる。こ
れらの中でも、ＴＮ方式の液晶セルを使用した後述する
反射層を備えた反射型もしくは半透過型の液晶表示装置
が好ましく、ＴＮ方式の液晶セルのねじれ角としては、
通常３０度以上８５度以下、好ましくは４５度以上８０
度以下、さらに好ましくは５５度以上７０度以下のもの
が、本発明の円偏光板と組み合わせた際に良好な表示特
性を与えることから望ましい。

【００３８】また、液晶セルの駆動方式も特に制限はな
く、ＳＴＮ−ＬＣＤ等に用いられるパッシブマトリクス
方式、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)電極やＴＦＤ(Thi
n Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマ
トリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動
方式であっても良い。

【００３９】前記液晶表示装置に用いる位相差補償板と
しては、透明性と均一性に優れたものであれば特に制限
されないが、高分子延伸フィルムや、液晶からなる光学
補償フィルムが好ましく使用できる。高分子延伸フィル
ムとしては、セルロース系、ポリカーボネート系、ポリ
アリレート系、ポリスルフォン系、ポリアクリル系、ポ
リエーテルスルフォン系、脂環式ポリオレフィン等から
なるフィルムやシートを一軸又は二軸に延伸して得られ
る延伸（位相差）フィルムを例示することができる。中
でもポリカーボネート系および脂環式ポリオレフィンが
コスト面およびフィルムの均一性から好ましい。また、
ここで言う液晶からなる光学補償フィルムとは、液晶を
配向させてその配向状態から生じる光学異方性を利用で
きるフィルムであれば特に制限されるものではない。例
えばネマチック液晶やディスコチック液晶、スメクチッ
ク液晶等を利用した各種光学機能性フィルム等、公知の
ものを使用することができる。ここに例示した位相差補
償板は、液晶表示装置を構成するにあたり、１枚のみの
使用でも良いし、複数枚使用しても良い。また、高分子
延伸フィルムと、液晶からなる光学補償フィルムの両方
を使用することもできる。

【００４０】前記反射層としては、特に制限されず、ア
ルミニウム、銀、金、クロム、白金等の金属やそれらを
含む合金、酸化マグネシウム等の酸化物、誘電体の多層
膜、選択反射を示す液晶、又はこれらの組み合わせ等を
例示することができる。これら反射層は平面であっても
良く、また曲面であっても良い。さらに反射層は、凹凸
形状など表面形状に加工を施して拡散反射性を持たせた
もの、液晶セルの観察者側と反対側の前記電極基板上の
電極を兼備させたもの、反射層の厚みを薄くしたり、穴
をあける等の加工を施すことで光を一部透過させるよう
にした半透過反射層であっても良く、またそれらを組み
合わせたものであっても良い。

【００４１】前記光拡散層は、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、特に制
限はない。例えば２種以上の領域からなり、その領域間
に屈折率差をもつものや、表面形状に凹凸を付けたもの
が挙げられる。前記２種以上の領域からなり、その領域
間に屈折率差をもつものとしては、マトリックス中にマ
トリックスとは異なる屈折率を有する粒子を分散させた
ものが例示される。前記拡散層はそれ自身が粘接着性を
有するものであっても良い。また光拡散層の全光線透過
率は、５０％以上であることが好ましく、特に７０％以
上であることが好ましい。さらに当該光拡散層のヘイズ
値は、通常１０〜９５％であり、好ましくは４０〜９０
％であり、さらに好ましくは６０〜９０％であることが
望ましい。

【００４２】前記バックライト、フロントライト、光制
御フィルム、導光板、プリズムシートとしては、特に制
限されず公知のものを使用することができる。

【００４３】本発明の液晶表示装置は、前記した構成部
材以外にも他の構成部材を付設することができる。例え
ば、カラーフィルターを本発明の液晶表示装置に付設す
ることにより、色純度の高いマルチカラー又はフルカラ
ー表示を行うことができるカラー液晶表示装置を作製す
ることができる。

【００４４】本発明における液晶表示装置としては、電
極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持した液晶セル
と、観察者から見て前記液晶層よりも後方に設置された
半透過反射層を少なくとも備えた半透過反射型液晶表示
装置であって、前記円偏光板を有するものが特に好まし
い。このタイプの液晶表示装置では、円偏光板の後方に
バックライトを設置することで反射モードと透過モード
両方の使用が可能となる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。なお、本実施例におけるリターデーション
Δｎｄは特に断りのない限り波長５５０ｎｍにおける値
である。

【００４６】（参考例１）テレフタル酸５０ｍｍｏｌ、
２，６−ナフタレンジカルボン酸５０ｍｍｏｌ、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６０ｍｍｏｌ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
縮合を行った。次に得られた反応生成物をテトラクロロ
エタンに溶解した後、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（ポリマー１）の対数粘度（フェノール／
テトラクロロエタン（６／４ 質量比）混合溶媒、３０
℃）は０．１７ｄｌ／ｇ、液晶相としてネマチック相を
持ち、等方相−液晶相転移温度は２５０℃以上、示差走
査熱量計(ＤＳＣ)によるガラス転移温度は１１５℃であ
った。

【００４７】ビフェニルジカルボニルクロリド９０ｍｍ
ｏｌ、テレフタロイルクロリド１０ｍｍｏｌおよびＳ−
２−メチル−１，４−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１２．０ｇを得た。この液晶性ポリエステ
ル（ポリマー２）の対数粘度は０．１２ｄｌ／ｇであっ
た。なお、Ｓ−２−メチル−１，４−ブタンジオールに
代えてＲ−２−メチル−１，４−ブタンジオールを用い
ればＳ−体とＲ−体とで旋光方向が逆のポリマーが得る
ことができる。

【００４８】ポリマー１の４０．００ｇとポリマー２の
０．５９ｇを１６０ｇのＮ−メチル−２−ピロリドンに
溶解させ溶液を調整した。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）上にスピナーにて塗布し、溶媒を乾燥
除去した後、２１０℃で２０分熱処理することでツイス
テッドネマチック配向構造を形成させた。熱処理後、室
温下まで冷却してツイステッドネマチック配向構造を固
定化し、ポリイミドフィルム上に実膜厚１．７μｍの均
一に配向した液晶材料層を得た（液晶材料層１）。実膜
厚は触針式膜厚計を用いて測定した。

【００４９】次いで液晶材料層１の液晶材料層面側に市
販のＵＶ硬化型接着剤（ＵＶ−３４００、東亞合成
（株）製）を５μｍの厚さに塗布し、この上に再剥離性
基板として、厚さ３８μｍの一軸延伸ポリエチレンテレ
フタレート（以下、ポリエチレンテレフタレートをＰＥ
Ｔという）フィルムをラミネートし、約６００ｍＪのＵ
Ｖ照射により該接着剤層を硬化させた。この後、一軸延
伸ＰＥＴフィルム／接着剤層／液晶材料層１／ポリイミ
ドフィルムの積層体からポリイミドフィルムを剥離する
ことにより液晶材料層１を再剥離性基板である一軸延伸
ＰＥＴフィルム上に転写し、液晶フィルム積層体１を得
た。

【００５０】液晶材料層１の光学特性を測定するため、
液晶フィルム積層体１の液晶材料層面上に市販のセパレ
ーターフィルム付アクリル系粘着剤を積層し、セパレー
ターフィルムを剥離してトリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）フィルムを積層した後、一軸延伸ＰＥＴフィルムを
剥離して接着剤層／液晶材料層１／粘着剤層／ＴＡＣフ
ィルムの構成の積層体を得た。得られた積層体のリター
デーションは、３５３ｎｍ、ねじれ角は、７４°であっ
た。なお、リターデーションやねじれ角はポリマー１お
よびポリマー２の混合比や塗布膜厚を変えることで様々
に調整することができる。

【００５１】（実施例１）ツイステッドネマチック配向
が固定化された液晶フィルム２枚を用いて、図１に示し
たような配置の円偏光板１を作製した。このような円偏
光板及び反射層からなる積層体では、円偏光は鏡面で反
射した場合に該円偏光の回転方向が反転するため、偏光
板側より垂直に入射した場合、反射率は理想的には０と
なる。この原理を用いて、円偏光板の特性を反射率に視
感度補正を施した明るさＹ値で評価した。反射層５の反
射面側（図の上側）に円偏光板１を配置した。円偏光板
１は偏光板２と参考例１に従って作製したツイステッド
ネマチック配向を固定化した液晶フィルム３（Δｎｄ＝
４２３ｎｍ、ねじれ角−１４７度（右ねじれ））及びツ
イステッドネマチック配向を固定化した液晶フィルム４
（Δｎｄ＝３５６ｎｍ、ねじれ角＋７４度（左ねじ
れ））からなるが、偏光板２の吸収軸から液晶フィルム
３の反射層側の面上における配向方向への角度θ３１は
＋７５度、偏光板２の吸収軸から液晶フィルム４の反射
層側の面上における配向方向への角度θ４１は＋９１度
とした。なお、角度の表示は、図１において偏光板側か
ら見た場合に、絶対値が小さい角度となるようにして、
左まわりを＋(プラス)に、右回りを−(マイナス)に表記
した。図２は実施例１で得られた円偏光板及び反射層か
らなる積層体の偏光板に垂直に光を入射した場合の反射
率の波長依存性を示している。また、この積層体におけ
るＹ値は２．６６×１０^-4であり、良好な円偏光特性を
もつ円偏光板であることが確認できた。

【００５２】（実施例２）実施例１における液晶フィル
ム３の代わりに一軸延伸したポリカーボネートフィルム
３’（Δｎｄが略３４０ｎｍ）を、またツイステッドネ
マチック配向を固定化した液晶フィルム４としてリター
デーションが１９７ｎｍ、ねじれ角が＋４０度のものを
用いて、実施例１と同様の円偏光板を作製した。偏光板
２の吸収軸からポリカーボネートフィルム３’の吸収軸
方向への角度θ３１は＋１７度、偏光板２の吸収軸から
液晶フィルム４の反射層側の面上における配向方向への
角度θ４１は＋６７度とした。図３は実施例２で得られ
た円偏光板及び反射層からなる積層体の偏光板に垂直に
光を入射した場合の反射率の波長依存性を示している。
また、この積層体におけるＹ値は４．８５×１０^-4であ
り、良好な円偏光特性をもつ円偏光板であることが確認
できた。

【００５３】（実施例３）実施例１における液晶フィル
ム４の代わりに一軸延伸したポリカーボネートフィルム
４’（Δｎｄが略１１０ｎｍ）を用い、またツイステッ
ドネマチック配向を固定化した液晶フィルム３としてリ
ターデーションが３６７ｎｍ、ねじれ角が＋２８度のも
のを用いて、実施例１と同様の円偏光板を作製した。偏
光板２の吸収軸から液晶フィルム３の反射層側の面上に
おける配向方向への角度θ３１は＋６２度、偏光板２の
吸収軸からポリカーボネートフィルム４’の吸収軸方向
への角度θ３１は＋１１度とした。図４は実施例３で得
られた円偏光板及び反射層からなる積層体の偏光板に垂
直に光を入射した場合の反射率の波長依存性を示してい
る。また、この積層体におけるＹ値は４．８０×１０^-4
であり、良好な円偏光特性をもつ円偏光板であることが
確認できた。

【００５４】（比較例１）液晶フィルム３の代わりに一
軸延伸したポリカーボネートフィルム３”（Δｎｄが略
２７０ｎｍ）、液晶フィルム４の代わりに一軸延伸した
ポリカーボネートフィルム４”（Δｎｄが略１３５ｎ
ｍ）を用い、θ３１を＋１５度、θ４１を＋７５度とし
た以外は、実施例１と同様の円偏光板を作製した。図５
は比較例１で得られた積層体に積層体の偏光板に垂直に
光を入射した場合の反射率の波長依存性を示している。
また、この積層体におけるＹ値は５．５０×１０^-4であ
った。

【００５５】Ｙ値において実施例１、実施例２および実
施例３と比較例１を比較すると、ツイステッドネマチッ
ク配向が固定化された液晶フィルムを用いた円偏光板で
は反射光のＹ値の減少が得られていることがわかる。

【００５６】（実施例４）図６に示した層構成を有する
半透過反射型液晶表示装置を作製した。各層の光学軸等
の配置を図７に示す。図６に記載のように、第２の基板
１２の液晶層１０側にアルミニウム等の反射率の高い材
料で形成された半透過反射電極（半透過反射層）１１が
設けられ、第１の基板８の液晶層１０側に対向電極９が
設けられ、半透過反射電極１１と対向電極９との間に正
の誘電率異方性を示す液晶材料からなる液晶層１０が挟
持されている。第１の基板８の対向電極９が形成された
側の反対面に光学異方素子７および７’及び偏光板６と
から構成される円偏光板１６が設けられており、第２の
基板１２の半透過反射電極１１が形成された面の反対側
に位相差補償板１３が設けられている。偏光板１４の背
面側にはバックライト１５が設けられている。

【００５７】使用した液晶セル１７は、液晶材料として
ＺＬＩ−１６９５（Ｍｅｒｃｋ社製）を用い、図７に示
したような７０度ねじれのツイステッドネマチック配向
させた。液晶層厚は、液晶材料のΔｎと液晶層厚ｄの積
が略２３０ｎｍとなるように調節した。液晶セル１７の
観察者側（図の上側）に偏光板６（厚み約１８０μｍ；
住友化学工業（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、偏光
板６と液晶セル１７との間に、光学異方素子７および
７’として、それぞれツイステッドネマチック配向が固
定化された液晶フィルム１８及び１９を配置した。ツイ
ステッドネマチック配向が固定化された液晶フィルム１
８の△ｎｄは４２０ｎｍ、ねじれ角は１４６度、ツイス
テッドネマチック配向が固定化された液晶フィルム１９
の△ｎｄは３０５ｎｍ、ねじれ角は−７６度であった。

【００５８】また、位相差補償板１３として、観察者か
ら見て液晶セル１７後方に一軸延伸したポリカーボネー
トフィルムからなる高分子延伸フィルム２０及び２１を
配置し、更に背面に偏光板１４を配置した。偏光板６及
び１４の吸収軸、ツイステッドネマチック配向が固定化
された液晶フィルム１８及び１９の液晶セル側の面上に
おける配向方向およびねじれ方向、高分子延伸フィルム
２０及び２１の遅相軸、液晶セル１７の両界面の配向方
向は図７に記載した条件で配置した。かくして得られた
半透過反射型液晶表示装置において、バックライト点灯
時（透過モード）、表示装置正面（観測者側の偏光板に
対して垂直方向）での、白表示０Ｖ、黒表示５Ｖの透過
率の比（白表示）／（黒表示）すなわちコントラスト比
を測定すると、１５０．６であった。

【００５９】（比較例２）液晶フィルム１８、１９およ
びポリカーボネートフィルム２０、２１の代わりに一軸
延伸したポリカーボネートフィルム２２（△ｎｄ略２７
０ｎｍ）、２３（△ｎｄ略１２０ｎｍ）、２４（△ｎｄ
略１３５ｎｍ）、２５（△ｎｄ略２７０ｎｍ）を用いた
以外は実施例４と同様にして半透過反射型液晶表示装置
を作製した。各偏光板吸収軸及び各ポリカーボネートフ
ィルムの遅相軸の方向は図８に記載した条件で配置し
た。得られた半透過反射型液晶表示装置において、バッ
クライト点灯時（透過モード）、表示装置正面（観測者
側の偏光板に対して垂直方向）での、白表示０Ｖ、黒表
示５Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）すなわちコ
ントラスト比を測定すると、１００．１であった。

【００６０】実施例４と比較例２を比較すると、ツイス
テッドネマチック配向が固定化された液晶フィルムを用
いた円偏光板を使用した半透過反射型液晶表示装置にお
いて、バックライト点灯時（透過モード）、表示装置正
面（観測者側の偏光板に対して垂直方向）でのコントラ
スト比の改善がなされていることがわかる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明の円偏光板は良好な
円偏光特性を有し、また波長依存性が少ないという特長
を有している。また、本発明の円偏光板を有する液晶表
示装置は透過モードにおける表示が明るく、高コントラ
ストであり、視野角依存性が少ないという特長を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における偏光板の吸収軸、液晶性フィ
ルムの遅相軸との角度関係を示した斜視図である。

【図２】実施例１の垂直入射に対する反射率の波長依存
性を示す図である。

【図３】実施例２の垂直入射に対する反射率の波長依存
性を示す図である。

【図４】実施例３の垂直入射に対する反射率の波長依存
性を示す図である。

【図５】比較例１の垂直入射に対する反射率の波長依存
性を示す図である。

【図６】実施例４の半透過反射型液晶表示装置を模式的
に表した断面図である。

【図７】実施例４の半透過反射型液晶表示装置の偏光板
の吸収軸、液晶セルの上下界面における配向方向、高分
子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムの配向方向
の角度関係を示した図である。

【図８】比較例２の半透過反射型液晶表示装置の偏光板
の吸収軸、液晶セルの上下界面における配向方向、高分
子延伸フィルムの遅相軸の角度関係を示した図である。

【符号の説明】

１：円偏光板 ２：偏光板 ３、４：液晶フィルム ５：反射層 ２１：偏光板１の吸収軸 ３１：液晶フィルム３の反射層側の面上における配向方
向 ３２：液晶フィルム３の偏光板側の面上における配向方
向 ４１：液晶フィルム４の反射層側の面上における配向方
向 ４２：液晶フィルム４の偏光板側の面上における配向方
向 θ３１：液晶フィルム３の反射層側の面上における遅相
軸と偏光板２の吸収軸とがなす角 θ３２：液晶フィルム３のねじれ角 θ４１：液晶フィルム４の反射層側の面上における遅相
軸と偏光板２の吸収軸とがなす角 θ４２：液晶フィルム４のねじれ角 ６、１４：偏光板 ７、７’：光学異方素子 ８：第１の基板 ９：対向電極 １０：液晶層 １１：半透過反射電極 １２：第２の基板 １３：位相差補償版 １５：バックライト １６：円偏光板 １７：液晶セル １８、１９：液晶フィルム ２０、２１、２２、２３、２４、２５：ポリカーボネー
トフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上坂 哲也 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日石三 菱株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA03 BA07 BA26 BA42 BB03 BB42 BB43 BB63 BC05 BC22 2H091 FA08 FB02 FB12 FC10 FC23 FC29 FD09 JA01 LA11 LA12 LA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光板および二枚の光学異方素子から構
   成される円偏光板であって、該光学異方素子のうち少な
   くとも一枚の光学異方素子は、光学的に正の一軸性を示
   す液晶材料より実質的に形成され、該液晶材料が液晶状
   態において形成したツイステッドネマチック配向を固定
   化した液晶フィルムを含むものであることを特徴とする
   円偏光板。
2. 【請求項２】 前記二枚の光学異方素子のうちもう一枚
   の光学異方素子は、高分子延伸フィルム、前記液晶フィ
   ルムおよび光学的に正の一軸性を示す液晶材料より実質
   的に形成され、該液晶材料が液晶状態において形成した
   ネマチック配向を固定化したネマチック液晶フィルムか
   ら選択されたフィルムからなることを特徴とする請求項
   １に記載の円偏光板。
3. 【請求項３】 前記液晶フィルムのリターデーション
   （波長５５０ｎｍの光に対する複屈折Δｎと厚みｄ（ｎ
   ｍ）の積）が、１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下であり、
   かつねじれ角が２０度以上３６０度以下であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の円偏光板。
4. 【請求項４】 前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状
   態においてツイステッドネマチック配向させ、その状態
   から冷却することにより該配向をガラス固定化した液晶
   フィルムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かの項に記載の円偏光板。
5. 【請求項５】 前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状
   態においてツイステッドネマチック配向させ、光または
   熱による架橋反応により該配向を固定化した液晶フィル
   ムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項
   に記載の円偏光板。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの項に記載の円
   偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶表示装置が電極を備える一対の
   透明基板で液晶層を狭持した液晶セルと、観察者から見
   て前記液晶層よりも後方に設置された半透過反射層を少
   なくとも備えた液晶表示装置であることを特徴とする請
   求項６に記載の液晶表示装置。