JP2005049866A - Phase difference layer and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Phase difference layer and liquid crystal display device using the same Download PDF

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JP2005049866A JP2004212171A JP2004212171A JP2005049866A JP 2005049866 A JP2005049866 A JP 2005049866A JP 2004212171 A JP2004212171 A JP 2004212171A JP 2004212171 A JP2004212171 A JP 2004212171A JP 2005049866 A JP2005049866 A JP 2005049866A
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啓二 鹿島
Tsuyoshi Kuroda
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase difference layer capable of effectively suppressing the deterioration of display quality without producing a contrast pattern in a display image even when being arranged between a liquid crystal cell and a polarizing plate. <P>SOLUTION: The phase difference layer 10 is composed of a plurality of micro domains 12 having a molecular structure with cholesteric regularity. In the phase difference layer 10, helical pitch of the molecular structure is adjusted so that selective reflection wavelength of selective reflection light due to the molecular structure becomes smaller than the wavelength of incident light which is made incident on the phase difference layer 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置等に組み込まれて用いられる位相差層に係り、とりわけ、コレステリック規則性からなる負のCプレートとして作用する位相差層を備え、液晶セルの法線から傾斜した方向の光の偏光状態を補償する位相差層、位相差層を備えた液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a retardation layer used by being incorporated in a liquid crystal display device or the like, and in particular, includes a retardation layer that acts as a negative C plate made of cholesteric regularity, and has a direction inclined from a normal line of a liquid crystal cell. The present invention relates to a retardation layer that compensates the polarization state of light and a liquid crystal display device including the retardation layer.

従来の一般的な液晶表示装置としては、図15に示すように、入射側の偏光板102Aと、出射側の偏光板102Bと、液晶セル104とを有するものを挙げることができる。偏光板102Aおよび102Bは、所定の振動方向の振動面を有する直線偏光(図中、矢印で模式的に図示)のみを選択的に透過させるように構成されたものであり、それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるようにクロスニコル状態で対向して配置されている。また、液晶セル104は画素に対応する多数のセルを含むものであり、偏光板102Aと102Bとの間に配置されている。   As a conventional general liquid crystal display device, as shown in FIG. 15, a liquid crystal display device having an incident side polarizing plate 102 </ b> A, an output side polarizing plate 102 </ b> B, and a liquid crystal cell 104 can be exemplified. The polarizing plates 102A and 102B are configured to selectively transmit only linearly polarized light (schematically illustrated by arrows in the figure) having a vibration surface in a predetermined vibration direction. They are arranged to face each other in a crossed Nicol state so as to have a right angle relationship with each other. The liquid crystal cell 104 includes a large number of cells corresponding to the pixels, and is disposed between the polarizing plates 102A and 102B.

ここで、このような液晶表示装置100において、液晶セル104が、負の誘電異方性を有するネマチック液晶が封止されたVA(Vertical Alignment)方式(図中、液晶のダイレクターを点線で模式的に図示)を採用している場合を例に挙げると、入射側の偏光板102Aを透過した直線偏光は、液晶セル104のうち非駆動状態のセルの部分を透過する際に、位相シフトされずに透過し、出射側の偏光板102Bで遮断される。これに対し、液晶セル104のうち駆動状態のセルの部分を透過する際には、直線偏光が位相シフトされ、この位相シフト量に応じた量の光が出射側の偏光板102Bを透過して出射される。これにより、液晶セル104の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、出射側の偏光板102B側に所望の画像を表示することができる。なお、液晶表示装置100としては、上述したような光の透過および遮断の態様をとるものに限らず、液晶セル104のうち非駆動状態のセルの部分から出射された光が出射側の偏光板102Bを透過して出射される一方で、駆動状態のセルの部分から出射された光が出射側の偏光板102Bで遮断されるように構成された液晶表示装置も考案されている。   Here, in such a liquid crystal display device 100, the liquid crystal cell 104 has a VA (Vertical Alignment) method in which nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed (a liquid crystal director is schematically shown by a dotted line in the figure). As an example, the linearly polarized light transmitted through the incident-side polarizing plate 102A is phase-shifted when passing through the non-driven cell portion of the liquid crystal cell 104. And is blocked by the output-side polarizing plate 102B. On the other hand, when the liquid crystal cell 104 is transmitted through the portion of the driven cell, the linearly polarized light is phase-shifted, and an amount of light corresponding to the amount of the phase shift is transmitted through the polarizing plate 102B on the emission side. Emitted. Thereby, by appropriately controlling the driving voltage of the liquid crystal cell 104 for each cell, a desired image can be displayed on the exit side polarizing plate 102B side. The liquid crystal display device 100 is not limited to the above-described light transmission and blocking modes, and light emitted from the non-driven cell portion of the liquid crystal cell 104 is emitted from the polarizing plate on the emission side. There has also been devised a liquid crystal display device configured so that light emitted from the portion of the cell in the driving state is blocked by the polarizing plate 102B on the emission side while being emitted through 102B.

ところで、上述したようなVA方式の液晶セル104のうち非駆動状態のセルの部分を直線偏光が透過する場合を考えると、液晶セル104は複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なるので、入射側の偏光板102Aを透過した直線偏光のうち液晶セル104の法線に沿って入射した光は位相シフトされずに透過するものの、入射側の偏光板102Aを透過した直線偏光のうち液晶セル104の法線から傾斜した方向に入射した光は液晶セル104を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。この現象は、液晶セル104内で垂直方向に配向した液晶分子が、正のCプレートとして作用することに起因したものである。なお、液晶セル104を透過する光(透過光)に対して生じる位相差の大きさは、液晶セル104内に封入された液晶分子の複屈折値や、液晶セル104の厚さ、透過光の波長等にも影響される。   By the way, considering the case where linearly polarized light is transmitted through the non-driven cell portion of the VA liquid crystal cell 104 as described above, the liquid crystal cell 104 has birefringence and is refracted in the thickness direction. Since the refractive index and the refractive index in the plane direction are different, the light incident along the normal line of the liquid crystal cell 104 out of the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 102A on the incident side is transmitted without being phase-shifted. Of the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 102 </ b> A, light incident in a direction tilted from the normal line of the liquid crystal cell 104 has a phase difference when passing through the liquid crystal cell 104 and becomes elliptically polarized light. This phenomenon is caused by the fact that the liquid crystal molecules aligned in the vertical direction in the liquid crystal cell 104 act as a positive C plate. Note that the magnitude of the phase difference generated with respect to light transmitted through the liquid crystal cell 104 (transmitted light) depends on the birefringence value of the liquid crystal molecules sealed in the liquid crystal cell 104, the thickness of the liquid crystal cell 104, and the transmitted light. It is also affected by the wavelength.

以上の現象により、液晶セル104内のあるセルが非駆動状態であり、本来的には直線偏光がそのまま透過され、出射側の偏光板102Bで遮断されるべき場合であっても、液晶セル104の法線から傾斜した方向に出射された光の一部が出射側の偏光板102Bから洩れてしまうことになる。   Due to the above phenomenon, even when a certain cell in the liquid crystal cell 104 is in a non-driven state, the linearly polarized light is essentially transmitted as it is and should be blocked by the polarizing plate 102B on the output side. A part of the light emitted in the direction inclined from the normal line leaks from the polarizing plate 102B on the emission side.

このため、上述したような従来の液晶表示装置100においては、正面から観察される画像に比べて、液晶セル104の法線から傾斜した方向から観察される画像の表示品位が主にコントラストが低下することが原因で悪化するという問題(視角依存性の問題)があった。   For this reason, in the conventional liquid crystal display device 100 as described above, the display quality of the image observed from the direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 is mainly lower than the image observed from the front. There was a problem (problem of viewing angle dependency) that it was worsened by doing.

上述したような従来の液晶表示装置100における視角依存性の問題を改善するため、現在までに様々な技術が開発されており、その一つとして、例えば特許文献1または特許文献2に開示されているように、コレステリック規則性の分子構造を有する位相差層(複屈折性を示す位相差層)を用い、このような位相差層を液晶セルと偏光板との間に配置することにより光学補償を行うようにした液晶表示装置が知られている。   Various techniques have been developed so far to improve the viewing angle dependency problem in the conventional liquid crystal display device 100 as described above, and one of them is disclosed in, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2. As shown in the figure, a phase difference layer having a cholesteric regular molecular structure (a phase difference layer exhibiting birefringence) is used, and such a phase difference layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate. There has been known a liquid crystal display device configured to perform the above.

ここで、コレステリック規則性の分子構造を有する位相差光学素子では、λ=nav・p(p:液晶分子の螺旋構造における螺旋(ヘリカル)ピッチ、nav:螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率)で表される選択反射波長が、例えば特許文献1または特許文献2に開示されているように、透過光の波長よりも小さくなる、または大きくなるように調整している。   Here, in a phase difference optical element having a cholesteric regular molecular structure, λ = nav · p (p: helical pitch in the helical structure of liquid crystal molecules, nav: average refraction in a plane perpendicular to the helical axis For example, as disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, the selective reflection wavelength represented by (rate) is adjusted to be smaller or larger than the wavelength of transmitted light.

上述したような位相差光学素子においては、上述した液晶セルの場合と同様に、位相差層の法線から傾斜した方向に入射する直線偏光は、位相差層を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。この現象は、コレステリック規則性の分子構造が、負のCプレートとして作用することに起因したものである。なお、位相差層を透過する光(透過光)に対して生じる位相差の大きさは、位相差層内の液晶分子の複屈折値や、位相差層の厚さ、透過光の波長等にも影響される。   In the retardation optical element as described above, as in the case of the liquid crystal cell described above, the linearly polarized light incident in the direction inclined from the normal line of the retardation layer causes a retardation when transmitted through the retardation layer. Becomes elliptically polarized light. This phenomenon is caused by the fact that the cholesteric regular molecular structure acts as a negative C plate. Note that the magnitude of the phase difference generated with respect to the light transmitted through the retardation layer (transmitted light) depends on the birefringence value of the liquid crystal molecules in the retardation layer, the thickness of the retardation layer, the wavelength of the transmitted light, and the like. Is also affected.

したがって、上述したような位相差光学素子を用いれば、正のCプレートとして作用するVA方式の液晶セルで生じる位相差と、負のCプレートとして作用する位相差層で生じる位相差とが相殺するように、位相差層を適宜設計することにより、液晶表示装置の視角依存性の問題を大幅に改善することが可能である。   Therefore, if the phase difference optical element as described above is used, the phase difference generated in the VA liquid crystal cell acting as the positive C plate and the phase difference caused in the phase difference layer acting as the negative C plate cancel each other. Thus, by appropriately designing the retardation layer, it is possible to greatly improve the problem of the viewing angle dependency of the liquid crystal display device.

一方、特許文献3には、TN(Twisted Nematic)方式の液晶セルとして、径数μm〜数十μm程度の固定化されていない多数のミクロドメインからなる液晶表示素子が開示されている。TN液晶として用いられているカイラルネマチック液晶層は、旋光層として作用し、位相差層として作用しないように設定されている。そのために、上記TN液晶のツイスト角は0度〜約270度(カイラルピッチに換算すると0〜0.75ピッチ)の範囲で上記多数のミクロドメインのツイスト角が一致するように設定されている。なお、TN液晶のカイラルピッチを1ピッチ以上と仮定した場合のTN液晶の選択反射波長は、入射する可視光の波長より長い。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal cell, which is a liquid crystal display element having a large number of unfixed micro domains having a diameter of several μm to several tens of μm. The chiral nematic liquid crystal layer used as the TN liquid crystal is set so as to act as an optical rotation layer and not as a retardation layer. Therefore, the twist angle of the TN liquid crystal is set so that the twist angles of the many microdomains coincide with each other in a range of 0 degree to about 270 degrees (0 to 0.75 pitch when converted to a chiral pitch). When the chiral pitch of the TN liquid crystal is assumed to be 1 pitch or more, the selective reflection wavelength of the TN liquid crystal is longer than the wavelength of incident visible light.

非特許文献1には、同じくTN方式の液晶セル形成方法として、固定化されていないアモルファス状態の液晶層からなる液晶表示素子が開示されている。TN液晶として用いられているカイラルネマチック液晶層は、旋光層として作用し、位相差層として作用しないように設定されている。そのために、上記TN液晶のツイスト角は90度(カイラルピッチに換算すると0.5ピッチ)になるように設定されている。TN方式には、2枚の偏光板の吸収軸を平行にした間にTNセルを挟み込むノーマリーブラックモードと、偏光板クロスニコルの間にTNセルを挟み込むノーマリーホワイトモードとがあるが、非特許文献1では固定化されていないアモルファス状態の液晶層からなるTN液晶表示素子をノーマリーブラックモードにした場合の透過率は3%もあり、コントラスト低下を招いている。なお、TN液晶のカイラルピッチを1ピッチ以上と仮定した場合のTN液晶の選択反射波長は、入射する可視光の波長より長い。   Non-Patent Document 1 discloses a liquid crystal display element comprising an amorphous liquid crystal layer that is not fixed as a TN liquid crystal cell forming method. The chiral nematic liquid crystal layer used as the TN liquid crystal is set so as to act as an optical rotation layer and not as a retardation layer. Therefore, the twist angle of the TN liquid crystal is set to 90 degrees (0.5 pitch when converted to a chiral pitch). The TN system includes a normally black mode in which a TN cell is sandwiched between two polarizing plates made parallel to each other, and a normally white mode in which a TN cell is sandwiched between polarizer crossed Nicols. In Patent Document 1, when a TN liquid crystal display element composed of an amorphous liquid crystal layer that is not fixed is set to a normally black mode, the transmittance is as high as 3%, resulting in a decrease in contrast. When the chiral pitch of the TN liquid crystal is assumed to be 1 pitch or more, the selective reflection wavelength of the TN liquid crystal is longer than the wavelength of incident visible light.

非特許文献2にも、同じくTN方式の液晶セル形成方法として、アモルファス状態の液晶層からなる液晶表示素子が開示されている。上記アモルファス状態の液晶層は、ブラッシュ幅が10〜100μmでその間にいくつかのドメインが存在しており、隣接したドメインのダイレクターは殆ど連続している。TN液晶として用いられているカイラルネマチック液晶層は、旋光層として作用し、位相差層として作用しないように設定されている。そのために、上記TN液晶のツイスト角は90度(カイラルピッチに換算すると0.5ピッチ)になるように設定されている。なお、TN液晶のカイラルピッチを1ピッチ以上と仮定した場合のTN液晶の選択反射波長は、入射する可視光の波長より長い。   Non-Patent Document 2 also discloses a liquid crystal display element composed of an amorphous liquid crystal layer as a TN liquid crystal cell forming method. The liquid crystal layer in the amorphous state has a brush width of 10 to 100 μm, and several domains exist between them, and the directors of adjacent domains are almost continuous. The chiral nematic liquid crystal layer used as the TN liquid crystal is set so as to act as an optical rotation layer and not as a retardation layer. Therefore, the twist angle of the TN liquid crystal is set to 90 degrees (0.5 pitch when converted to a chiral pitch). When the chiral pitch of the TN liquid crystal is assumed to be 1 pitch or more, the selective reflection wavelength of the TN liquid crystal is longer than the wavelength of incident visible light.

また、特許文献4には、コレステリック規則性を有する液晶層表面の全範囲における液晶分子のダイレクターを一致させモノドメインとした円偏光抽出光学素子が開示されている。そうすることによって、偏光板をクロスニコル状態にしてコレステリック液晶を挟み込んだときに観測される明暗模様を解消している。   Patent Document 4 discloses a circularly polarized light extracting optical element in which the director of liquid crystal molecules in the entire range of the liquid crystal layer surface having cholesteric regularity is made to be a monodomain. By doing so, the light and dark pattern observed when the cholesteric liquid crystal is sandwiched between the polarizing plates in a crossed Nicol state is eliminated.

しかしながら、上述したような位相差光学素子(コレステリック規則性の分子構造を有する位相差層)を液晶セルと偏光板との間に配置した場合には、視角依存性の問題を改善することはできるものの、特許文献4の場合を除いて、表示画像に明暗模様が発生して、表示品位を著しく低下させるという問題があった。   However, when the retardation optical element (retardation layer having a cholesteric regular molecular structure) as described above is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the problem of viewing angle dependency can be improved. However, except for the case of Patent Document 4, there is a problem that a bright and dark pattern is generated in the display image and the display quality is remarkably lowered.

特開平3−67219号公報JP-A-3-67219 特開平4−322223号公報JP-A-4-322223 特開平7−175065号公報JP-A-7-175065 特開2002−258053号公報JP 2002-258053 A R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993)R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993) Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994)Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994)

本発明はこのような問題点を考慮してなされたものであり、液晶セルと偏光板との間に位相差層を配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる位相差層、この位相差層を用いた位相差光学素子および液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and even when a retardation layer is disposed between a liquid crystal cell and a polarizing plate, a bright and dark pattern is not generated in a display image, and display quality is improved. An object of the present invention is to provide a retardation layer capable of effectively suppressing the decrease in the phase difference, a retardation optical element using the retardation layer, and a liquid crystal display device.

本発明は、上記目的を達成するために、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において所定の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein at least one of the two main surfaces of the retardation layer is predetermined. The retardation layer is characterized in that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other.

本発明によれば、上記位相差層は、少なくとも一方の表面において所定の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を有する位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な間隔内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、明暗模様は人間の目では事実上視認不可能になるので、確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って見た目の表示品位の低下を抑制することができる。   According to the present invention, since the retardation layer has a liquid crystal molecule director that does not substantially match within a predetermined interval on at least one surface, the film thickness is, for example, for manufacturing reasons. Even when a retardation optical element having a retardation layer with a distribution of ± 5% is arranged between a liquid crystal cell and a polarizing plate, liquid crystal molecules with different directors exist within a minute interval, so Since the pattern is virtually invisible to the human eye, it is possible to surely make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image, and thus it is possible to suppress deterioration in the display quality of the appearance.

更に、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、他方の表面においても所定の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することが好ましい。これにより、より効果的に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って表示品位の低下をより効果的に抑制することができるからである。   Furthermore, among the two main surfaces of the retardation layer, it is preferable that the other surface has a liquid crystal molecule director that does not substantially match within a predetermined interval. This is because it is possible to make it more difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image more effectively, and thus it is possible to more effectively suppress the deterioration in display quality.

また、本発明は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。   The present invention also provides a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and is within a region of a predetermined radius on at least one of the two main surfaces of the retardation layer. There is provided a retardation layer characterized by the presence of liquid crystal molecules whose directors do not substantially coincide.

本発明によれば、上記位相差層は、少なくとも一方の表面において所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を有する位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な領域内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って見た目の表示品位の低下を抑制することができる。   According to the present invention, the retardation layer includes a liquid crystal molecule whose director does not substantially match within a region having a predetermined radius on at least one surface. Even when a retardation optical element having a retardation layer with a film thickness distribution of ± 5% is disposed between a liquid crystal cell and a polarizing plate, liquid crystal molecules having different directors exist in a minute region. Thus, it is possible to make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image, and thus it is possible to suppress a decrease in the visual display quality.

さらに、本発明は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。   Furthermore, the present invention provides a retardation layer that functions as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, and the twist angle in the cholesteric structure is substantially at a position within a predetermined interval on the main surface of the retardation layer. There is provided a retardation layer characterized in that there is a material that does not match the above.

本発明によれば、上記位相差層は、所定の間隔内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を有する位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な間隔内にツイスト角の異なるものが存在するため、明暗模様は人間の目では事実上視認不可能になるので、確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って見た目の表示品位の低下を抑制することができる。   According to the present invention, since the retardation layer has a layer in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide with each other at a position within a predetermined interval, the film thickness distribution is, for example, for manufacturing reasons. Even when a retardation optical element having a retardation layer of ± 5% is arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate, there are things with different twist angles within a minute interval, so the light and dark pattern is human. Therefore, it is difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image, and thus it is possible to suppress the deterioration of the display quality.

本発明は、また、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。   The present invention also provides a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein the twist angle in the cholesteric structure is located at a position within a predetermined radius region on the main surface of the retardation layer. There is provided a retardation layer characterized in that there is a material that does not substantially match.

本発明によれば、所定の半径の領域内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を有する位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な領域内にツイスト角の異なるものが存在するため、表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って見た目の表示品位の低下を抑制することができる。   According to the present invention, since the cholesteric structure does not substantially coincide with the twist angle at a position within a predetermined radius region, the film thickness distribution is ± 5% for manufacturing reasons, for example. Even when a phase difference optical element having a phase difference layer is arranged between a liquid crystal cell and a polarizing plate, there is a thing with a different twist angle in a minute region, so that a bright and dark pattern generated in a display image is not generated. It is possible to make it difficult to see, and therefore, it is possible to suppress a decrease in visual display quality.

また、本発明は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層表面に立てた法線を含む断面において所定の半径の領域内に上記法線と上記コレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、上記法線方向を基準に右回りに鋭角である上記ヘリカル軸構造領域と、上記法線方向を基準に左回りに鋭角である上記ヘリカル軸構造領域とを有することを特徴とする位相差層を提供する。   In addition, the present invention provides a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and the normal line is within a region of a predetermined radius in a cross section including a normal line standing on the surface of the retardation layer. And the helical axis of the helical axis structure region having the cholesteric structure has an acute angle clockwise with respect to the normal direction, and an acute angle counterclockwise with respect to the normal direction. A retardation layer comprising the helical axis structure region as described above.

本発明によれば、位相差層が、この位相差層表面に立てた法線を含む断面において所定の半径の領域内に上記法線とコレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、上記法線方向を基準に右回りに鋭角であるヘリカル軸構造領域と、上記法線方向を基準に左回りに鋭角であるヘリカル軸構造領域とを有することから、隣り合った複数のヘリカル軸構造領域が合体して、大きなドメインになることを防止できる。これにより、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, the retardation layer is formed between the normal line and the helical axis of the helical axis structure region having a cholesteric structure in a region having a predetermined radius in a cross section including the normal line standing on the surface of the retardation layer. The angular axis has a helical axis structure area that is acute clockwise with respect to the normal direction and a helical axis structure area that is acute counterclockwise with respect to the normal direction. It is possible to prevent the helical axis structure regions from being combined into a large domain. Thereby, for example, even when the retardation layer having a film thickness distribution of ± 5% for manufacturing reasons is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a bright and dark pattern is not generated in the display image. A decrease in display quality can be effectively suppressed.

上述した発明においては、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなることが好ましい。例えば、微小単位(ドメイン)同士の液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないか、あるいは微小単位(ドメイン)同士のコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していなく、このような微小単位(ドメイン)が互いに接した状態で複数存在すれば、更に確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、従って表示品位の低下を更に確実に抑制することができるからである。   In the above-described invention, it is preferable that a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure exist. For example, the directors of the liquid crystal molecules between the minute units (domains) do not substantially match or the twist angles in the cholesteric structure between the minute units (domains) do not substantially match. This is because if there are a plurality of units (domains) in contact with each other, it is possible to more reliably make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image, and thus it is possible to more reliably suppress the deterioration of display quality. .

さらに、本発明は、コレステリック構造の螺旋ピッチが1ピッチ以上である範囲で固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなることを特徴とする位相差層を提供する。   Furthermore, the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate fixed in a range in which the helical pitch of the cholesteric structure is 1 pitch or more, and there are a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure. A retardation layer is provided.

本発明によれば、上記位相差層には上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を有する位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、ドメインは微小であるため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, since the retardation layer includes a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure, the retardation layer has a thickness distribution of ± 5% for manufacturing reasons, for example. Even when the phase difference optical element is arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the domain is very small, so that a bright and dark pattern is not generated in the display image, and deterioration of display quality is effectively suppressed. Can do.

上述した発明においては、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短いことが好ましい。選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、上述したような明暗模様が観察されなくなるからである。   In the above-described invention, it is preferable that the selective reflection wavelength of the selective reflection light having the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light. When the selective reflection wavelength of the selective reflected light is set to be shorter than the wavelength of the incident light, the minute unit (domain) is smaller than the case where the selective reflection wavelength of the selective reflected light is set to be longer than the wavelength of the incident light. This is because it becomes considerably small and the bright and dark pattern as described above is not observed.

また、上述した発明においては、上記微小単位(ドメイン)表面の内接楕円の最大長径が、40μm以下であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、表示画像に明暗模様を認識することがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができるからである。   In the above-described invention, the maximum major axis of the inscribed ellipse on the surface of the minute unit (domain) is preferably 40 μm or less. As a result, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, it is possible to effectively prevent the display quality from being deteriorated without recognizing a bright and dark pattern in the display image. Because it can.

この際、上記微小単位(ドメイン)表面の内接楕円の最大長径が、上記入射光の波長以下であることがより好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合、ドメインの大きさ起因の明暗模様を発生させないようにできる。その理由は、ドメインの大きさが上記入射光の波長以下なので、ドメインの大きさを光で識別することが困難となるからである。   At this time, it is more preferable that the maximum major axis of the inscribed ellipse on the surface of the minute unit (domain) is not more than the wavelength of the incident light. Thereby, when the said phase difference layer is arrange | positioned between a liquid crystal cell and a polarizing plate, it can avoid generating the bright and dark pattern resulting from the magnitude | size of a domain. The reason is that it is difficult to identify the size of the domain by light because the size of the domain is not more than the wavelength of the incident light.

また、上述した発明においては、上記微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離が、上記入射光の波長以下であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合、ディスクリネーション起因の散乱を発生させないようにできる。その理由は、ディスクリネーションの大きさが上記入射光の波長以下なので、ディスクリネーションを光で識別することが困難となるからである。   In the above-described invention, it is preferable that the distance of the alignment defect (disclination) between the minute units (domains) is not more than the wavelength of the incident light. Thereby, when the said phase difference layer is arrange | positioned between a liquid crystal cell and a polarizing plate, it can avoid generating the scattering resulting from disclination. This is because the disclination is less than the wavelength of the incident light and it is difficult to identify the disclination with light.

さらに、上述した発明においては、上記位相差層をJIS−K7105に準拠して測定した際のヘーズ値が2%以下であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、コントラストの低下を効果的に抑制することができるからである。   Furthermore, in the above-described invention, it is preferable that the haze value when the retardation layer is measured according to JIS-K7105 is 2% or less. Thereby, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a decrease in contrast can be effectively suppressed.

また、上述した発明においては、偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を0%、偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を100%とし、上記位相差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで測定した際の380nm〜700nmの範囲で測定した漏れ光の最大値が1%以下であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、コントラストの低下を効果的に抑制することができるからである。   In the above-described invention, the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in the crossed Nicol state is 0%, and the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in the parallel state is 100%. The maximum value of leakage light measured in the range of 380 nm to 700 nm when the retardation layer is sandwiched between the polarizing plate crossed Nicol states is preferably 1% or less. Thereby, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a decrease in contrast can be effectively suppressed.

さらに、上述した発明においては、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致していないことが好ましい。中でも、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に0度であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができるからである。   Furthermore, in the above-described invention, it is preferable that the helical axis of the minute unit (domain) having the cholesteric structure does not substantially coincide with the normal line standing on the surface of the retardation layer. Especially, it is preferable that the average value of the angle formed by the helical axis of the minute unit (domain) having the cholesteric structure and the normal line standing on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree. Thereby, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, it is possible to effectively prevent the display quality from being deteriorated without generating a bright and dark pattern on the display image. Because it can.

また、上述した発明においては、上記位相差層の主たる表面の上に、さらに、第2の位相差層を積層してなる積層位相差層であってもよい。これにより、単層では発現不可能だった位相差量を実現できるからである。   In the above-described invention, a laminated retardation layer may be formed by further laminating a second retardation layer on the main surface of the retardation layer. This is because it is possible to realize a phase difference amount that cannot be expressed in a single layer.

さらに、上述した発明においては、上記位相差層および上記第2の位相差層の選択反射光がいずれも、実質的に同一な選択反射波長を有することが好ましい。これにより、二つの位相差層間で物質移動が生じた際における光学的特性の劣化を抑止することができるからである。   Furthermore, in the above-described invention, it is preferable that the selective reflection light of the retardation layer and the second retardation layer both have substantially the same selective reflection wavelength. This is because it is possible to suppress deterioration of the optical characteristics when mass transfer occurs between the two retardation layers.

また、上述した発明においては、上記位相差層は、カイラルネマチック液晶が3次元架橋された分子構造、または、高分子コレステリック液晶がガラス状態にされた分子状態を有することが好ましい。これにより、コレステリック規則性の分子構造を安定に保つことができからである。   In the above-described invention, the retardation layer preferably has a molecular structure in which chiral nematic liquid crystal is three-dimensionally cross-linked or a molecular state in which polymer cholesteric liquid crystal is in a glass state. This is because the molecular structure of the cholesteric regularity can be kept stable.

さらに、本発明は、透明基材と、上記透明基材表面に形成された、上述した位相差層とを有することを特徴とする位相差光学素子を提供する。   Furthermore, the present invention provides a retardation optical element comprising a transparent substrate and the above-described retardation layer formed on the surface of the transparent substrate.

この際、上記透明基材と、上記位相差層との間に、配向膜が形成されていることが好ましい。これにより、コレステリック規則性の分子構造を機械的に安定に保つことができるからである。   At this time, an alignment film is preferably formed between the transparent base material and the retardation layer. This is because the molecular structure of cholesteric regularity can be kept mechanically stable.

さらに、上記透明基材と上記位相差層との間にカラーフィルター層が形成されていることが好ましい。これにより、透明基材、カラーフィルター層、および位相差層間の表面反射を防いでより透過率を高くすることができるからである。   Furthermore, it is preferable that a color filter layer is formed between the transparent substrate and the retardation layer. Thereby, the surface reflection between the transparent substrate, the color filter layer, and the retardation layer can be prevented, and the transmittance can be further increased.

本発明は、また、上述した位相差光学素子の透明基材における、位相差層が形成されていない側の表面に、偏光層が配置されていることを特徴とする偏光素子を提供する。本発明によれば、位相差光学素子の少なくとも片面に偏光層が設けられているため、位相差光学素子の表面での反射が極端に少なくなり、明暗模様の発生を効果的に抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。   The present invention also provides a polarizing element characterized in that a polarizing layer is disposed on the surface of the transparent substrate of the retardation optical element described above on the side where the retardation layer is not formed. According to the present invention, since the polarizing layer is provided on at least one surface of the retardation optical element, reflection on the surface of the retardation optical element is extremely reduced, and the occurrence of bright and dark patterns is effectively suppressed and contrast is increased. Can be improved, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed.

さらに、本発明は、液晶セルと、上記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、上記液晶セルと上記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、上述した位相差光学素子とを有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。これにより、液晶表示装置における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を抑制することができる。   Furthermore, the present invention provides a liquid crystal cell, a pair of polarizing plates disposed so as to sandwich the liquid crystal cell, and the phase difference described above disposed between at least one of the liquid crystal cell and the pair of polarizing plates. A liquid crystal display device including an optical element is provided. Thereby, the occurrence of bright and dark patterns in the liquid crystal display device can be suppressed and the contrast can be improved, and the deterioration of display quality can be suppressed.

本発明は、また、透明基材上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、上記配向膜上に、コレステリック液晶構造を形成するコレステリック規則性を有する液晶材料を含む位相差層形成用塗工液を、上記配向膜に対してラビング処理を施さない状態で塗布する塗布工程と、上記塗布工程により配向膜上に形成された位相差層に配向処理を施す配向処理工程と、上記配向処理で配向させた位相差層に固化処理を施し固化させ、上記位相差層内における液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する固定化工程とを有することを特徴とする位相差光学素子の製造方法を提供する。   The present invention also provides an alignment film forming step of forming an alignment film on a transparent substrate, and a retardation layer forming coating comprising a liquid crystal material having a cholesteric regularity for forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film An application process for applying the liquid without rubbing the alignment film, an alignment process for applying an alignment process to the retardation layer formed on the alignment film by the application process, and the alignment process. And a fixing step of fixing the cholesteric liquid crystal structure expressed in a liquid crystal phase in the retardation layer by solidifying the aligned retardation layer by solidification treatment. A manufacturing method is provided.

本発明によれば、ラビング処理を施さない状態の配向膜上に位相差層が形成されるものであるので、微小単位(ドメイン)の小さな位相差層とすることが可能となり、液晶表示装置等に用いた場合に表示品位の良好な位相差光学素子を製造することができる。   According to the present invention, since the retardation layer is formed on the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment, it is possible to obtain a retardation layer having a small minute unit (domain), such as a liquid crystal display device. When used in the above, a retardation optical element having good display quality can be produced.

本発明の位相差層は、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができるという効果を奏する。   Even when the retardation layer of the present invention is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, it does not generate a bright and dark pattern on the display image, and effectively suppresses deterioration in display quality. There is an effect that can be done.

本発明は、位相差層、それを用いた位相差光学素子、さらには液晶表示装置を含むものである。以下、それぞれについて詳述する。   The present invention includes a retardation layer, a retardation optical element using the retardation layer, and a liquid crystal display device. Each will be described in detail below.

A.位相差層
まず、本発明の位相差層について説明する。本発明の位相差層は、6つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様について説明する。
A. Retardation Layer First, the retardation layer of the present invention will be described. The retardation layer of the present invention can be divided into six embodiments. Each embodiment will be described below.

1.第1実施態様
本発明の位相差層の第1実施態様は、コレステリック構造の螺旋ピッチが1ピッチ以上である範囲で固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなることを特徴とするものである。また、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が主要な入射光の波長より短いものであればなおよいものである。
1. First Embodiment A first embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate fixed in a range in which the helical pitch of the cholesteric structure is 1 pitch or more, and the cholesteric structure It is characterized in that a plurality of minute units (domains) having s are present. Further, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the main incident light.

本実施態様によれば、上記位相差層には上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、ドメインは微小であるため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to this embodiment, since the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, for example, the retardation layer having a thickness distribution of ± 5% for manufacturing reasons is provided. Even when it is arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate, since the domain is very small, a bright and dark pattern is not generated in the display image, and deterioration of display quality can be effectively suppressed. The reason is that if the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be shorter than the wavelength of the incident light, the minute unit (domain) is set so that the selective reflection wavelength of the selective reflection light is longer than the wavelength of the incident light. For example, the uneven pattern as seen in FIG. 2 of Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) described above is not observed, and the bright and dark pattern is not generated. It is.

上述した現象が何故起こるかについては、明白な証拠は現在のところないが、以下のように考えることができる。すなわち、コレステリック構造の選択反射波長が長波長側に設定されている場合、ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単位(ドメイン)の大きさは比較的大きく、目視可能な大きさであり、散乱現象による白濁が生じてしまう。一方、コレステリック構造の選択反射波長が短波長側に設定されている場合は、ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単位(ドメイン)の大きさは比較的小さく、目視不可能な大きさであり、散乱現象も起きない。   Although there is currently no clear evidence as to why the above phenomenon occurs, it can be considered as follows. In other words, when the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set to the long wavelength side, the size of the minute unit (domain) formed on the alignment film not subjected to the rubbing process is relatively large and can be visually observed. Yes, white turbidity occurs due to the scattering phenomenon. On the other hand, when the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set on the short wavelength side, the size of the minute unit (domain) formed on the alignment film not subjected to the rubbing process is relatively small and cannot be visually observed. And no scattering phenomenon occurs.

以下、本実施態様の位相差層について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施態様の位相差層の一例の断面を示す模式図である。図1に示すように、本実施態様の位相差層10は、コレステリック規則性の分子構造(螺旋構造)を有する多数の微小単位(ドメイン)12からなるものである。
Hereinafter, the retardation layer of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of an example of the retardation layer of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the retardation layer 10 of this embodiment is composed of a large number of micro units (domains) 12 having a cholesteric regular molecular structure (helical structure).

ここで、コレステリック規則性の分子構造を有する微小単位(ドメイン)は、液晶分子の物理的な分子配列(プレーナ配列)に基づいて、一方向の旋光成分(円偏光成分)と、これと逆回りの旋光成分とを分離する旋光選択特性(偏光分離特性)を有している。このような現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における旋回方向を適宜選択すると、この旋回方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。   Here, a minute unit (domain) having a molecular structure of cholesteric regularity is based on a physical molecular arrangement (planar arrangement) of liquid crystal molecules, and an optical rotation component (circularly polarized light component) in one direction, and the reverse direction. The optical rotation selection characteristics (polarization separation characteristics) for separating the optical rotation components of the optical rotation components. Such a phenomenon is known as circular dichroism, and when a rotation direction in the helical structure of liquid crystal molecules is appropriately selected, a circularly polarized component having the same optical rotation direction as that of the rotation direction is selectively reflected.

この場合の最大旋光偏光光散乱(選択反射のピーク)は、次式(1)の波長λで生じる。
λ=nav・p … (1)
ここで、pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ、navは螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率である。
In this case, the maximum optical polarization polarization light scattering (selective reflection peak) occurs at the wavelength λ 0 of the following equation (1).
λ 0 = nav · p (1)
Here, p is a helical pitch in the helical structure of liquid crystal molecules, and nav is an average refractive index in a plane perpendicular to the helical axis.

一方、このときの選択反射光の波長バンド幅Δλは、次式(2)で表される。
Δλ=Δn・p … (2)
ここで、Δnは常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との差として表される複屈折値である。
On the other hand, the wavelength bandwidth Δλ of the selectively reflected light at this time is expressed by the following equation (2).
Δλ = Δn · p (2)
Here, Δn is a birefringence value expressed as a difference between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light.

すなわち、このようなコレステリック規則性の分子構造を有する微小単位(ドメイン)において、入射した無偏光は、上述したような偏光分離特性に従って、選択反射波長λを中心とした波長バンド幅Δλの範囲の光の右旋または左旋の円偏光成分の一方が反射され、他方の円偏光成分および選択反射波長以外の他の波長領域の光(無偏光)が透過される。なお、反射された右旋または左旋の円偏光成分は、通常の反射とは異なり、旋回方向が反転されることなく反射される。 That is, in such a small unit (domain) having a cholesteric regular molecular structure, the incident non-polarized light is in the range of the wavelength bandwidth Δλ centered on the selective reflection wavelength λ 0 in accordance with the polarization separation characteristics as described above. One of the right-handed and left-handed circularly polarized light components is reflected, and the other circularly polarized light component and light in a wavelength region other than the selective reflection wavelength (unpolarized light) are transmitted. The reflected right-handed or left-handed circularly polarized light component is reflected without reversing the turning direction, unlike normal reflection.

また、本実施態様においては、微小単位(ドメイン)は、分子構造に起因した選択反射光の選択反射波長が、微小単位(ドメイン)に入射する入射光の波長より短くなるように分子構造の螺旋ピッチが調整されている。   In this embodiment, the minute unit (domain) is a spiral of the molecular structure so that the selective reflection wavelength of the selectively reflected light caused by the molecular structure is shorter than the wavelength of the incident light incident on the minute unit (domain). The pitch is adjusted.

本実施態様においては、上記選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短いことが好ましい。また、入射光が可視光である場合が一般的であるので、上記選択反射波長は、可視光の波長より短いことが好ましく、具体的には380nm以下であることが好ましく、特に280nm以下であることが好ましい。なお、下限に関しては、特に限定されるものではないが、通常は150nm以上とされる。   In this embodiment, it is preferable that the selective reflection wavelength of the selective reflection light is shorter than the wavelength of incident light. In addition, since the incident light is generally visible light, the selective reflection wavelength is preferably shorter than the wavelength of visible light, specifically, preferably 380 nm or less, particularly 280 nm or less. It is preferable. The lower limit is not particularly limited, but is usually 150 nm or more.

このように、選択反射光の選択反射波長が入射光、特に可視光の波長よりも小さくなるように調整するのには、以下の3つの理由がある。   Thus, there are the following three reasons for adjusting the selective reflection wavelength of the selective reflection light so as to be smaller than the wavelength of incident light, particularly visible light.

1つ目の理由は、コレステリック規則性の分子構造による選択反射によって入射光が反射されてしまうことを防止するために、選択反射波長が入射光の波長よりも小さくなる、または大きくなるようにする必要があるからである。したがって、微小単位(ドメイン)に入射する入射光が可視光(波長バンド幅:380nm〜780nm)である場合には、上記範囲のバンド幅をはずすことが好ましく、選択反射波長は380nmより小さいまたは780nmより大きいことが好ましい。   The first reason is that the selective reflection wavelength is made smaller or larger than the wavelength of the incident light in order to prevent the incident light from being reflected by the selective reflection due to the molecular structure of cholesteric regularity. It is necessary. Therefore, when the incident light incident on the minute unit (domain) is visible light (wavelength bandwidth: 380 nm to 780 nm), it is preferable to remove the bandwidth in the above range, and the selective reflection wavelength is smaller than 380 nm or 780 nm. Larger is preferred.

2つ目の理由は、微小単位(ドメイン)に負のCプレートとしての作用(位相差層としての作用)を発現させ、TN液晶のような旋光作用を発現させないために、選択反射波長が入射光の波長よりも小さくなるようにすることが好ましいからである。微小単位(ドメイン)に入射する入射光が可視光である場合には、上述したように選択反射波長は380nm以下にすることが好ましい。   The second reason is that the selective reflection wavelength is incident in order to cause the micro unit (domain) to act as a negative C plate (act as a retardation layer) and not to cause the optical rotation action like TN liquid crystal. It is because it is preferable to make it smaller than the wavelength of light. When the incident light incident on the minute unit (domain) is visible light, the selective reflection wavelength is preferably 380 nm or less as described above.

3つ目の理由は、選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すれば、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定した場合よりもかなり小さくなり、明暗模様が観察されなくなるからである。上述した現象が何故起こるかについては、明白な証拠は現在のところないが、以下のように考えることができる。   The third reason is that if the selective reflection wavelength is set to be shorter than the wavelength of the incident light, the minute unit (domain) is set so that the selective reflection wavelength of the selective reflected light is longer than the wavelength of the incident light. This is because it becomes considerably smaller than that, and the bright and dark pattern is not observed. Although there is currently no clear evidence as to why the above phenomenon occurs, it can be considered as follows.

すなわち、コレステリック構造の選択反射波長が長波長側に設定されている場合、ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単位(ドメイン)の大きさは比較的大きく、目視可能な大きさになり、散乱現象による白濁が生じてしまう。一方、コレステリック構造の選択反射波長が短波長側に設定されている場合は、ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単位(ドメイン)の大きさは比較的小さく、目視不可能な大きさになり、散乱現象が起きない。   That is, when the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set to the long wavelength side, the size of the minute unit (domain) formed on the alignment film not subjected to the rubbing process is relatively large and is visually observable. Thus, white turbidity due to the scattering phenomenon occurs. On the other hand, when the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set on the short wavelength side, the size of the minute unit (domain) formed on the alignment film not subjected to the rubbing process is relatively small and cannot be visually observed. Then, the scattering phenomenon does not occur.

また、本実施態様においては、図1に示すように、位相差層10に存在する複数の微小単位(ドメイン)12は、TN液晶のような旋光作用を用いていないので、それぞれ、螺旋ピッチが1ピッチ以上、好ましくは5ピッチ以上となるように膜厚が調整されているものである。具体的なピッチ数は、所望する膜厚から計算することができる(K. Kashima et al., IDW '02, 413(2002) 参照)。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of minute units (domains) 12 existing in the retardation layer 10 do not use an optical rotation action like TN liquid crystal. The film thickness is adjusted to be 1 pitch or more, preferably 5 pitch or more. The specific number of pitches can be calculated from the desired film thickness (see K. Kashima et al., IDW '02, 413 (2002)).

本実施態様においては、位相差層に存在する複数の微小単位(ドメイン)同士のコレステリック構造におけるツイスト角は実質的には一致しなくてもよい。   In the present embodiment, the twist angles in the cholesteric structure of a plurality of minute units (domains) existing in the retardation layer may not substantially coincide.

例えば図2に示すように、位相差層10に膜厚分布がある場合には、微小単位(ドメイン)12同士のツイスト角は一致しない。このような状況は、旋光作用を利用するTNモードの液晶の場合には致命的な欠陥となるが、本発明においては、旋光作用を利用するのではなく、偏光の位相をシフトさせることが目的であるため、位相シフト量がごくわずかにずれるだけで大きな問題は生じないからである。   For example, as shown in FIG. 2, when the retardation layer 10 has a film thickness distribution, the twist angles of the minute units (domains) 12 do not match. Such a situation is a fatal defect in the case of a TN mode liquid crystal using an optical rotation action. However, in the present invention, the purpose is not to use the optical rotation action but to shift the phase of polarization. This is because only a slight shift in the phase shift amount causes no major problem.

また、図1に示すように、位相差層10は、厚さ方向に直交するように配置された互いに対向する2つの主たる表面(広い方の表面)12Aおよび12Bを有するものである。本実施態様においては、位相差層10の2つの主たる表面12Aおよび12Bのうち、一方の表面12Aの複数の微小単位(ドメイン)12の液晶分子のダイレクターDaの方向は実質的に一致していないことが好ましく、さらに、他方の表面12Bの微小単位(ドメイン)12の液晶分子のダイレクターDbの方向も実質的に一致していないことが好ましい。また、本実施態様においては、それぞれの微小単位(ドメイン)12表面の液晶分子のダイレクターは実質的にランダムであることが好ましい。   As shown in FIG. 1, the retardation layer 10 has two main surfaces (wider surfaces) 12 </ b> A and 12 </ b> B facing each other and arranged so as to be orthogonal to the thickness direction. In this embodiment, among the two main surfaces 12A and 12B of the retardation layer 10, the direction of the director Da of the liquid crystal molecules of the plurality of micro units (domains) 12 on one surface 12A is substantially the same. Preferably, the direction of the director Db of the liquid crystal molecules of the micro units (domains) 12 on the other surface 12B is not substantially coincident. In the present embodiment, the director of the liquid crystal molecules on the surface of each minute unit (domain) 12 is preferably substantially random.

上記位相差層に膜厚分布がある場合、位相差層表面の全ての液晶分子のダイレクターを一致させてモノドメインを作ろうとすると、モノドメインになりきれない複数の大きな島状ドメイン(ドメイン表面の内接楕円の最大長径が、5〜100mm)が、明暗模様として視認されてしまうという不具合が生じる。一方、本発明においては、位相差層に複数の微小単位(ドメイン)が存在し、これらの複数の微小単位(ドメイン)表面の液晶分子のダイレクターが一致していないことにより、位相差層に膜厚分布がある場合でも、明暗模様が発生することなく、表示品位の低下を抑制することができるという利点を有する。   When there is a film thickness distribution in the above retardation layer, if you try to create a monodomain by matching the directors of all the liquid crystal molecules on the surface of the retardation layer, multiple large island domains (domain surface that cannot be monodomain) The maximum major axis of the inscribed ellipse is visually recognized as a bright and dark pattern. On the other hand, in the present invention, a plurality of minute units (domains) exist in the retardation layer, and the directors of the liquid crystal molecules on the surfaces of the plurality of minute units (domains) do not coincide with each other. Even when there is a film thickness distribution, there is an advantage that it is possible to suppress deterioration in display quality without causing bright and dark patterns.

なお、モノドメインを作りたい場合は、ラビング処理を施した配向膜を用いればよく、複数の微小単位(ドメイン)を作りたい場合は、ラビング処理を施さない配向膜を用いればよい。これらに関しては、特開平7−175065号公報、R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993)、Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994)に開示されているので、ここでの説明は省略するが、一言で言えば、ラビング処理を施さない配向膜は液晶分子に対する水平方向の配向規制力を有しているが、その力の方向は面内でランダムになっていることに起因している。   If a monodomain is to be formed, an alignment film subjected to rubbing treatment may be used. If a plurality of minute units (domains) are to be formed, an alignment film not subjected to rubbing treatment may be used. These are disclosed in JP-A-7-175065, R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993), Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994). Therefore, although explanation here is omitted, in short, the alignment film not subjected to the rubbing treatment has a horizontal alignment regulating force for the liquid crystal molecules, but the direction of the force is random in the plane. This is due to the fact that

ここで、微小単位(ドメイン)の表面における、液晶分子のダイレクターの方向が実質的に一致しているか否かは、位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって判別することができる。詳細には、例えば図3に示すように、透過型電子顕微鏡により、コレステリック規則性の分子構造のまま固化された位相差層10の断面を観察すると、コレステリック規則性の分子構造特有の、分子螺旋のピッチに相当する明暗模様が観察される。したがって、このとき、各表面(例えば表面12A)において、面に沿って明暗の濃度にばらつきがあれば、この面内の液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものと判断することができる。   Here, whether or not the directions of the directors of the liquid crystal molecules on the surface of the minute unit (domain) substantially coincide can be determined by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope. it can. Specifically, for example, as shown in FIG. 3, when a cross-section of the retardation layer 10 solidified with a cholesteric regular molecular structure is observed with a transmission electron microscope, a molecular spiral peculiar to the cholesteric regular molecular structure is observed. A bright and dark pattern corresponding to the pitch of is observed. Therefore, at this time, if the density of light and darkness varies along the surface on each surface (for example, the surface 12A), it can be determined that the directors of the liquid crystal molecules in the surface do not substantially match. it can.

なお、「液晶分子」という用語は、一般的には液体の流動性と結晶の異方性とを兼ね備えた分子という意味で用いられるが、本明細書においては、流動性を有する状態で有していた異方性を保持しつつ固化された分子についても便宜上、「液晶分子」という用語を用いることとする。分子が流動性を有する状態で有していた異方性を保持しつつ固化させる方法としては、例えば、重合可能な基を有する液晶性分子(重合性モノマー分子または重合性オリゴマー分子)を架橋させる方法や、高分子液晶(液晶ポリマー)をガラス転移温度以下に冷却する方法等がある。   The term “liquid crystal molecule” is generally used to mean a molecule having both fluidity of liquid and anisotropy of crystal. In this specification, the term “liquid crystal molecule” has fluidity. For the sake of convenience, the term “liquid crystal molecule” is also used for molecules that have been solidified while maintaining the anisotropy. As a method of solidifying while maintaining the anisotropy that the molecule has in the fluid state, for example, a liquid crystal molecule (polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule) having a polymerizable group is crosslinked. And a method of cooling a polymer liquid crystal (liquid crystal polymer) to a glass transition temperature or lower.

また、本実施態様のコレステリック規則性の分子構造を有する位相差層は、異方性、すなわち複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なるので、負のCプレートとして作用する。   Further, the retardation layer having a cholesteric regular molecular structure of the present embodiment has anisotropy, that is, birefringence, and the refractive index in the thickness direction and the refractive index in the plane direction are different. Acts as a negative C plate.

ここで、位相差層は、光学軸の向きと、光学軸に直交する方向の屈折率に対する光学軸方向の屈折率の大きさとにより分類されるものである。光学軸の方向が位相差層の平面に沿っているものをAプレート、光学軸の方向が位相差層に垂直な法線方向に向いているものをCプレート、光学軸の方向が法線方向から傾いているものをOプレートと呼ぶ。また、光学軸方向の屈折率が光学軸に直交する方向の屈折率より大きいものを正のプレート、光学軸方向の屈折率が光学軸に直交する方向の屈折率より小さいものを負のプレートという。したがって、正のAプレート、負のAプレート、正のCプレート、負のCプレート、正のOプレート、負のOプレートの区別がある。本実施態様においては、位相差層は負のCプレートとして機能しているものである。負のCプレートとは、光学軸の方向が位相差層に垂直な法線方向に向いており、光学軸方向の屈折率が光学軸に直交する方向の屈折率より小さいものである。   Here, the retardation layer is classified according to the direction of the optical axis and the magnitude of the refractive index in the optical axis direction with respect to the refractive index in the direction orthogonal to the optical axis. When the direction of the optical axis is along the plane of the retardation layer, the A plate, when the direction of the optical axis is in the normal direction perpendicular to the retardation layer, the C plate, the direction of the optical axis is the normal direction The one tilted from the side is called an O plate. A plate having a refractive index in the direction of the optical axis larger than the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis is called a positive plate, and a plate having a refractive index in the direction of the optical axis smaller than that in the direction perpendicular to the optical axis is called a negative plate. . Therefore, there is a distinction between a positive A plate, a negative A plate, a positive C plate, a negative C plate, a positive O plate, and a negative O plate. In this embodiment, the retardation layer functions as a negative C plate. In the negative C plate, the direction of the optical axis is in the normal direction perpendicular to the retardation layer, and the refractive index in the optical axis direction is smaller than the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis.

すなわち、3次元直交座標系で、位相差層の面方向の屈折率をNx、Ny、厚さ方向の屈折率をNzとすると、Nz<Nx=Nyの関係となっている。このため、例えば図1に示すように、位相差層10に直線偏光が入射する場合には、位相差層10の法線12Cの方向に入射した直線偏光は位相シフトされずに透過されるものの、位相差層12の法線12Cから傾斜した方向に入射した直線偏光は位相差層10を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。なお逆に、位相差層10の法線12Cから傾斜した方向に楕円偏光が入射した場合には、入射した楕円偏光を直線偏光にすることも可能である。   That is, in the three-dimensional orthogonal coordinate system, assuming that the refractive index in the surface direction of the retardation layer is Nx, Ny, and the refractive index in the thickness direction is Nz, the relationship is Nz <Nx = Ny. Therefore, for example, as shown in FIG. 1, when linearly polarized light is incident on the retardation layer 10, the linearly polarized light incident in the direction of the normal line 12C of the retardation layer 10 is transmitted without being phase-shifted. The linearly polarized light incident in the direction inclined from the normal line 12C of the phase difference layer 12 generates a phase difference when passing through the phase difference layer 10 and becomes elliptically polarized light. Conversely, when elliptically polarized light is incident in a direction inclined from the normal line 12C of the retardation layer 10, the incident elliptically polarized light can be converted into linearly polarized light.

なお、位相差層10の各々の微小単位(ドメイン)12内においては、主たる表面12Aおよび12Bの全範囲における液晶分子のダイレクターDaおよびDbの方向が実質的に一致している。   In each minute unit (domain) 12 of the retardation layer 10, the directions of the directors Da and Db of the liquid crystal molecules in the entire range of the main surfaces 12A and 12B substantially coincide.

ここで、図1中12Dは各微小単位(ドメイン)12間の境界を示し、図1中12Eは各微小単位(ドメイン)12のヘリカル軸を示している。   Here, 12D in FIG. 1 indicates a boundary between each minute unit (domain) 12, and 12E in FIG. 1 indicates a helical axis of each minute unit (domain) 12.

本実施態様においては、微小単位(ドメイン)表面の大きさが、目視で判別できない程度であることが好ましい。具体的には、内接楕円の最大長径が40μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下、特に5μm以下であることが好ましい。微小単位(ドメイン)表面の大きさが、上記範囲であることにより、微小単位(ドメイン)を目視により判別することが不可能となり、目視により明暗模様を捕らえることができないことから、実質的に明暗模様に起因する不具合を抑制することができるからである。   In the present embodiment, the size of the surface of the minute unit (domain) is preferably such that it cannot be visually determined. Specifically, the maximum major axis of the inscribed ellipse is 40 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, and particularly preferably 5 μm or less. Since the size of the surface of the minute unit (domain) is within the above range, it is impossible to visually distinguish the minute unit (domain), and the bright and dark pattern cannot be captured visually. It is because the malfunction resulting from a pattern can be suppressed.

さらに、上記微小単位(ドメイン)表面の大きさが、入射波長以下であることが好ましく、特に可視光の波長以下、すなわち380nm以下であるであることが好ましい。この場合も同様に、微小単位(ドメイン)表面の大きさが、上記範囲であることにより、実際に明暗模様が発生することを抑制することができるからである。   Further, the size of the surface of the minute unit (domain) is preferably not more than the incident wavelength, and particularly preferably not more than the wavelength of visible light, that is, not more than 380 nm. In this case as well, the fact that the size of the surface of the minute unit (domain) is in the above range can suppress the actual occurrence of a bright and dark pattern.

このように、微小単位(ドメイン)表面の大きさをより小さくしたい場合は、選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであるが、具体的には選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にすればよいものである。   Thus, when it is desired to reduce the size of the surface of the minute unit (domain), the selective reflection wavelength may be shortened as described above. Specifically, the selective reflection wavelength is preferably 380 nm or less, preferably Should be 280 nm or less.

本実施態様における微小単位(ドメイン)表面の大きさは、偏光顕微鏡による実測値を用いることができる。微小単位(ドメイン)表面の大きさが、偏光顕微鏡では識別できない場合は、AFM、SEM、またはTEMといった光ではなく電子等を用いた分析手法が用いられる。   As the size of the surface of the minute unit (domain) in this embodiment, an actual measurement value with a polarizing microscope can be used. When the size of the surface of the minute unit (domain) cannot be identified with a polarizing microscope, an analysis method using electrons or the like instead of light such as AFM, SEM, or TEM is used.

また、本実施態様においては、複数の微小単位(ドメイン)それぞれのヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致しないことが好ましい。例えば図1に示すように、複数の微小単位(ドメイン)12のヘリカル軸12Eと位相差層表面に立てた法線12Cとが実質的に一致していないようにすれば、複数の微小単位をさらに小さくすることができるからである。その理由は、隣り合った複数の微小単位(ドメイン)が合体して、より大きなドメインになることを防止することができるからである。   In the present embodiment, it is preferable that the helical axis of each of the plurality of minute units (domains) and the normal line standing on the surface of the retardation layer do not substantially match. For example, as shown in FIG. 1, if the helical axes 12E of a plurality of minute units (domains) 12 and the normal line 12C standing on the surface of the retardation layer are not substantially coincident, a plurality of minute units are obtained. This is because it can be further reduced. This is because it is possible to prevent a plurality of adjacent minute units (domains) from being combined to form a larger domain.

このように、複数の微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致していないようにするためには、位相差層を製造する際に、位相差層表面に風を当てる等の方法を用いればよいものである。   As described above, in order to prevent the helical axes of a plurality of minute units (domains) and the normal line standing on the surface of the retardation layer from being substantially coincident, when the retardation layer is manufactured, A method such as applying wind to the surface of the phase difference layer may be used.

さらに、コレステリック構造を有する上記複数の微小単位(ドメイン)それぞれのヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に0度であることが好ましい。コレステリック構造を有する上記複数の微小単位(ドメイン)それぞれのヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に0度であれば、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことをさらに効果的に抑制することができるからである。   Furthermore, it is preferable that an average value of angles formed between the helical axes of the plurality of minute units (domains) having a cholesteric structure and a normal line standing on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree. If the average value of the angle formed between the helical axis of each of the plurality of minute units (domains) having a cholesteric structure and the normal line standing on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree, the liquid crystal cell, the polarizing plate, This is because even when the retardation layer is disposed between the two, the bright and dark pattern is not generated in the display image, and the deterioration of the display quality can be further effectively suppressed.

また、本実施態様においては、微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離が、入射光の波長以下であることが好ましい。具体的には、可視光の波長以下、すなわち380nm以下、中でも280nm以下であることが好ましい。微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離が上記範囲であることにより、ディスクリネーションによる散乱が起こらなくなるからである。   In the present embodiment, the distance between orientation defects (disclinations) between minute units (domains) is preferably equal to or less than the wavelength of incident light. Specifically, it is preferably not more than the wavelength of visible light, that is, not more than 380 nm, and more preferably not more than 280 nm. This is because scattering due to disclination does not occur when the distance between orientation defects (disclination) between minute units (domains) is within the above range.

このように、微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離をより小さくしたい場合は、選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであるが、具体的には選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にすればよいものである。   As described above, when it is desired to reduce the distance of alignment defects (disclinations) between minute units (domains) as described above, the selective reflection wavelength may be shortened as described above. The reflection wavelength may be 380 nm or less, preferably 280 nm or less.

また、上記位相差層をJIS−K7105に準拠して測定した際のヘーズ値が、10%以下であることが好ましく、中でも2%以下、特に1%以下であることが好ましい。上記ヘーズ値が上述した範囲であることにより、微小単位(ドメイン)間のディスクリネーションによる散乱が起こらなくなり、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、コントラストの低下を効果的に抑制することができるからである。   Moreover, it is preferable that the haze value at the time of measuring the said phase difference layer based on JIS-K7105 is 10% or less, and it is especially preferable that it is 2% or less, especially 1% or less. When the haze value is in the above-described range, scattering due to disclination between minute units (domains) does not occur, and even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the contrast is reduced. It is because it can suppress effectively.

上記微小単位(ドメイン)間のディスクリネーションによる散乱を抑えることにより、JIS−K7105に準拠して測定した際のヘーズ値を10%以下、中でも2%以下、さらには1%以下に抑えることができるものであるが、そのためには、選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであり、具体的には選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にすればよいものである。   By suppressing scattering due to disclination between the micro units (domains), the haze value when measured according to JIS-K7105 can be suppressed to 10% or less, particularly 2% or less, and further 1% or less. However, as described above, the selective reflection wavelength may be shortened as described above. Specifically, the selective reflection wavelength may be 380 nm or less, preferably 280 nm or less.

本実施態様においては、偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を0%、偏光板パラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を100%としたとき、上記位相差層をクロスニコル状態の偏光板間に挟んで測定した際の380nm〜700nmの範囲で測定した漏れ光の最大値が1%以下であることが好ましく、中でも0.1%以下であることが好ましい。上記漏れ光の最大値が上述した範囲であることにより、液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、コントラストの低下を効果的に抑制することができるからである。   In this embodiment, when the leakage light when measured from the normal direction in the crossed Nicol state is 0%, the leakage light when measured from the normal direction in the polarization plate parallel state is 100%, The maximum value of leakage light measured in the range of 380 nm to 700 nm when measured by sandwiching the retardation layer between polarizing plates in a crossed Nicol state is preferably 1% or less, and more preferably 0.1% or less. It is preferable. This is because, when the maximum value of the leakage light is in the above-described range, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a decrease in contrast can be effectively suppressed.

上記ヘーズ値を小さくすることにより、上記漏れ光の最大値を1%以下、さらには0.1%以下に抑えることができるが、そのためには、選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであり、具体的には選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にすればよいものである。   By reducing the haze value, the maximum value of the leaked light can be suppressed to 1% or less, and further to 0.1% or less. For that purpose, the selective reflection wavelength should be made shorter. Specifically, the selective reflection wavelength may be 380 nm or less, preferably 280 nm or less.

また、上記位相差層に用いられる材料としては、コレステリック液晶相を呈する液晶材料を用いることができる。このような液晶材料としては、コレステリック規則性を有するものであれば特に限定されるものではないが、重合性の液晶材料(重合性モノマーまたは重合性オリゴマー)または液晶ポリマーを使用することができる。   In addition, as a material used for the retardation layer, a liquid crystal material exhibiting a cholesteric liquid crystal phase can be used. Such a liquid crystal material is not particularly limited as long as it has cholesteric regularity, and a polymerizable liquid crystal material (polymerizable monomer or polymerizable oligomer) or liquid crystal polymer can be used.

本実施態様においては、上記材料の中でも、3次元架橋可能な重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを用いることが好ましい。液晶分子をコレステリック液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、光学膜としての取り扱いが容易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができるからである。なお、「3次元架橋」とは、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を互いに3次元的に重合して、網目(ネットワーク)構造の状態にすることを意味する。   In this embodiment, among the above materials, it is preferable to use a polymerizable monomer or polymerizable oligomer that can be three-dimensionally cross-linked. This is because the liquid crystal molecules can be optically fixed in the state of cholesteric liquid crystal, and can be made into a film-like film that is easy to handle as an optical film and stable at room temperature. The term “three-dimensional crosslinking” means that polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules are three-dimensionally polymerized to form a network (network) structure.

また、冷却によりガラス状態に固化することが可能な液晶ポリマー(高分子コレステリック液晶)を用いることもできる。この場合も同様に、液晶分子をコレステリック液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、光学膜としての取り扱いが容易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができるからである。   Alternatively, a liquid crystal polymer (polymer cholesteric liquid crystal) that can be solidified into a glass state by cooling can be used. Similarly, in this case, the liquid crystal molecules can be optically fixed in the state of cholesteric liquid crystal, and it is easy to handle as an optical film, and a film-like film stable at room temperature can be obtained. is there.

上記3次元架橋可能な重合性モノマーとしては、特開平7−258638号公報、特表平11−513019号公報や特表平9−506088号公報、特表平10−508882号公報に開示されているような、液晶性モノマーおよびキラル化合物の混合物を用いることができる。例えば、ネマチック液晶相を呈する液晶性モノマーにカイラル剤を添加することによりカイラルネマチック液晶(コレステリック液晶)が得られるものである。コレステリック薄膜の製造法に関しては、特開2001−5684号公報や特開2001−10045号公報にも記載されている。このような液晶性モノマーとしては、例えば一般式(1)〜(11)に示す化合物を用いることができる。ここで、一般式(11)で示される液晶性モノマーの場合には、Xは2〜5(整数)であることが好ましい。   Examples of the three-dimensionally crosslinkable polymerizable monomer are disclosed in JP-A-7-258638, JP-A-11-513019, JP-A-9-506088, and JP-A-10-508882. Mixtures of liquid crystalline monomers and chiral compounds can be used. For example, a chiral nematic liquid crystal (cholesteric liquid crystal) can be obtained by adding a chiral agent to a liquid crystalline monomer exhibiting a nematic liquid crystal phase. A method for producing a cholesteric thin film is also described in JP-A Nos. 2001-5684 and 2001-10045. As such a liquid crystalline monomer, for example, compounds represented by the general formulas (1) to (11) can be used. Here, in the case of the liquid crystalline monomer represented by the general formula (11), X is preferably 2 to 5 (integer).

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また、上記カイラル剤としては、例えば一般式(12)〜(14)に示す化合物を用いることが好ましい。なお、一般式(12)および(13)で示されるカイラル剤の場合、Xは2〜12(整数)であることが好ましく、また、一般式(14)で示されるカイラル剤の場合、Xは2〜5(整数)であることが好ましい。ここで、一般化式(12)において、Rは水素またはメチル基を示す。 Moreover, as said chiral agent, it is preferable to use the compound shown, for example in General formula (12)-(14). In the case of the chiral agent represented by the general formulas (12) and (13), X is preferably 2 to 12 (integer), and in the case of the chiral agent represented by the general formula (14), X is It is preferable that it is 2-5 (integer). Here, in the general formula (12), R 4 represents hydrogen or a methyl group.

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また、上記3次元架橋可能な重合性オリゴマーとしては、特開昭57−165480号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。   Examples of the three-dimensionally crosslinkable polymerizable oligomer include cyclic organopolysiloxane compounds having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480.

さらに、上記液晶ポリマーとしては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平9−133810号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平11−293252号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。   Further, the liquid crystal polymer includes a polymer in which a mesogen group exhibiting liquid crystal is introduced into the main chain, a side chain, or both positions of the main chain and the side chain, a polymer cholesteric liquid crystal in which a cholesteryl group is introduced into the side chain, A liquid crystalline polymer as disclosed in Kaihei 9-133810, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-11-293252, or the like can be used.

本実施態様の位相差層は、1層であることに限定されるものではなく、位相差層の主たる表面上に第2の位相差層、必要であればさらに複数の位相差層を積層して形成された積層位相差層であってもよい。   The retardation layer of the present embodiment is not limited to a single layer, and a second retardation layer and, if necessary, a plurality of retardation layers are laminated on the main surface of the retardation layer. It may be a laminated retardation layer formed in the above manner.

このように位相差層を複数の位相差層の積層体とすることにより、各位相差層として、複屈折値や螺旋ピッチ等が異なるものを用いることにより、多様な光学補償を実現することもできる。   In this way, by making the retardation layer a laminate of a plurality of retardation layers, various optical compensations can be realized by using each retardation layer having different birefringence values, helical pitches, and the like. .

なお、このような多層構成の積層位相差層においては、各位相差層の最外面に位置する互いに対向する2つの主たる表面はそれぞれ、各微小単位(ドメイン)内の液晶分子のダイレクターは実質的に一致しているが、各微小単位(ドメイン)同士のダイレクターは実質的に一致していない。   In the multilayer retardation layer having such a multilayer structure, the two main surfaces facing each other located on the outermost surface of each retardation layer are substantially the directors of the liquid crystal molecules in each minute unit (domain). However, the directors of each minute unit (domain) do not substantially match.

また、上記位相差層および上記第2の位相差層の選択反射光がいずれも、実質的に同一な選択反射波長を有することが好ましく、さらに各位相差層を形成するために用いる液晶性材料は、実質的に同一成分であることが好ましい。これにより、上記位相差層と上記第2の位相差層との間での物質移動を殆どなくすことができ、さらに均一な位相差層の積層体としての積層位相差層を製造することができる。   In addition, it is preferable that the selective reflection light of the retardation layer and the second retardation layer both have substantially the same selective reflection wavelength, and the liquid crystalline material used for forming each retardation layer is It is preferable that they are substantially the same component. Thereby, almost no mass transfer between the retardation layer and the second retardation layer can be eliminated, and a laminated retardation layer as a uniform laminate of retardation layers can be produced. .

2.第2実施態様
本発明の位相差層の第2実施態様は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において100μmの間隔内、好ましくは10μmの間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とするものである。
2. Second Embodiment A second embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, and includes at least one of the two main surfaces of the retardation layer. One of the surfaces is characterized in that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide within an interval of 100 μm, preferably within an interval of 10 μm.

また、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、他方の表面においても所定の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することが好ましい。   Moreover, it is preferable that among the two main surfaces of the retardation layer, the other surface has liquid crystal molecule directors that do not substantially coincide within a predetermined interval.

このとき、上記位相差層は、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなり、微小単位(ドメイン)内においては液晶分子のダイレクターが実質的に一致しており、このような微小単位(ドメイン)が互いに近接している状態であることが好ましい。   At this time, the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, and the directors of the liquid crystal molecules substantially coincide within the minute units (domains). It is preferable that the minute units (domains) are close to each other.

更に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短ければなおよい。   Furthermore, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.

本実施態様によれば、上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な間隔内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、微小な間隔内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to the present embodiment, since the director of the liquid crystal molecules does not substantially match within a predetermined interval on the main surface of the retardation layer, the film thickness distribution is, for example, for manufacturing reasons. Even when a retardation layer of ± 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, liquid crystal molecules with different directors exist within a minute interval, so that a bright and dark pattern is generated in the display image. Therefore, it is possible to effectively suppress the deterioration of display quality. The reason is that liquid crystal molecules with different directors exist within a minute interval, so that the bright and dark pattern cannot be identified by the human eye, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light. If so, the minute unit (domain) is considerably smaller than the case where the selective reflection wavelength of the selective reflected light is set to be longer than the wavelength of the incident light, for example, Y. Iimura et al., Described above. This is because the uneven pattern as seen in FIG. 2 of SID '94 Digest, 915 (1994) is not observed, and the bright and dark pattern is not generated.

なお、液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することは、上記第1実施態様と同様に、位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。   In addition, it can be confirmed by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other, as in the first embodiment. it can.

また、本実施態様において液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないとは、液晶分子のダイレクターが10度〜170度の範囲で異なることを意味する。   In the present embodiment, the fact that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide means that the directors of the liquid crystal molecules are different within a range of 10 degrees to 170 degrees.

なお、位相差層のその他の点については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the retardation layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.

3.第3実施態様
本発明の位相差層の第3実施態様は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において半径50μmの領域内、好ましくは半径5μmの領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とするものである。
3. Third Embodiment A third embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and includes at least one of the two main surfaces of the retardation layer. One of the surfaces is characterized in that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide within a region having a radius of 50 μm, preferably within a region having a radius of 5 μm.

また、上記位相差層の2つの主たる表面のうち、他方の表面においても所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することが好ましい。   Moreover, it is preferable that among the two main surfaces of the retardation layer, the other surface has a liquid crystal molecule director that does not substantially match within a predetermined radius.

このとき、上記位相差層は、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなり、微小単位(ドメイン)内においては液晶分子のダイレクターが実質的に一致しており、このような微小単位(ドメイン)が互いに近接している状態であることが好ましい。   At this time, the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, and the directors of the liquid crystal molecules substantially coincide within the minute units (domains). It is preferable that the minute units (domains) are close to each other.

更に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短ければなおよい。   Furthermore, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.

本実施態様によれば、上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な領域内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、微小な領域内にダイレクターの異なる液晶分子が存在するため、明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to this embodiment, since there is a liquid crystal molecule director that does not substantially match within a region of a predetermined radius on the main surface of the retardation layer, the film thickness is, for example, for manufacturing reasons. Even when a phase difference layer with a distribution of ± 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, liquid crystal molecules with different directors exist in a minute area, resulting in a bright and dark pattern on the display image. The display quality can be effectively suppressed from being lowered. The reason for this is that liquid crystal molecules with different directors exist in a minute area, so that the bright and dark pattern cannot be identified by the human eye, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light. If so, the minute unit (domain) is considerably smaller than the case where the selective reflection wavelength of the selective reflected light is set to be longer than the wavelength of the incident light, for example, Y. Iimura et al., Described above. This is because the uneven pattern as seen in FIG. 2 of SID '94 Digest, 915 (1994) is not observed, and the bright and dark pattern is not generated.

なお、液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することは、上記第1実施態様と同様に、位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。   In addition, it can be confirmed by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other, as in the first embodiment. it can.

また、液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないとは、上記第2実施態様の項に記載したものと同様の意味である。   Further, the fact that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide has the same meaning as described in the section of the second embodiment.

本実施態様においては、所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが10%以上存在することが好ましく、より好ましくは50%以上である。液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが上記範囲で存在すれば、確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができるからである。   In this embodiment, it is preferable that 10% or more of the liquid crystal molecule directors do not substantially coincide with each other in a predetermined radius region, and more preferably 50% or more. This is because, if the liquid crystal molecule directors that do not substantially coincide with each other are present in the above range, it is possible to reliably make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image.

なお、位相差層のその他の点については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the retardation layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.

4.第4実施態様
本発明の位相差層の第4実施態様は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の主たる表面において100μmの間隔内、好ましくは10μmの間隔内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とするものである。
4). Fourth Embodiment A fourth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and is within a distance of 100 μm on the main surface of the retardation layer. Preferably, there are those in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide with each other at a position within an interval of 10 μm.

このとき、上記位相差層は、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなり、微小単位(ドメイン)内においてはコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致しており、このような微小単位(ドメイン)が互いに近接している状態であることが好ましい。   At this time, the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, and the twist angles in the cholesteric structure are substantially the same in the minute units (domains). It is preferable that the minute units (domains) are close to each other.

更に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短ければなおよい。   Furthermore, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.

本実施態様によれば、上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な間隔内にツイスト角の異なるものが存在するため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、微小な間隔内にツイスト角の異なるものが存在するため、明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to this embodiment, since there exists a film in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide with each other at a position within a predetermined interval on the main surface of the retardation layer, for example, the film for manufacturing reasons. Even when a retardation layer with a thickness distribution of ± 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, there are light and dark patterns in the displayed image because there are those with different twist angles within a minute interval. The display quality can be effectively suppressed from being lowered. The reason for this is that since there are those with different twist angles within a minute interval, the bright and dark pattern cannot be identified by the human eye, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light. In this case, the minute unit (domain) is considerably smaller than the case where the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light, for example, Y. Iimura et al., SID described above. This is because the uneven pattern as seen in FIG. 2 of '94 Digest, 915 (1994) is not observed, and a bright and dark pattern is not generated.

ここで、コレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが存在することは、位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。詳細には、例えば図4に示すように、透過型電子顕微鏡により、コレステリック規則性の分子構造のまま固化された位相差層10の断面を観察すると、コレステリック規則性の分子構造特有の、分子螺旋のピッチに相当する明暗模様が観察される。したがって、このピッチが異なるものが存在すれば、コレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが存在すると判断することができる。なお、図4において、12Aおよび12Bは位相差層10の主たる表面であり、この位相差層10には膜厚分布がある。また、13はTACフィルムおよび配向膜であり、TACフィルム、配向膜、位相差層の順に積層されている。   Here, it can be confirmed by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope that the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide with each other. Specifically, for example, as shown in FIG. 4, when a cross-section of the retardation layer 10 solidified with a cholesteric regular molecular structure is observed with a transmission electron microscope, a molecular spiral peculiar to the cholesteric regular molecular structure is observed. A bright and dark pattern corresponding to the pitch of is observed. Therefore, if there are those having different pitches, it can be determined that there are those in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide. In FIG. 4, 12 </ b> A and 12 </ b> B are main surfaces of the retardation layer 10, and the retardation layer 10 has a film thickness distribution. Reference numeral 13 denotes a TAC film and an alignment film, which are laminated in the order of the TAC film, the alignment film, and the retardation layer.

また、本実施態様においてコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないとは、ツイスト角が10度以上異なることを意味するものであり、中でも90度以上異なることが好ましい。   Further, in the present embodiment, the fact that the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide means that the twist angles differ by 10 degrees or more, and among them, it is preferable that they differ by 90 degrees or more.

なお、位相差層のその他の点については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the retardation layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.

5.第5実施態様
本発明の位相差層の第5実施態様は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層の主たる表面において半径50μmの領域内、好ましくは半径5μmの領域内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とするものである。
5. Fifth Embodiment A fifth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and is in a region having a radius of 50 μm on the main surface of the retardation layer. The twist angle in the cholesteric structure does not substantially coincide at a position preferably within a region having a radius of 5 μm.

このとき、上記位相差層は、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなり、微小単位(ドメイン)内においてはコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致しており、このような微小単位(ドメイン)が互いに近接している状態であることが好ましい。   At this time, the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, and the twist angles in the cholesteric structure are substantially the same in the minute units (domains). It is preferable that the minute units (domains) are close to each other.

更に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短ければなおよい。   Furthermore, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.

本実施態様によれば、上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、微小な領域内にツイスト角の異なるものが存在するため、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、微小な領域内にツイスト角の異なるものが存在するため、明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to the present embodiment, since there are those in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide with each other at a position within a predetermined radius region on the main surface of the retardation layer, for example, for manufacturing reasons Even when a retardation layer with a film thickness distribution of ± 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, there are things with different twist angles in a small area, so the display image has a light and dark pattern. The display quality can be effectively prevented from being lowered. The reason for this is that there are things with different twist angles in a minute region, so that the bright and dark pattern cannot be identified by the human eye, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light. In this case, the minute unit (domain) is considerably smaller than the case where the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light, for example, Y. Iimura et al., SID described above. This is because the uneven pattern as seen in FIG. 2 of '94 Digest, 915 (1994) is not observed, and a bright and dark pattern is not generated.

ここで、コレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが存在することは、上記第4実施態様と同様に、位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。   Here, it is confirmed by observing the cross-section of the retardation layer with a transmission electron microscope that the twist angle in the cholesteric structure does not substantially match, as in the fourth embodiment. Can do.

また、コレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないとは、上記第4実施態様に記載したものと同様の意味である。   In addition, the fact that the twist angles in the cholesteric structure do not substantially coincide has the same meaning as described in the fourth embodiment.

本実施態様においては、所定の半径の領域内にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが10%以上存在することが好ましく、より好ましくは50%以上である。コレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致していないものが上記範囲で存在すれば、確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができるからである。   In the present embodiment, it is preferable that 10% or more of the cholesteric structures in which the twist angles do not substantially coincide exist within a predetermined radius region, and more preferably 50% or more. This is because it is possible to surely make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image if the twist angle in the cholesteric structure does not substantially match in the above range.

なお、位相差層のその他の点については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the retardation layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.

6.第6実施態様
本発明の位相差層の第6実施態様は、コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、上記位相差層表面に立てた法線を含む断面において半径50μmの領域内、好ましくは半径5μmの領域内に上記法線と上記コレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、上記法線方向を基準に右回りに鋭角である上記ヘリカル軸構造領域と、上記法線方向を基準に左回りに鋭角である上記ヘリカル軸構造領域とを有することを特徴とするものである。
6). Sixth Embodiment A sixth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, and includes a cross-section including a normal line standing on the surface of the retardation layer. In the region having a radius of 50 μm, preferably in the region having a radius of 5 μm, the angle formed by the normal line and the helical axis of the helical axis structure region having the cholesteric structure is an acute angle clockwise with respect to the normal direction. It has the helical axis structure area and the helical axis structure area having an acute angle counterclockwise with respect to the normal direction.

ここで、本実施態様におけるヘリカル軸構造領域とは、例えば図5に示すように、コレステリック構造の中で実質的に一定方向のヘリカル軸12Eを持ったコレステリック液晶のブロック構造Hで、螺旋ピッチが実質的に1ピッチ以上のものをいうこととする。   Here, the helical axis structure region in this embodiment is a cholesteric liquid crystal block structure H having a helical axis 12E in a substantially constant direction in the cholesteric structure, for example, as shown in FIG. It shall mean a thing substantially 1 pitch or more.

また、位相差層10は、例えば図5に示すように、ヘリカル軸12Eが、位相差層10の法線12Cに対して右回り方向に鋭角αを形成するヘリカル軸構造領域Hと、ヘリカル軸12Eが位相差層10の法線12Eに対して左回り方向に鋭角βを形成するヘリカル軸構造領域Hとを有するものである。   Further, for example, as illustrated in FIG. 5, the retardation layer 10 includes a helical axis structure region H in which a helical axis 12 </ b> E forms an acute angle α in a clockwise direction with respect to a normal line 12 </ b> C of the retardation layer 10, and a helical axis. 12E has a helical axis structure region H that forms an acute angle β in the counterclockwise direction with respect to the normal line 12E of the retardation layer 10.

このとき、上記位相差層は、上記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなり、微小単位(ドメイン)内においてはヘリカル軸構造領域のヘリカル軸の角度が実質的に一致しており、このような微小単位(ドメイン)が互いに近接している状態であることが好ましい。   At this time, the retardation layer includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure, and the angles of the helical axes of the helical axis structure region substantially coincide with each other in the minute units (domains). It is preferable that such minute units (domains) are close to each other.

更に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短ければなおよい。   Furthermore, it is better if the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.

本実施態様によれば、位相差層が、この位相差層表面に立てた法線を含む断面において所定の半径の領域内に上記法線とコレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、上記法線方向を基準に右回りに鋭角であるヘリカル軸構造領域と、上記法線方向を基準に左回りに鋭角であるヘリカル軸構造領域とを有することから、隣り合った複数のヘリカル軸構造領域が合体して、大きなドメインになることを防止することができる。これにより、例えば製造上の理由で膜厚分布が±5%となった位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。その理由は、位相差層が、微小な領域内にヘリカル軸の角度が異なる複数のヘリカル軸構造領域を有するため、明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、微小単位(ドメイン)は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、例えば上述したY. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じることがなくなるからである。   According to this embodiment, the retardation layer has a normal radius and a helical axis of a helical axis structure region having a cholesteric structure in a region of a predetermined radius in a cross section including a normal line standing on the surface of the retardation layer. Since the formed angle has a helical axis structure region that is acute clockwise with respect to the normal direction and a helical axis structure region that is acute counterclockwise with respect to the normal direction, a plurality of adjacent It is possible to prevent the helical axis structure regions from being combined into a large domain. Thereby, for example, even when the retardation layer having a film thickness distribution of ± 5% for manufacturing reasons is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a bright and dark pattern is not generated in the display image. A decrease in display quality can be effectively suppressed. The reason is that the retardation layer has a plurality of helical axis structure regions having different helical axis angles in a minute region, so that a bright and dark pattern cannot be identified by the human eye, and the selectively reflected light of the cholesteric structure If the selective reflection wavelength is set to be shorter than the wavelength of the incident light, the minute unit (domain) is considerably smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light, For example, the uneven pattern as seen in FIG. 2 of Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) described above is not observed, and a bright and dark pattern is not generated.

本実施態様においては、位相差層は、例えば図5に示すように、上記位相差層10の法線方向にヘリカル軸12Eを有するヘリカル軸構造領域Hも有するものであってもよい。   In this embodiment, the retardation layer may also have a helical axis structure region H having a helical axis 12E in the normal direction of the retardation layer 10 as shown in FIG.

ここで、ヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とが形成する角度として、具体的には、0度〜30度の範囲内、中でも0度〜10度の範囲内であるヘリカル軸構造領域を有するものであることが好ましい。上記角度が大きすぎると、幅の広いディスクリネーションが生じて、明暗模様が発生したり、ヘーズ値が大きくなって光漏れの原因となったりするからである。   Here, as the angle formed by the helical axis and the normal line standing on the surface of the retardation layer, specifically, the helical axis structure is in the range of 0 degrees to 30 degrees, particularly in the range of 0 degrees to 10 degrees. It is preferable to have a region. This is because if the angle is too large, wide disclination occurs, and a bright and dark pattern is generated, or the haze value increases to cause light leakage.

また、ヘリカル軸構造領域のそれぞれのヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に0度であることが好ましい。これにより、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、表示品位の低下をさらに効果的に抑制することができるからである。   Moreover, it is preferable that the average value of the angle formed by each helical axis of the helical axis structure region and the normal line standing on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree. Thereby, even when it arrange | positions between a liquid crystal cell and a polarizing plate, it is because the display image does not produce a bright-dark pattern and can suppress the fall of display quality still more effectively.

本実施態様においては、上記角度を有するヘリカル軸構造領域が、所定の半径の領域内に10%以上、中でも50%以上含有されていることが好ましい。上記角度を有するヘリカル軸構造領域が上記範囲で含有されていれば、確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができるからである。   In this embodiment, it is preferable that the helical shaft structure region having the above angle is contained in an area having a predetermined radius of 10% or more, particularly 50% or more. This is because if the helical axis structure region having the above angle is contained within the above range, it is possible to reliably make it difficult to see the bright and dark pattern generated in the display image.

なお、上記ヘリカル軸の角度は、透過電子顕微鏡により撮影された断面構造の写真から、例えば図6に示すように、コレステリック構造の螺旋ピッチが実質的に1ピッチ以上のヘリカル軸構造領域のヘリカル軸12Eと、位相差層10表面に立てた法線12Cとの角度を測定することにより得た値をいうこととする。ここで、上記コレステリック構造の螺旋ピッチは、透過電子顕微鏡において、例えば図6に示すように、白色で観察される線と黒色で観察される線とからなる組が、二組で1ピッチとなる。また上記ヘリカル軸12Eの軸方向は、白色で観察される線または黒色で観察される線の垂線方向とする。なお、図6において、13はTACフィルムおよび配向膜であり、TACフィルム、配向膜、位相差層の順に積層されている。   Note that the angle of the helical axis is determined from the photograph of the cross-sectional structure taken with a transmission electron microscope, as shown in FIG. 6, for example, the helical axis of the helical axis structure region in which the helical pitch of the cholesteric structure is substantially 1 pitch or more. The value obtained by measuring the angle between 12E and the normal line 12C raised on the surface of the retardation layer 10 is referred to. Here, in the transmission electron microscope, for example, as shown in FIG. 6, the spiral pitch of the cholesteric structure is a pitch consisting of a line observed in white and a line observed in black, which is one pitch. . The axial direction of the helical shaft 12E is a perpendicular direction of a line observed in white or a line observed in black. In FIG. 6, reference numeral 13 denotes a TAC film and an alignment film, which are laminated in the order of the TAC film, the alignment film, and the retardation layer.

なお、位相差層のその他の点については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the retardation layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.

B.位相差光学素子
次に、本発明の位相差光学素子について説明する。本発明の位相差光学素子は、透明基材と、上記透明基材表面に形成された、上記「A.位相差層」の欄で説明した位相差層とを有することを特徴とするものである。
B. Next, the retardation optical element of the present invention will be described. The retardation optical element of the present invention is characterized by having a transparent base material and a retardation layer formed on the surface of the transparent base material and described in the above section “A. Retardation layer”. is there.

本発明の位相差光学素子は、上記透明基材上に配向膜を形成し、その表面に上述した位相差層が形成されていることが好ましい。以下、これらの基材および配向膜について説明する。なお、位相差層に関しては、上記「A.位相差層」の欄で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   In the retardation optical element of the present invention, it is preferable that an alignment film is formed on the transparent substrate, and the above-described retardation layer is formed on the surface thereof. Hereinafter, these base materials and alignment films will be described. The retardation layer is the same as that described in the section “A. Retardation layer”, and thus the description thereof is omitted here.

1.透明基材
本発明の位相差光学素子に用いられる透明基材としては、可視光を透過する材料であれば特に限定されないが、光学的不具合の少ない材料で形成されたものが好ましい。具体的には、ガラス基板またはTAC(三酢酸セルロース)フィルム等の高分子フィルムが好適に用いられる。
1. Transparent substrate The transparent substrate used in the retardation optical element of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that transmits visible light, but is preferably formed of a material with few optical defects. Specifically, a polymer film such as a glass substrate or a TAC (cellulose triacetate) film is preferably used.

2.配向膜
本発明に用いられる配向膜は、特に限定されるものではないが、例えば、PI(ポリイミド)、PVA(ポリビニルアルコール)、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PE(ポリエステル)、PVCi(ポリビニルシンナメート)、PVK(ポリビニルカルバゾール)、シンナモイルを含むポリシラン、クマリン、カルコン等の既知の配向膜として用いられているものを用いることができる。
2. Alignment film Although the alignment film used for this invention is not specifically limited, For example, PI (polyimide), PVA (polyvinyl alcohol), HEC (hydroxyethylcellulose), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PMMA (Polymethyl methacrylate), PE (polyester), PVCi (polyvinyl cinnamate), PVK (polyvinyl carbazole), polysilane containing cinnamoyl, coumarin, chalcone and the like used as known alignment films can be used.

本発明においては、特にラビング処理がなされていない配向膜が好適に用いられる。これにより位相差層中の微小単位(ドメイン)を小さくすることができ、明暗模様の発生を抑えることができるからである。   In the present invention, an alignment film that has not been particularly rubbed is preferably used. This is because minute units (domains) in the retardation layer can be reduced, and the occurrence of bright and dark patterns can be suppressed.

3.その他
本発明においては、上記透明基材と、上記位相差層との間に、カラーフィルター層が形成されているものであってもよい。これにより、透明基材、カラーフィルター層、および位相差層間の表面反射を防いでより透過率を高くすることができるからである。
3. Others In the present invention, a color filter layer may be formed between the transparent substrate and the retardation layer. Thereby, the surface reflection between the transparent substrate, the color filter layer, and the retardation layer can be prevented, and the transmittance can be further increased.

C.位相差光学素子の製造方法
次に、本発明の位相差光学素子の製造方法について説明する。
本発明の位相差光学素子の製造方法は、透明基材上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、上記配向膜上に、コレステリック液晶構造を形成するコレステリック規則性を有する液晶材料を含む位相差層形成用塗工液を、上記配向膜に対してラビング処理を施さない状態で塗布する塗布工程と、上記塗布工程により配向膜上に形成された位相差層に配向処理を施す配向処理工程と、上記配向処理で配向させた位相差層に固化処理を施し固化させ、上記位相差層内における液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する固定化工程とを有することを特徴とするものである。
C. Next, a method for producing a retardation optical element of the present invention will be described.
The method for producing a retardation optical element of the present invention includes an alignment film forming step for forming an alignment film on a transparent substrate, and a liquid crystal material having a cholesteric regularity for forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film. An application process for applying the coating liquid for forming the retardation layer without subjecting the alignment film to a rubbing process, and an alignment process process for applying an alignment process to the retardation layer formed on the alignment film by the application process. And a fixing step of fixing the cholesteric liquid crystal structure expressed in the state of the liquid crystal phase in the retardation layer by solidifying the retardation layer oriented by the orientation treatment by solidification. To do.

このような、本発明の位相差光学素子の製造方法は、位相差層に用いられる液晶材料の種類および位相差層の層数等によって態様が異なるものである。以下、本発明の位相差光学素子の製造方法を各態様に分けて説明する。   Such a method for producing a retardation optical element of the present invention has different modes depending on the type of liquid crystal material used for the retardation layer, the number of retardation layers, and the like. Hereinafter, the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described in each embodiment.

1.第1の態様
本発明の位相差光学素子の製造方法の第1の態様は、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを用いて一層の位相差層を形成する態様である。
1. 1st aspect The 1st aspect of the manufacturing method of the retardation optical element of this invention is an aspect which forms one phase difference layer using a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer.

図7は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、透明基材14上に配向膜16を形成し(図7(A):配向膜形成工程)、上記配向膜16上に重合性モノマーまたは重合性オリゴマー18をコーティングし(塗布工程)、上記配向膜16の配向規制力によって配向させる(図7(B):配向処理工程)。このとき、コーティングされた重合性モノマーまたは重合性オリゴマー18は液晶層を構成している。次に、この配向状態のままで、重合性モノマーまたは重合性オリゴマー18を、予め添加しておいた光重合開始剤と外部から照射した紫外線110とによって重合を開始させるか、または電子線110で直接重合を開始させることにより、3次元架橋(ポリマー化)して固化すれば、上述したような負のCプレートとして作用する一層の位相差層10が形成される(図7(C):固定化工程)。   FIG. 7 is a process diagram showing an example of a method for producing the retardation optical element of this aspect. First, the alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 7A: alignment film forming process), and the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer 18 is coated on the alignment film 16 (application process). Alignment is performed by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 7B: alignment processing step). At this time, the coated polymerizable monomer or polymerizable oligomer 18 constitutes a liquid crystal layer. Next, in this orientation state, the polymerizable monomer or polymerizable oligomer 18 is polymerized by the photopolymerization initiator added in advance and the ultraviolet ray 110 irradiated from the outside, or the electron beam 110 is used. When the polymerization is directly initiated and solidified by three-dimensional crosslinking (polymerization), one phase difference layer 10 acting as a negative C plate as described above is formed (FIG. 7C: fixed). Process).

本態様においては、配向膜の配向規制力の方向をラビングせずにランダムな状態のままにしておけば、これと接触する液晶分子のダイレクターの方向を、その接触面内で実質的にランダムにし、複数の微小単位(ドメイン)を作ることができる。   In this aspect, if the direction of the alignment regulating force of the alignment film is left in a random state without rubbing, the direction of the director of the liquid crystal molecules in contact with the alignment film is substantially random within the contact surface. A plurality of minute units (domains) can be created.

また、本態様に用いられる重合性モノマーまたは重合性オリゴマーは、コーティングし易いように粘度を低下させるため、溶媒に溶かしてコーティング液としてもよいものである。この場合には、紫外線や電子線の照射により3次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。   In addition, the polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in this embodiment may be dissolved in a solvent to form a coating solution in order to reduce the viscosity so that coating is easy. In this case, a drying step for evaporating the solvent is required before three-dimensional crosslinking is performed by irradiation with ultraviolet rays or electron beams. Preferably, after performing the coating process for coating the coating liquid, a drying process for evaporating the solvent is performed, and then an alignment process for aligning the liquid crystal is performed.

さらに、上記重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを所定の温度で液晶層にした場合には、これがネマチック状態になるが、ここに任意のカイラル剤を添加すれば、カイラルネマチック液晶相(コレステリック液晶相)となる。具体的には、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーに、カイラル剤を数%〜20%程度入れるとよい。また、カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変えるか、あるいは、カイラル剤の濃度を変化させることにより、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーの分子構造に起因する選択反射波長を制御することができる。本態様においては、選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にすることが好ましい。   Furthermore, when the polymerizable monomer or polymerizable oligomer is formed into a liquid crystal layer at a predetermined temperature, this becomes a nematic state. If an arbitrary chiral agent is added here, a chiral nematic liquid crystal phase (cholesteric liquid crystal phase) is obtained. It becomes. Specifically, a chiral agent may be added to the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer in the range of several percent to 20%. In addition, the selective reflection wavelength resulting from the molecular structure of the polymerizable monomer or polymerizable oligomer can be controlled by changing the chiral power by changing the type of the chiral agent or by changing the concentration of the chiral agent. In this embodiment, the selective reflection wavelength is preferably 380 nm or less, preferably 280 nm or less.

また、本態様に用いられる配向膜は、従来から知られている方法で形成することができる。例えば、基材上にPI(ポリイミド)、PVA(ポリビニルアルコール)、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PE(ポリエステル)、PVCi(ポリビニルシンナメート)、PVK(ポリビニルカルバゾール)、シンナモイルを含むポリシラン、クマリン、カルコン等の既知の配向膜として用いることが可能な膜を成膜してラビングしない方法等を用いることができる。   Further, the alignment film used in this embodiment can be formed by a conventionally known method. For example, PI (polyimide), PVA (polyvinyl alcohol), HEC (hydroxyethyl cellulose), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PMMA (polymethyl methacrylate), PE (polyester), PVCi (polyvinyl cinnamate) ), PVK (polyvinylcarbazole), polysilane containing cinnamoyl, coumarin, chalcone, or the like, which can be used as a known alignment film, and a method that does not rub, can be used.

上記基材として、TACフィルム等の高分子フィルムを用いる場合には、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、基材上にバリア層を設けることが好ましい。この場合、上記配向膜がバリア層を兼ねるようにしても良く、例えば、PVA等の水溶性物質を配向膜として用いればよいものである。   When a polymer film such as a TAC film is used as the substrate, a barrier layer is provided on the substrate so that the substrate is not attacked by the solvent in the coating solution in which the polymerizable monomer or polymerizable oligomer is dissolved. It is preferable. In this case, the alignment film may also serve as a barrier layer. For example, a water-soluble substance such as PVA may be used as the alignment film.

2.第2の態様
次に、本発明の位相差光学素子の製造方法の第2の態様について説明する。本発明の位相差光学素子の製造方法の第2の態様は、液晶ポリマーを用いて一層の位相差層を形成する態様である。
2. Second Aspect Next, a second aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described. The second aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention is an aspect in which a single retardation layer is formed using a liquid crystal polymer.

図8は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、透明基材14上に配向膜16を形成し(図8(A):配向膜形成工程)、次に、配向膜16上に、コレステリック規則性を有する液晶ポリマー34をコーティングし(塗布工程)、配向膜16の配向規制力によって配向させる(図8(B):配向処理工程)。このとき、コーティングされた液晶ポリマー34は液晶層を構成している。その後、液晶ポリマー34をガラス転移温度(Tg)以下に冷却してガラス状態にすれば、一層の位相差層10が形成される(図8(C):固定化工程)。   FIG. 8 is a process diagram showing an example of a method of manufacturing a retardation optical element according to this aspect. First, the alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 8A: alignment film forming process), and then the liquid crystal polymer 34 having cholesteric regularity is coated on the alignment film 16 (application process). ), Alignment is performed by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 8B: alignment processing step). At this time, the coated liquid crystal polymer 34 constitutes a liquid crystal layer. Thereafter, when the liquid crystal polymer 34 is cooled to a glass transition temperature (Tg) or lower to be in a glass state, one phase difference layer 10 is formed (FIG. 8C: fixing step).

本態様に用いられる液晶ポリマーは、コーティングし易いように粘度を低下させるため、溶媒に溶かしてコーティング液としてもよいものである。この場合には、冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。   The liquid crystal polymer used in this embodiment may be dissolved in a solvent and used as a coating liquid in order to reduce the viscosity so that it can be easily coated. In this case, a drying step for evaporating the solvent is required before cooling. Preferably, after performing the coating process for coating the coating liquid, a drying process for evaporating the solvent is performed, and then an alignment process for aligning the liquid crystal is performed.

また、本態様に用いられる基材としてTACフィルム等の高分子フィルムを用いる場合には、液晶ポリマーを溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、基材上にバリア層を設けて、その上に液晶をコーティングするようにすることが好ましい。この場合、上記配向膜がバリア層を兼ねるようにしても良く、例えば、PVA等の水溶性物質を配向膜として用いればよい。   When a polymer film such as a TAC film is used as the base material used in this embodiment, a barrier layer is provided on the base material so that the base material is not attacked by the solvent in the coating solution in which the liquid crystal polymer is dissolved. It is preferable to coat the liquid crystal thereon. In this case, the alignment film may also serve as a barrier layer. For example, a water-soluble substance such as PVA may be used as the alignment film.

本態様に用いられる液晶ポリマーとしては、液晶ポリマーそれ自体にカイラル能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよく、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよいものである。   As the liquid crystal polymer used in this embodiment, a cholesteric liquid crystal polymer itself having a chiral ability may be used, or a mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer may be used. is there.

このような液晶ポリマーは、温度によって状態が変わり、例えばガラス転移温度が90℃、アイソトロピック転移温度が200℃である場合は、90℃〜200℃の間でコレステリック液晶の状態を呈し、これを室温まで冷却すればコレステリック構造を有したままでガラス状態に固化させることができる。   Such a liquid crystal polymer changes its state depending on the temperature. For example, when the glass transition temperature is 90 ° C. and the isotropic transition temperature is 200 ° C., it exhibits a cholesteric liquid crystal state between 90 ° C. and 200 ° C. If it cools to room temperature, it can be solidified to a glass state with having a cholesteric structure.

また、上記液晶ポリマーのコレステリック規則性の分子構造に起因する、入射光の選択反射波長を調整する方法としては、コレステリック液晶ポリマーを用いる場合には、公知の方法で液晶分子中のカイラルパワーを調整すればよいものである。また、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いる場合は、その混合比を調整すればよいものである。本態様においては、選択反射波長を380nm以下、好ましくは280nm以下にする。   In addition, as a method for adjusting the selective reflection wavelength of incident light due to the cholesteric regular molecular structure of the liquid crystal polymer, when using a cholesteric liquid crystal polymer, the chiral power in the liquid crystal molecule is adjusted by a known method. What should I do? When a mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer is used, the mixing ratio may be adjusted. In this embodiment, the selective reflection wavelength is 380 nm or less, preferably 280 nm or less.

また、本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲でランダムにしておけば、これと接触する位相差層の一方の表面における液晶分子のダイレクターを、その接触面内で実質的にランダムにし、複数の微小単位(ドメイン)を形成させることができる。   In addition, if the direction of the alignment regulating force of the alignment film used in this embodiment is random in the entire range on the alignment film, the director of the liquid crystal molecules on one surface of the retardation layer in contact with the alignment film is contacted. A plurality of minute units (domains) can be formed in a substantially random manner in the plane.

3.第3の態様
次に、本発明の位相差光学素子の製造方法の第3の態様について説明する。本発明の位相差光学素子の製造方法の第3の態様は、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを用いて多層の積層位相差層を形成するものである。
3. Third Aspect Next, a third aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described. In the third aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention, a multilayer laminated retardation layer is formed using a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer.

上述した第1および第2の態様における位相差光学素子はいずれも、一層の位相差層からなる単層構成の位相差光学素子の製造方法であったが、本発明はこれに限定されるものでなく、多層の積層位相差層を有する位相差光学素子の製造方法をも含むものである。   The retardation optical elements in the first and second aspects described above are both methods for producing a single-layer retardation optical element composed of a single retardation layer, but the present invention is limited to this. In addition, a method for manufacturing a retardation optical element having a multilayer laminated retardation layer is also included.

具体的には、図9(E)に示されるように、プレーナー配向されたコレステリック規則性の分子構造を有する複数の位相差層42、44が順次直接積層されていてもよい。なお、このような多層構成の積層位相差層40においては、各位相差層42、44として、複屈折値や螺旋ピッチ等が異なるものを用いることにより、多様な光学補償を実現することもできる。   Specifically, as shown in FIG. 9E, a plurality of retardation layers 42 and 44 having a planar-oriented cholesteric regular molecular structure may be directly laminated in sequence. In the multilayer retardation layer 40 having such a multilayer structure, various optical compensations can be realized by using the retardation layers 42 and 44 having different birefringence values, helical pitches, and the like.

このような多層構成の位相差層40においては、位相差層42、44の最外面に位置する互いに対向する2つの主たる表面はそれぞれ、各微小単位(ドメイン)内の液晶分子のダイレクターは実質的に一致しているが、各微小単位(ドメイン)同士のダイレクターは実質的に一致していない。   In the retardation layer 40 having such a multilayer structure, the two main surfaces facing each other located on the outermost surfaces of the retardation layers 42 and 44 are substantially the directors of the liquid crystal molecules in each minute unit (domain). However, the directors of each minute unit (domain) do not substantially match.

図9は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、透明基材14上に配向膜16を形成し(図9(A):配向膜形成工程)、配向膜16上に液晶分子としての重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを含有する塗工液18をコーティングし(塗布工程)、配向膜16の配向規制力によって配向させる(図9(B):配向処理工程)。次に、この配向状態のままで、光重合開始剤を用いての紫外線110の照射または電子線110の単独照射により、重合性モノマーまたは重合性オリゴマー18を3次元架橋して固化すれば、第1の位相差層42が形成される(図9(C):固定化工程)。さらに、3次元架橋された第1の位相差層42上に別途用意しておいた他の重合性モノマー分子または重合性オリゴマー分子を含有する第2塗工液19を直接コーティングする(図9(D))。このとき、図10に示すように、3次元架橋された位相差層42の各微小単位(ドメイン)表面の配向規制力によって配向させ、この状態で、光重合開始剤を用いての紫外線の照射110または電子線110の単独照射により3次元架橋して固化すれば、第2の位相差層44が形成される(図9(E))。   FIG. 9 is a process diagram showing an example of a method for producing the retardation optical element of this aspect. First, an alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 9A: alignment film forming step), and a coating liquid 18 containing a polymerizable monomer or polymerizable oligomer as a liquid crystal molecule on the alignment film 16. Is applied (application process) and is aligned by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 9B: alignment treatment process). Next, in this orientation state, if the polymerizable monomer or polymerizable oligomer 18 is three-dimensionally cross-linked and solidified by irradiation with ultraviolet light 110 using a photopolymerization initiator or single irradiation with an electron beam 110, 1 retardation layer 42 is formed (FIG. 9C: fixing step). Further, the second coating liquid 19 containing another polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule separately prepared on the three-dimensionally crosslinked first retardation layer 42 is directly coated (FIG. 9 ( D)). At this time, as shown in FIG. 10, alignment is performed by the alignment regulating force of the surface of each micro unit (domain) of the three-dimensionally crosslinked retardation layer 42, and in this state, irradiation with ultraviolet rays using a photopolymerization initiator is performed. When solidified by three-dimensional crosslinking by irradiation with 110 or electron beam 110 alone, the second retardation layer 44 is formed (FIG. 9E).

また、3層以上の多層構成とする場合には、上述したのと同様の工程(図9(D)〜(E))を繰り返し、必要な数だけ順次位相差層を重ねていけばよいものである。   In the case of a multi-layer structure having three or more layers, the same steps (FIGS. 9D to 9E) as described above are repeated, and the necessary number of retardation layers may be sequentially stacked. It is.

本態様に用いられる重合性モノマーまたは重合性オリゴマーは、コーティングし易いように粘度を低下させるため、溶媒に溶かしてコーティング液としてもよく、この場合には、紫外線や電子線の照射により3次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。   The polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in this embodiment may be dissolved in a solvent to form a coating solution in order to reduce the viscosity so that coating is easy. In this case, three-dimensional crosslinking is performed by irradiation with ultraviolet rays or electron beams. A drying step for evaporating the solvent is necessary before the operation. Preferably, after performing the coating process for coating the coating liquid, a drying process for evaporating the solvent is performed, and then an alignment process for aligning the liquid crystal is performed.

また、本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲で実質的にランダムにしておけば、これと接触する液晶分子のダイレクターを、その接触面内で実質的にランダムにすることができる。   In addition, if the direction of the alignment regulating force of the alignment film used in this embodiment is made substantially random in the entire range on the alignment film, the director of the liquid crystal molecules that are in contact with the alignment film is substantially within the contact surface. Can be random.

また、位相差層および第2の位相差層を形成するために用いる液晶性材料は、実質的に同一成分であることが好ましい。これにより、位相差層42と第2の位相差層44との間での物質移動を殆どなくすことができ、さらに均一な位相差層の積層体としての位相差光学素子を製造することができる。   Moreover, it is preferable that the liquid crystalline materials used for forming the retardation layer and the second retardation layer are substantially the same component. Thereby, almost no mass transfer between the phase difference layer 42 and the second phase difference layer 44 can be eliminated, and a phase difference optical element as a laminated body of uniform phase difference layers can be manufactured. .

4.第4の態様
次に、本発明の位相差光学素子の製造方法の第4の態様について説明する。本発明の位相差光学素子の製造方法の第3の態様は、液晶ポリマーを用いて多層の積層位相差層を形成するものである。
4). Fourth Aspect Next, a fourth aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described. In a third aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention, a multilayer laminated retardation layer is formed using a liquid crystal polymer.

図11は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、透明基材14上に配向膜16を形成し(図11(A):配向膜形成工程)、次に配向膜16上にコレステリック規則性を有する液晶ポリマー32をコーティングし(塗布工程)、配向膜16の配向規制力によって配向させ(図11(B):配向処理工程)、液晶ポリマー32をガラス転移温度(Tg)以下に冷却してガラス状態にすることにより、第1の位相差層42´を形成する(図11(C):固定化工程)。その後、第1の位相差層42´上に、別途用意しておいたコレステリック規則性を有する他の液晶ポリマー34を直接コーティングし、ガラス状態にした第1の液晶層42´の表面の配向規制力によって配向させ(図11(D))、液晶ポリマー34をガラス転移温度(Tg)以下に冷却してガラス状態にすることにより、第2の位相差層44´が形成される(図11(E))。   FIG. 11 is a process diagram showing an example of a method for producing the retardation optical element of this aspect. First, the alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 11A: alignment film forming process), and then the alignment film 16 is coated with a liquid crystal polymer 32 having cholesteric regularity (application process), The first retardation layer is aligned by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 11B: alignment processing step), and the liquid crystal polymer 32 is cooled to a glass transition temperature (Tg) or lower to be in a glass state. 42 'is formed (FIG. 11C: immobilization process). Thereafter, another liquid crystal polymer 34 having a cholesteric regularity, which is separately prepared, is directly coated on the first retardation layer 42 ′ to control the alignment of the surface of the first liquid crystal layer 42 ′ in a glass state. The second retardation layer 44 ′ is formed by aligning with a force (FIG. 11D) and cooling the liquid crystal polymer 34 to a glass transition temperature (Tg) or lower to bring it into a glass state (FIG. 11 (FIG. 11 (D)). E)).

また、上記位相差層を3層以上の多層構成とする場合には、上述したのと同様の工程(図11(D)〜(E))を繰り返せばよいものである。   Further, when the retardation layer has a multilayer structure of three or more layers, the same steps as described above (FIGS. 11D to 11E) may be repeated.

本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲で実質的にランダムにしておけば、これと接触する液晶分子のダイレクターを、その接触面内で実質的にランダムにすることができる。   If the direction of the alignment regulating force of the alignment film used in this embodiment is made substantially random in the entire range on the alignment film, the director of the liquid crystal molecules in contact therewith is substantially random within the contact surface. Can be.

D.偏光素子
次に、本発明の偏光素子について説明する。
本発明の偏光素子は、上記「B.位相差光学素子」の欄で説明した位相差光学素子の透明基材における、位相差層が形成されていない側の表面に、偏光層が配置されていることを特徴とするものである。
D. Next, the polarizing element of the present invention will be described.
In the polarizing element of the present invention, a polarizing layer is disposed on the surface of the transparent substrate of the retardation optical element described in the above section “B. Retardation optical element” on the side where the retardation layer is not formed. It is characterized by being.

このような偏光素子は、上記位相差光学素子の少なくとも片面に偏光層が設けられたものであるので、位相差光学素子の表面での反射が極端に少なくなり、明暗模様の発生を効果的に抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。   Since such a polarizing element is provided with a polarizing layer on at least one surface of the retardation optical element, reflection on the surface of the retardation optical element is extremely reduced, and the generation of bright and dark patterns is effectively prevented. In addition to being able to suppress, the contrast can be improved, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed.

図12は、本発明の偏光素子の一例を示す概略斜視図である。図12に示すように、本発明の偏光素子50は、偏光層51Aと、偏光層51Aの入光側の表面に配置された位相差光学素子20とを有するものである。なお、図12において、位相差光学素子20と偏光層51Aとは互いに離間して描かれているが、これらは互いに貼り合わされた状態で構成されているものとする。   FIG. 12 is a schematic perspective view showing an example of the polarizing element of the present invention. As shown in FIG. 12, the polarizing element 50 of the present invention has a polarizing layer 51A and a retardation optical element 20 disposed on the light incident side surface of the polarizing layer 51A. In FIG. 12, the phase difference optical element 20 and the polarizing layer 51 </ b> A are drawn apart from each other, but are assumed to be configured to be bonded to each other.

このようにして、位相差光学素子20の透明基材における、位相差層が形成されていない側の表面に偏光層51Aを貼り合わせるようにすれば、位相差光学素子20の表面での反射が極端に少なくなり、明暗模様の発生を効果的に抑制すると共にコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。   In this way, if the polarizing layer 51A is bonded to the surface of the transparent substrate of the retardation optical element 20 on which the retardation layer is not formed, reflection on the surface of the retardation optical element 20 is prevented. It can be extremely reduced, the occurrence of bright and dark patterns can be effectively suppressed and the contrast can be improved, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed.

なお、この際用いられる偏光層は、通常液晶表示装置において用いられているものを用いることができる。また、本発明に用いられる位相差光学素子に関しては、上述した「A.位相差光学素子」に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   In addition, the polarizing layer used at this time can use what is normally used in the liquid crystal display device. Further, the phase difference optical element used in the present invention is the same as that described in “A. Phase difference optical element” described above, and therefore the description thereof is omitted here.

E.液晶表示装置
最後に、本発明の液晶表示装置について説明する。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、上記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、上記液晶セルと上記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、上記記載の位相差光学素子とを有する液晶表示装置であって、上記位相差光学素子は、上記液晶セルの法線から傾斜した方向の光の偏光状態を補償することを特徴とするものである。これにより、液晶表示装置における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を抑制することができる。
E. Liquid Crystal Display Device Finally, the liquid crystal display device of the present invention will be described.
The liquid crystal display device of the present invention is the liquid crystal cell, the pair of polarizing plates arranged so as to sandwich the liquid crystal cell, and the liquid crystal cell and at least one of the pair of polarizing plates, The phase difference optical element compensates the polarization state of light in a direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell. Thereby, the occurrence of bright and dark patterns in the liquid crystal display device can be suppressed and the contrast can be improved, and the deterioration of display quality can be suppressed.

図13は、本発明の液晶表示装置の一例を示す斜面図である。図13に示すように、本発明の液晶表示装置60は、入射側の偏光板102Aと、出射側の偏光板102Bと、液晶セル104とを有するものである。偏光板102A、102Bは、所定の振動方向の振動面を有する直線偏光のみを選択的に透過させるように構成されたものであり、それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるようにクロスニコル状態で対向して配置されている。また、液晶セル104は画素に対応する多数のセルを含むものであり、偏光板102A、102Bの間に配置されている。   FIG. 13 is a perspective view showing an example of the liquid crystal display device of the present invention. As shown in FIG. 13, the liquid crystal display device 60 of the present invention includes an incident side polarizing plate 102 </ b> A, an output side polarizing plate 102 </ b> B, and a liquid crystal cell 104. The polarizing plates 102A and 102B are configured to selectively transmit only linearly polarized light having a vibration surface in a predetermined vibration direction, and crossed Nicols so that the vibration directions are perpendicular to each other. It is arranged to face each other. The liquid crystal cell 104 includes a large number of cells corresponding to pixels, and is disposed between the polarizing plates 102A and 102B.

ここで、液晶表示装置60において、液晶セル104は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶が封止されたVA方式を採用しており、入射側の偏光板102Aを透過した直線偏光は、液晶セル104のうち非駆動状態のセルの部分を透過する際には、位相シフトされずに透過し、出射側の偏光板102Bで遮断される。これに対し、液晶セル104のうち駆動状態のセルの部分を透過する際には、直線偏光が位相シフトされ、この位相シフト量に応じた量の光が出射側の偏光板102Bを透過して出射される。これにより、液晶セル104の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、出射側の偏光板102B側に所望の画像を表示することができる。   Here, in the liquid crystal display device 60, the liquid crystal cell 104 employs a VA method in which nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed, and linearly polarized light transmitted through the incident-side polarizing plate 102A is When transmitting through the non-driven cell portion of the liquid crystal cell 104, the light is transmitted without being phase-shifted and blocked by the output-side polarizing plate 102B. On the other hand, when the liquid crystal cell 104 is transmitted through the portion of the driven cell, the linearly polarized light is phase-shifted, and an amount of light corresponding to the amount of the phase shift is transmitted through the polarizing plate 102B on the emission side. Emitted. Thereby, by appropriately controlling the driving voltage of the liquid crystal cell 104 for each cell, a desired image can be displayed on the exit side polarizing plate 102B side.

このような構成からなる液晶表示装置60において、液晶セル104と出射側の偏光板102B(液晶セル104から出射された所定の偏光状態の光を選択的に透過させる偏光板)との間に、上述した実施の形態に係る位相差光学素子20が配置されており、位相差光学素子20により、液晶セル104から出射された所定の偏光状態の光のうち液晶セル104の法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償することができるようになっている。   In the liquid crystal display device 60 having such a configuration, between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102B on the emission side (polarizing plate that selectively transmits light in a predetermined polarization state emitted from the liquid crystal cell 104), The phase difference optical element 20 according to the above-described embodiment is arranged, and the phase difference optical element 20 is inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 among the light in a predetermined polarization state emitted from the liquid crystal cell 104. It is possible to compensate for the polarization state of the light emitted to.

以上のとおり、上述した構成からなる液晶表示装置60によれば、液晶表示装置60の液晶セル104と出射側の偏光板102Bとの間に、上述した実施の形態に係る位相差光学素子20を配置し、液晶セル104から出射された光のうち液晶セル104の法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償するので、視角依存性の問題を効果的に改善しながら、液晶表示装置60における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を抑制することができる。   As described above, according to the liquid crystal display device 60 having the above-described configuration, the retardation optical element 20 according to the above-described embodiment is provided between the liquid crystal cell 104 of the liquid crystal display device 60 and the output-side polarizing plate 102B. Since the polarization state of the light emitted from the liquid crystal cell 104 in the direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 is compensated for, the liquid crystal cell 104 is effectively improved with respect to the viewing angle dependency problem. It is possible to suppress the occurrence of bright and dark patterns in the display device 60 and improve the contrast, thereby suppressing the deterioration of display quality.

なお、図13に示す液晶表示装置60は、光が厚さ方向の一方の側から他方の側へ透過する透過型であるが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、上述した実施の形態に係る位相差光学素子20は反射型の液晶表示装置にも同様に組み込んで用いることができる。   Note that the liquid crystal display device 60 illustrated in FIG. 13 is a transmission type in which light is transmitted from one side to the other side in the thickness direction, but the present embodiment is not limited to this, and is described above. The retardation optical element 20 according to the embodiment can be used by being incorporated in a reflective liquid crystal display device in the same manner.

また、図13に示す液晶表示装置60では、上述した実施の形態に係る位相差光学素子20を液晶セル104と出射側の偏光板102Bとの間に配置しているが、光学補償の態様によっては、位相差光学素子20を液晶セル104と入射側の偏光板102Aとの間に配置してもよい。また、位相差光学素子20を液晶セル104の両側(液晶セル104と入射側の偏光板102Aとの間、及び液晶セル104と出射側の偏光板102Bとの間)に配置してもよい。なお、液晶セル104と入射側の偏光板102Aとの間、又は液晶セル104と出射側の偏光板102Bとの間に配置される位相差光学素子は一つに限らず、複数配置されていてもよい。   In the liquid crystal display device 60 shown in FIG. 13, the phase difference optical element 20 according to the above-described embodiment is disposed between the liquid crystal cell 104 and the exit-side polarizing plate 102B. The retardation optical element 20 may be disposed between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102A on the incident side. Further, the phase difference optical element 20 may be disposed on both sides of the liquid crystal cell 104 (between the liquid crystal cell 104 and the incident side polarizing plate 102A and between the liquid crystal cell 104 and the outgoing side polarizing plate 102B). The number of retardation optical elements arranged between the liquid crystal cell 104 and the incident-side polarizing plate 102A or between the liquid crystal cell 104 and the outgoing-side polarizing plate 102B is not limited to one, and a plurality of retardation optical elements are arranged. Also good.

本発明においては、特に上記液晶セル104が、VA(Vertical Alignment)方式の液晶層で形成されていることが好ましい。液晶表示装置における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下をさらに抑制することができるからである。   In the present invention, the liquid crystal cell 104 is particularly preferably formed of a VA (Vertical Alignment) type liquid crystal layer. This is because it is possible to suppress the occurrence of bright and dark patterns in the liquid crystal display device and improve the contrast, and to further suppress the deterioration of display quality.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

次に、本発明について実施例および比較例を参照しながら述べる。
(実施例1)
実施例1では、単層の位相差層をガラス基板上に形成した。
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと上記アクリレートとの間にスペーサーを有する、ネマチック−アイソトロピック転移温度が110℃であるモノマー分子(上記化学式(11)で示されるような分子構造を有するもの)90重量部と、両末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子(上記化学式(14)で示されるような分子構造を有するもの)10重量部とを溶解させたトルエン溶液を準備した。なお、上記トルエン溶液には、上記モノマー分子に対して5重量%の光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア(登録商標)907)を添加した。一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド(JSR株式会社製、オプトマー(登録商標)AL1254)をスピンコーターによりスピンコーティングし、乾燥後、200℃で成膜し(膜厚0.1μm)、配向膜としたが、ラビングしなかった。
Next, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
(Example 1)
In Example 1, a single-layer retardation layer was formed on a glass substrate.
A monomer molecule having a polymerizable acrylate at both ends and a spacer between the mesogen in the central part and the acrylate and having a nematic-isotropic transition temperature of 110 ° C. (a molecule as represented by the chemical formula (11) above) A toluene solution in which 90 parts by weight of a compound having a structure and 10 parts by weight of a chiral agent molecule having a polymerizable acrylate at both ends (a compound having a molecular structure represented by the above chemical formula (14)) is dissolved. Got ready. In addition, 5 weight% of photoinitiators (the Ciba Specialty Chemicals make, Irgacure (trademark) 907) were added to the said toluene solution with respect to the said monomer molecule. On the other hand, on a transparent glass substrate, polyimide (Optomer (registered trademark) AL1254, manufactured by JSR Corporation) dissolved in a solvent was spin-coated with a spin coater, dried, and then formed at 200 ° C. (film thickness 0.1 μm) ), But the alignment film was not rubbed.

そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコーターにセットし、上記モノマー分子等を溶解させたトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。次に、80℃で上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させた。   Then, such a glass substrate with an alignment film was set on a spin coater, and a toluene solution in which the monomer molecules and the like were dissolved was spin-coated under conditions such that the film thickness was as constant as possible. Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C.

そして、上記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光重合開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを3次元架橋してポリマー化し、単層の位相差層を有する位相差光学素子を作製した。このときの塗膜の膜厚は2μm±1.5%であった。また、分光光度計で測定したところ、塗膜の選択反射波長の中心波長は280nmであった。硬化した液晶分子の屈折率は約1.5であったので、P=λ/nから計算した1ピッチ当たりの膜厚は約190nmであるので、位相差層のピッチ数は、2000/190=約11ピッチであった。   Then, the retardation optical element having a single retardation layer is formed by irradiating the coating film with ultraviolet rays, three-dimensionally cross-linking the monomer molecule acrylate with radicals generated from the photopolymerization initiator in the coating film, and polymerizing the polymer film. Produced. The thickness of the coating film at this time was 2 μm ± 1.5%. Moreover, when measured with the spectrophotometer, the center wavelength of the selective reflection wavelength of the coating film was 280 nm. Since the refractive index of the cured liquid crystal molecules was about 1.5, the film thickness per pitch calculated from P = λ / n was about 190 nm, so the pitch number of the retardation layer was 2000/190 = About 11 pitches.

また、このようにして作製した位相差光学素子を、自動複屈折測定装置(王子計測機器株式会社製、KOBRA(商標登録)21ADH)を用いて測定したところ、面方向での位相差は1nmで測定装置の誤差範囲内となり、厚さ方向の位相差は約100nmとなり、負のCプレートとして作用していることが確認できた。   Moreover, when the retardation optical element thus produced was measured using an automatic birefringence measuring apparatus (manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd., KOBRA (registered trademark) 21ADH), the phase difference in the plane direction was 1 nm. It was within the error range of the measuring device, and the phase difference in the thickness direction was about 100 nm, confirming that it was acting as a negative C plate.

作製された位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、複数の微小単位(ドメイン)が観測され、表面のダイレクターはランダムな状態で一致しておらず、複数の微小単位(ドメイン)同士のツイスト角は一致していなかった。そして、微小単位(ドメイン)表面の大きさは裸眼では見えなかった。   When the cross section of the produced retardation layer was observed with a transmission electron microscope, a plurality of minute units (domains) were observed, and the directors on the surface did not match in a random state. ) The twist angles of each other did not match. The size of the surface of the minute unit (domain) was not visible with the naked eye.

作製した位相差層をJIS−K7105に準拠して測定したヘーズ値は2%で、偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を0%、偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を100%とし、上記位相差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで測定した際の380nm〜700nmの範囲で測定した漏れ光の最大値は1%だった。   The haze value measured for the prepared retardation layer in accordance with JIS-K7105 was 2%, the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in a crossed Nicol state, and the polarizing plate in the parallel state. Leakage light when measured from the normal direction is 100%, and the maximum value of leakage light measured in the range of 380 nm to 700 nm when the retardation layer is sandwiched between the polarizing plate crossed Nicol states is 1% was.

更に、図14に示されているように、直線偏光板70A、70Bをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子20を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様はなかった。   Further, as shown in FIG. 14, the linearly polarizing plates 70A and 70B are placed in a crossed Nicol state, and the produced retardation optical element 20 is sandwiched between the linearly polarizing plates 70A and 70B. There was no bright and dark pattern.

(実施例2)
実施例2では、重合性モノマー分子からなる単層の位相差層を高分子フィルム上に形成した。すなわち、濃度が2重量%となるように純水に溶かしたPVA溶液を、バーコートによって透明なTACフィルム上にコーティングし、乾燥後、100℃で成膜し(膜厚0.2μm)、配向膜として機能するようにした以外は、実施例1と同様にして位相差光学素子を作製した。その結果、このようにして作製された位相差光学素子では、実施例1と同様な結果が得られたが、ヘーズ値と漏れ光の最大値は実施例1よりも小さく、それぞれ、1%、0.8%だった。偏光顕微鏡で実施例1で作製した位相差層と実施例2で作製した位相差層を見比べたところ、複数の微小単位(ドメイン)の大きさは実施例2の方が小さく、微小単位(ドメイン)の内接楕円の最大長径は5μmであったが、複数の微小単位(ドメイン)間のディスクリネーションから光漏れが観測された。
(Example 2)
In Example 2, a single-layer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was formed on a polymer film. That is, a PVA solution dissolved in pure water so as to have a concentration of 2% by weight is coated on a transparent TAC film by bar coating, dried, and formed at 100 ° C. (film thickness 0.2 μm). A phase difference optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that it functioned as a film. As a result, in the retardation optical element manufactured in this way, the same results as in Example 1 were obtained, but the haze value and the maximum value of leakage light were smaller than those in Example 1 and were 1%, It was 0.8%. When the retardation layer produced in Example 1 was compared with the retardation layer produced in Example 2 with a polarizing microscope, the size of the plurality of minute units (domains) was smaller in Example 2, and the minute units (domains) were smaller. The maximum major axis of the inscribed ellipse was 5 μm, but light leakage was observed from the disclination between a plurality of minute units (domains).

(実施例3)
実施例3では、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)を、配向膜として機能するようにした以外は、実施例2と同様にして位相差光学素子を作製した。その結果、このようにして作製された位相差光学素子では、実施例2と同様な結果が得られたが、ヘーズ値と漏れ光の最大値は実施例2よりも小さく、それぞれ、0.5%、0.08%だった。偏光顕微鏡で実施例2で作製した位相差層と実施例3で作製した位相差層を見比べたところ、複数の微小単位(ドメイン)の大きさは実施例3の方が小さく、TEM写真で実測したところ、微小単位(ドメイン)の内接楕円の最大長径は1.5μmであった。また、ディスクリネーションは、TEM写真からは計測できない程度であった。
(Example 3)
In Example 3, a retardation optical element was produced in the same manner as in Example 2 except that HEC (hydroxyethylcellulose) functions as an alignment film. As a result, in the retardation optical element manufactured in this way, the same results as in Example 2 were obtained, but the haze value and the maximum value of leakage light were smaller than those in Example 2, and each was 0.5. It was 0.08%. When the phase difference layer produced in Example 2 and the phase difference layer produced in Example 3 were compared with a polarizing microscope, the size of a plurality of minute units (domains) was smaller in Example 3, and was actually measured with a TEM photograph. As a result, the maximum major axis of the inscribed ellipse of the minute unit (domain) was 1.5 μm. Further, the disclination was such that it could not be measured from the TEM photograph.

(実施例4)
実施例4では、重合性モノマー分子からなる単層の位相差層の膜厚を不均一にした。すなわち、スピンコーターの条件を変更して膜厚を2μm±5%にした以外は実施例1と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、実施例1と同様に面内には明暗模様は観察されなかったが、作製された位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、複数の微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とは一致していなかったが、各ヘリカル軸と上記法線とのなす角の平均値は0度だった。
(Example 4)
In Example 4, the film thickness of the single phase retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was made non-uniform. That is, the retardation optical element produced in the same manner as in Example 1 except that the film thickness was changed to 2 μm ± 5% by changing the conditions of the spin coater was observed in the same manner. The bright and dark pattern was not observed, but when the cross section of the prepared retardation layer was observed with a transmission electron microscope, the helical axis of multiple micro units (domains) and the normals set up on the surface of the retardation layer were Although not in agreement, the average angle between each helical axis and the normal was 0 degree.

(比較例1)
比較例1では、重合性モノマー分子からなる単層の位相差層が形成される配向膜をラビングして、液晶分子のダイレクターを一致させた。すなわち、配向膜のラビング方向を面内で均一にした以外は実施例1と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内にははっきりとした明暗模様が観察された。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the alignment film on which a single phase retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was formed was rubbed so that the directors of the liquid crystal molecules were matched. That is, when the retardation optical element produced in the same manner as in Example 1 was observed in the same manner except that the rubbing direction of the alignment film was made uniform in the plane, a clear light and dark pattern was observed in the plane.

(実施例5)
実施例5では、重合性モノマー分子からなる多層の位相差層を有する位相差素子を作製した。
実施例1で作製した位相差層を第1の位相差層として、その配向膜と反対側の表面に、実施例1と同様に調整したトルエン溶液を、実施例1よりは速い回転数でスピンコーティングした。次に、80℃で上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させた。
(Example 5)
In Example 5, a retardation element having a multilayer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was produced.
Using the retardation layer produced in Example 1 as the first retardation layer, spin the toluene solution prepared in the same manner as in Example 1 on the surface opposite to the alignment film at a faster rotational speed than in Example 1. Coated. Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C.

そして、上記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光重合開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを3次元架橋してポリマー化し、第2の位相差層を形成し、多層の位相差光学素子を作製した。このときの総膜厚は3.5μm±1.5%であった。また、分光光度計で測定したところ、多層構成の位相差層の塗膜の選択反射波長の中心波長は280nmだった。   Then, the coating film is irradiated with ultraviolet rays, and the acrylate of the monomer molecule is three-dimensionally cross-linked by radicals generated from the photopolymerization initiator in the coating film, thereby forming a second retardation layer, A phase difference optical element was produced. The total film thickness at this time was 3.5 μm ± 1.5%. Further, when measured with a spectrophotometer, the center wavelength of the selective reflection wavelength of the coating film of the multilayered retardation layer was 280 nm.

作製された複数の位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ポリマー化した各位相差層間の明暗模様は互いに平行な状態で(このことから、螺旋軸の方向が一致していることが分かる)、位相差層間には断層が観察されなかった(このことから、近接する位相差層の表面間の、液晶分子のダイレクターが一致していることが分かる)。また、複数の微小単位(ドメイン)が観測された。   When the cross sections of the prepared retardation layers were observed with a transmission electron microscope, the light and dark patterns between the polymerized retardation layers were parallel to each other (from this, the directions of the helical axes coincided) However, no fault was observed between the retardation layers (which indicates that the directors of the liquid crystal molecules coincide between the surfaces of the adjacent retardation layers). In addition, a plurality of minute units (domains) were observed.

更に、図14に示されているように、直線偏光板70A、70Bをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子20を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様はなかった。   Further, as shown in FIG. 14, the linearly polarizing plates 70A and 70B are placed in a crossed Nicol state, and the produced retardation optical element 20 is sandwiched between the linearly polarizing plates 70A and 70B. There was no bright and dark pattern.

(実施例6)
実施例6では、重合性モノマー分子からなる多層の位相差層の膜厚を不均一にした。すなわち、スピンコーターの条件を変更して総膜厚を3.5μm±5%にした以外は実施例4と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内には明暗模様は観察されなかった。
(Example 6)
In Example 6, the thickness of the multilayer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was made non-uniform. That is, the retardation optical element produced in the same manner as in Example 4 except that the total film thickness was changed to 3.5 μm ± 5% by changing the conditions of the spin coater was observed in the same manner. Was not observed.

(実施例7)
実施例7では、液晶ポリマーからなる多層の位相差層を作製した。
ガラス転移温度が80℃でアイソトロピック転移温度が200℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液を準備した。一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド(JSR株式会社製、オプトマー(登録商標)AL1254)をスピンコーターによりスピンコーティングし、乾燥後、200℃で成膜し(膜厚0.1μm)、配向膜として機能するようにしたがラビングしなかった。
(Example 7)
In Example 7, a multilayer retardation layer made of a liquid crystal polymer was produced.
A toluene solution in which an acrylic side-chain liquid crystal polymer having a glass transition temperature of 80 ° C. and an isotropic transition temperature of 200 ° C. was dissolved was prepared. On the other hand, on a transparent glass substrate, polyimide (Optomer (registered trademark) AL1254, manufactured by JSR Corporation) dissolved in a solvent was spin-coated with a spin coater, dried, and then formed at 200 ° C. (film thickness 0.1 μm) ), But functioned as an alignment film, but not rubbed.

そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコーターにセットし、上記液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。   Then, such a glass substrate with an alignment film was set on a spin coater, and a toluene solution in which the liquid crystal polymer was dissolved was spin-coated under conditions such that the film thickness was as constant as possible.

次に、90℃で上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、更に、配向膜上に形成された塗膜を150℃で10分間保持した。更に、上記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状態にして固定化し、位相差層を形成した。このときの膜厚は2μm±1.5%だった。また、分光光度計で測定したところ、第1の位相差層の選択反射波長の中心波長は370nmだった。   Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 90 ° C., and the coating film formed on the alignment film was held at 150 ° C. for 10 minutes. Furthermore, the coating film was cooled to room temperature, and the liquid crystal polymer was fixed in a glass state to form a retardation layer. The film thickness at this time was 2 μm ± 1.5%. Further, when measured with a spectrophotometer, the center wavelength of the selective reflection wavelength of the first retardation layer was 370 nm.

更に、ガラス状態にして固定化した位相差層上に、ガラス転移温度が75℃で、アイソトロピック転移温度が190℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液を、前回よりは速い回転数でスピンコーティングした。   Furthermore, a toluene solution in which an acrylic side-chain liquid crystal polymer having a glass transition temperature of 75 ° C. and an isotropic transition temperature of 190 ° C. is dissolved on the retardation layer fixed in a glass state from the previous time. Was spin-coated at high speed.

次に、90℃で上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、更に、上記塗膜を150℃で10分間保持した。更に、上記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状態にして固定化し、第2の位相差層を形成し、多層の位相差光学素子を作製した。このときの総膜厚は3.5μm±1.5%だった。また、分光光度計で測定したところ、多層構成の位相差層の塗膜の選択反射波長の中心波長は370nmだった。   Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 90 ° C., and the coating film was held at 150 ° C. for 10 minutes. Further, the coating film was cooled to room temperature, and the liquid crystal polymer was fixed in a glass state to form a second retardation layer, thereby producing a multilayer retardation optical element. The total film thickness at this time was 3.5 μm ± 1.5%. Further, when measured with a spectrophotometer, the central wavelength of the selective reflection wavelength of the coating film of the multilayered retardation layer was 370 nm.

作製された複数の位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、固定化した各位相差層間の明暗模様は互いに平行な状態で(このことから、螺旋軸の方向が一致していることが分かる)、位相差層間には断層が観察されなかった(このことから、近接する液晶層の表面間の、液晶分子のダイレクターが一致していることが分かる)。また、複数の微小単位(ドメイン)が観測された。   When the cross sections of the prepared retardation layers were observed with a transmission electron microscope, the light and dark patterns between the fixed retardation layers were parallel to each other. However, no fault was observed between the retardation layers (this shows that the directors of the liquid crystal molecules coincide between the surfaces of the adjacent liquid crystal layers). In addition, a plurality of minute units (domains) were observed.

更に、図14に示されているように、直線偏光板70A、70Bをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子20を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様はなかった。   Further, as shown in FIG. 14, the linearly polarizing plates 70A and 70B are placed in a crossed Nicol state, and the produced retardation optical element 20 is sandwiched between the linearly polarizing plates 70A and 70B. There was no bright and dark pattern.

(実施例8)
実施例8では、液晶ポリマーからなる多層の液晶層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターを乱した。すなわち、スピンコーターの条件を変更して総膜厚を3.5μm±5%にした以外は実施例6と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内には明暗模様は観察されなかった。
(Example 8)
In Example 8, the thickness of the multilayer liquid crystal layer made of the liquid crystal polymer was made non-uniform, and the director of the liquid crystal molecules was disturbed. That is, when the retardation optical element produced in the same manner as in Example 6 was observed except that the total film thickness was changed to 3.5 μm ± 5% by changing the conditions of the spin coater, a bright and dark pattern was observed in the plane. Was not observed.

(比較例2)
比較例2では、コレステリック構造の選択反射波長を、それぞれ、600nm、800nmとした以外は、実施例1と同様にして位相差層を作製した。その結果、選択反射波長が600nm、800nmの位相差層は、目視ではっきりと分る白濁現象が観測され、白濁度合いは選択反射波長が800nmの位相差層の方が大きく、位相差層として使えないレベルだった。また、選択反射波長が600nmの位相差層は、緑色の光を反射し、これも位相差層として使えないレベルだった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a retardation layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the selective reflection wavelengths of the cholesteric structure were 600 nm and 800 nm, respectively. As a result, a retardation layer having a selective reflection wavelength of 600 nm or 800 nm has a clear white turbidity phenomenon, and the degree of white turbidity is larger in the retardation layer having a selective reflection wavelength of 800 nm and can be used as a retardation layer. There was no level. In addition, the retardation layer having a selective reflection wavelength of 600 nm reflects green light, which is also at a level that cannot be used as a retardation layer.

本発明の一例としての位相差層の一部を拡大した模式的断面図である。It is the typical sectional view which expanded a part of phase contrast layer as an example of the present invention. 本発明の他の例としての位相差層の一部を拡大した模式的断面図である。It is the typical sectional view which expanded a part of phase contrast layer as other examples of the present invention. 本発明の位相差層の断面の一例を示す透過型電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph which shows an example of the cross section of the phase difference layer of this invention. 本発明の位相差層の断面の他の例を示す透過型電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph which shows the other example of the cross section of the phase difference layer of this invention. 本発明の位相差層を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the phase difference layer of this invention. 本発明の位相差層の断面の他の例を示す透過型電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph which shows the other example of the cross section of the phase difference layer of this invention. 本発明の位相差光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the phase difference optical element of this invention. 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the other example of the manufacturing method of the phase difference optical element of this invention. 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the other example of the manufacturing method of the phase difference optical element of this invention. 本発明の一例に係る位相差層のうち多層構成の位相差層における層間の隣接表面での液晶分子のダイレクターを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the director of the liquid crystal molecule in the adjacent surface between layers in the phase difference layer of a multilayer structure among the phase difference layers which concern on an example of this invention. 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the other example of the manufacturing method of the phase difference optical element of this invention. 本発明の位相差層を備えた偏光素子の一例を示す概略分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view which shows an example of the polarizing element provided with the phase difference layer of this invention. 本発明の位相差層を備えた液晶表示装置の一例を示す概略分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view which shows an example of the liquid crystal display device provided with the phase difference layer of this invention. 位相差光学素子を偏光板により挟んで観察する場合の構成を示す概略分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view which shows the structure in the case of observing with a retardation optical element sandwiched between polarizing plates. 従来の液晶表示装置を示す概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view which shows the conventional liquid crystal display device.

符号の説明Explanation of symbols

10、40、40´ … 位相差層
20 … 位相差光学素子
14 … 透明基板
16 … 配向膜
42、42´ … 位相差層
44、44´ … 第2の位相差層
50 … 偏光素子
60、100 … 液晶表示装置
70A、70B、102A、102B … 偏光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40, 40 '... Retardation layer 20 ... Retardation optical element 14 ... Transparent substrate 16 ... Orientation film 42, 42' ... Retardation layer 44, 44 '... 2nd retardation layer 50 ... Polarizing element 60, 100 ... Liquid crystal display devices 70A, 70B, 102A, 102B ... Polarizing plate

Claims (26)

コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において100μmの間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein at least one of the two main surfaces of the retardation layer has a liquid crystal molecule director substantially within an interval of 100 μm. A retardation layer characterized in that there is a layer that does not match the above. 前記位相差層の2つの主たる表面のうち、他方の表面においても100μmの間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とする請求項1に記載の位相差層。   2. The liquid crystal molecule director does not substantially coincide within an interval of 100 μm on the other surface of the two main surfaces of the retardation layer, according to claim 1. Retardation layer. コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記位相差層の2つの主たる表面のうち、少なくとも一方の表面において半径50μmの領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein a director of liquid crystal molecules is substantially formed in a region having a radius of 50 μm on at least one of the two main surfaces of the retardation layer. Retardation layer, characterized in that there is something that does not match. コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記位相差層の主たる表面において100μmの間隔内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate with a fixed cholesteric structure, wherein the twist angle in the cholesteric structure does not substantially coincide with a position within an interval of 100 μm on the main surface of the retardation layer A retardation layer, wherein: コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記位相差層の主たる表面において半径50μmの領域内にある位置にコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein the twist angle in the cholesteric structure does not substantially coincide with a position in a region having a radius of 50 μm on the main surface of the retardation layer A phase difference layer characterized by the presence of a thing. コレステリック構造を固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記位相差層表面に立てた法線を含む断面において半径50μmの領域内に前記法線と前記コレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、前記法線方向を基準に右回りに鋭角である前記ヘリカル軸構造領域と、前記法線方向を基準に左回りに鋭角である前記ヘリカル軸構造領域とを有することを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, the helical layer having the normal and the cholesteric structure in a region having a radius of 50 μm in a cross section including a normal standing on the surface of the retardation layer The helical axis structure region having an acute angle clockwise with respect to the normal direction, and the helical axis structure region having an acute angle counterclockwise with respect to the normal direction. And a retardation layer. 前記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The retardation layer according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure are present. コレステリック構造の螺旋ピッチが1ピッチ以上である範囲で固定化した負のCプレートとして機能する位相差層であって、前記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)が複数存在してなることを特徴とする位相差層。   A retardation layer functioning as a negative C plate fixed in a range in which a spiral pitch of a cholesteric structure is 1 pitch or more, wherein a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure exist. Retardation layer. 前記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短いことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The retardation layer according to any one of claims 1 to 8, wherein a selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than a wavelength of incident light. 前記微小単位(ドメイン)表面の内接楕円の最大長径が、40μm以下であることを特徴とする請求項7から請求項9までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The retardation layer according to any one of claims 7 to 9, wherein a maximum major axis of an inscribed ellipse on the surface of the minute unit (domain) is 40 µm or less. 前記微小単位(ドメイン)表面の内接楕円の最大長径が、前記入射光の波長以下であることを特徴とする請求項10に記載の位相差層。   The retardation layer according to claim 10, wherein a maximum major axis of an inscribed ellipse on the surface of the minute unit (domain) is equal to or less than a wavelength of the incident light. 前記微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離が、前記入射光の波長以下であることを特徴とする請求項7項から請求項11までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The distance of the orientation defect (disclination) between the minute units (domains) is equal to or less than the wavelength of the incident light, The claim according to any one of claims 7 to 11, Retardation layer. 前記位相差層をJIS−K7105に準拠して測定した際のヘーズ値が2%以下であることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The phase difference layer according to any one of claims 1 to 12, wherein a haze value when the phase difference layer is measured in accordance with JIS-K7105 is 2% or less. 偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を0%、偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を100%とし、前記位相差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで測定した際の380nm〜700nmの範囲で測定した漏れ光の最大値が1%以下であることを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   Leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in a crossed Nicol state is 0%, leakage light when the polarizing plate is measured from the normal direction with the parallel state is 100%, and the retardation layer is the polarizing plate The maximum value of leaked light measured in the range of 380 nm to 700 nm when measured by being sandwiched between the crossed Nicol states is 1% or less. The retardation layer described in 1. 前記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と前記位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致していないことを特徴とする請求項1から請求項14までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The helical axis of the minute unit (domain) having the cholesteric structure and a normal line standing on the surface of the retardation layer do not substantially coincide with each other. The retardation layer according to claim. 前記コレステリック構造を有する微小単位(ドメイン)のヘリカル軸と前記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に0度であることを特徴とする請求項15に記載の位相差層。   The average value of the angle formed by the helical axis of the minute unit (domain) having the cholesteric structure and the normal line standing on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree. Retardation layer. 前記位相差層の主たる表面の上に、さらに、第2の位相差層を積層してなることを特徴とする請求項1から請求項16までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The retardation layer according to any one of claims 1 to 16, wherein a second retardation layer is further laminated on the main surface of the retardation layer. 前記位相差層および前記第2の位相差層の選択反射光がいずれも、実質的に同一な選択反射波長を有することを特徴とする請求項16に記載の位相差層。   The retardation layer according to claim 16, wherein the selective reflection lights of the retardation layer and the second retardation layer both have substantially the same selective reflection wavelength. 前記位相差層は、カイラルネマチック液晶が3次元架橋された分子構造を有することを特徴とする請求項1から請求項18までのいずれかの請求項に記載の位相層。   The retardation layer according to any one of claims 1 to 18, wherein the retardation layer has a molecular structure in which chiral nematic liquid crystal is three-dimensionally crosslinked. 前記位相差層は、高分子コレステリック液晶がガラス状態にされた分子状態を有することを特徴とする請求項1から請求項18までのいずれかの請求項に記載の位相差層。   The retardation layer according to any one of claims 1 to 18, wherein the retardation layer has a molecular state in which polymer cholesteric liquid crystal is in a glass state. 透明基材と、前記透明基材表面に形成された、請求項1から請求項20までのいずれかの請求項に記載の位相差層とを有することを特徴とする位相差光学素子。   A retardation optical element comprising: a transparent substrate; and the retardation layer according to any one of claims 1 to 20 formed on a surface of the transparent substrate. 前記透明基材と、前記位相差層との間に、配向膜が形成されていることを特徴とする請求項21に記載の位相差光学素子。   The retardation optical element according to claim 21, wherein an alignment film is formed between the transparent substrate and the retardation layer. 前記透明基材と、前記位相差層との間に、カラーフィルター層が形成されていることを特徴とする請求項21または請求項22に記載の位相差光学素子。   23. The retardation optical element according to claim 21, wherein a color filter layer is formed between the transparent substrate and the retardation layer. 請求項21から請求項23までのいずれかの請求項に記載の位相差光学素子の透明基材における、位相差層が形成されていない側の表面に、偏光層が配置されていることを特徴とする偏光素子。   The polarizing layer is arrange | positioned at the surface of the transparent base material of the phase difference optical element as described in any one of Claim 21 to 23 in which the phase difference layer is not formed. A polarizing element. 液晶セルと、前記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、前記液晶セルと前記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、請求項21から請求項23までのいずれかの請求項に記載の位相差光学素子とを有することを特徴とする液晶表示装置。   The liquid crystal cell, a pair of polarizing plates arranged so as to sandwich the liquid crystal cell, and at least one of the liquid crystal cell and the pair of polarizing plates, any one of claims 21 to 23 A liquid crystal display device comprising the retardation optical element according to claim 1. 透明基材上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、前記配向膜上に、コレステリック液晶構造を形成するコレステリック規則性を有する液晶材料を含む位相差層形成用塗工液を、前記配向膜に対してラビング処理を施さない状態で塗布する塗布工程と、前記塗布工程により配向膜上に形成された位相差層に配向処理を施す配向処理工程と、前記配向処理で配向させた位相差層に固化処理を施し固化させ、前記位相差層内における液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する固定化工程とを有することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。

An alignment film forming step for forming an alignment film on a transparent substrate, and a coating solution for forming a retardation layer containing a liquid crystal material having a cholesteric regularity for forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film, A coating process in which the film is not subjected to a rubbing process, an alignment process process in which an alignment process is performed on the retardation layer formed on the alignment film by the coating process, and a retardation layer that is aligned in the alignment process And a solidifying process to solidify the cholesteric liquid crystal structure expressed in a liquid crystal phase in the retardation layer, and a method for producing a retardation optical element.

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