JP2006323312A - Phase difference optical element and liquid crystal display device using same - Google Patents

Phase difference optical element and liquid crystal display device using same Download PDF

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啓二 鹿島
Tsuyoshi Kuroda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively keep the display quality from deteriorating by preventing an occurrence of a bright and dark pattern in a display image, even when a phase difference optical element is disposed between a liquid crystal cell and a polarizing plate. <P>SOLUTION: A phase difference optical element comprises a transparent substrate, an oriented film which is formed on the transparent substrate and composed of a nonionic cellulose derivative, and a phase difference layer formed on the oriented film. The phase difference layer functions as a negative C plate immobilized in the range that a helical pitch of the cholesteric structure is one pitch or more. A plurality of small units (domains) having the cholesteric structure are present in the phase difference optical element. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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光学素子に係り、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光学素子に関するものである。   The present invention relates to a retardation optical element used by being incorporated in a liquid crystal display device or the like, and in particular, includes a retardation layer acting as a negative C plate having cholesteric regularity, and a direction inclined from a normal line of a liquid crystal cell. The present invention relates to a phase difference optical element that compensates the polarization state of the light.

従来の一般的な液晶表示装置としては、図13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. 13, an apparatus having an incident-side polarizing plate 102 </ b> A, an emitting-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 (in the drawing, a liquid crystal director is schematically shown by a dotted line). 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 about 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光学素子を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and even when arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the display image does not generate a bright and dark pattern, and the display quality is lowered. The main object of the present invention is to provide a phase difference optical element that can effectively suppress the occurrence of such a difference.

本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上に形成され、非イオン性セルロース誘導体からなる配向膜と、上記配向膜上に形成された位相差層と、を有する位相差光学素子であって、上記位相差層が、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光学素子を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a transparent substrate, an alignment film formed on the transparent substrate and made of a nonionic cellulose derivative, and a retardation layer formed on the alignment film. A phase difference optical element, wherein the phase difference layer is a phase difference 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 has a cholesteric structure. There is provided a phase difference optical element characterized in that a plurality of units (domains) are present.

本発明によれば、上記位相差層に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, the presence of a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure in the retardation layer has a retardation layer having a film 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, since the domain is very small, a bright and dark pattern is not generated in the display image, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed. it can.

本発明においては、上記非イオン性セルロース誘導体が、平衡水分(25℃、80%RH)が20%以下であるものが好ましい。上記配向膜がこのような非イオン性セルロース誘導体からなることにより、より効果的に上記微小単位(ドメイン)間の配向欠陥(ディスクリネーション)の距離が、入射光の波長以下である位相差層を形成することができるからである。   In the present invention, the nonionic cellulose derivative preferably has an equilibrium water content (25 ° C., 80% RH) of 20% or less. When the alignment film is made of such a nonionic cellulose derivative, a retardation layer in which the distance between alignment defects (disclinations) between the minute units (domains) is less than the wavelength of incident light is more effectively achieved. It is because it can form.

本発明においては、上記透明基板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、透明基板、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。   In the present invention, a color filter layer is preferably formed between the transparent substrate and the retardation layer. This is because 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、上述した位相差光学素子の透明基板における、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。   The present invention 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 where the retardation layer is not formed.

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。   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.

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。   The present invention provides the above-described retardation optical element disposed between a liquid crystal cell, a pair of polarizing plates disposed so as to sandwich the liquid crystal cell, and at least one of the liquid crystal cell and the pair of polarizing plates. There is provided a liquid crystal display device characterized by comprising:

本発明によれば、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。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of bright and dark patterns in the liquid crystal display device, improve the contrast, and suppress the deterioration of display quality.

本発明は、透明基板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 provides an alignment film forming step of forming an alignment film on a transparent substrate, and a retardation layer forming coating solution containing a liquid crystal material having a cholesteric regularity for forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film. An alignment process in which the alignment film is applied without being rubbed, an alignment process in which an alignment process is performed on the retardation layer formed on the alignment film by the application process, and the alignment process is performed. A method for producing a retardation optical element, comprising: a fixing step of solidifying the retardation layer by solidifying the retardation layer, and fixing a cholesteric liquid crystal structure expressed in a liquid crystal phase in the retardation layer. provide.

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.

本発明の位相差光学素子は、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 optical element of the present invention is disposed between a liquid crystal cell and a polarizing plate, it does not generate a bright and dark pattern in a display image and effectively suppresses deterioration of display quality. There is an effect that can be.

本発明は、位相差光学素子、偏光素子、液晶表示装置、および位相差光学素子の製造方法を含むものである。以下、それぞれについて詳述する。   The present invention includes a retardation optical element, a polarizing element, a liquid crystal display device, and a method of manufacturing a retardation optical element. Each will be described in detail below.

A.位相差光学素子   A. Phase difference optical element

まず、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、透明基板と、上記透明基板上に形成され、非イオン性セルロース誘導体からなる配向膜と、上記配向膜上に形成された位相差層とを有するものである。   First, the retardation optical element of the present invention will be described. The retardation optical element of the present invention includes a transparent substrate, an alignment film formed on the transparent substrate and made of a nonionic cellulose derivative, and a retardation layer formed on the alignment film.

次に本発明の位相差光学素子について、図を参照しながら説明する。図1は本発明の位相差光学素子の一例を示す概略断面図である。図1に示すように本発明の位相差光学素子20は、透明基板14と、上記透明基板14上に形成され、非イオン性セルロース誘導体からなる配向膜16と、上記配向膜16上に形成された位相差層10とを有するものである。   Next, the retardation optical element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the retardation optical element of the present invention. As shown in FIG. 1, the retardation optical element 20 of the present invention is formed on a transparent substrate 14, an alignment film 16 formed on the transparent substrate 14 and made of a nonionic cellulose derivative, and the alignment film 16. And the retardation layer 10.

本発明によれば、上記位相差層に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, the presence of a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure in the retardation layer has a retardation layer having a film 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, since the domain is very small, a bright and dark pattern is not generated in the display image, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed. it can.

また、本発明の液晶表示素子は、上記は配向膜が非イオン性セルロース誘導体からなることにより、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位相差層を容易に形成することができ、表示品質に優れた位相差光学素子を得ることができる。   In the liquid crystal display element of the present invention, since the alignment film is made of a nonionic cellulose derivative, the distance between alignment defects (disclinations) between minute units (domains) is equal to or less than the wavelength of incident light. A retardation layer can be easily formed, and a retardation optical element excellent in display quality can be obtained.

以下、本発明の位相差光学素子の各構成について詳細に説明する。 Hereinafter, each configuration of the retardation optical element of the present invention will be described in detail.

1.位相差層
まず、本発明における位相差層について説明する。本発明における位相差層は、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. Retardation Layer First, the retardation layer in the present invention will be described. The retardation layer in 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 includes a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure. It is characterized by being 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.

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。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。   Since there are a plurality of minute units (domains) having the cholesteric structure in the retardation layer, for example, a retardation optical element having a retardation layer having a film thickness distribution of ± 5% for manufacturing reasons, Even when it 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 the 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、本発明の位相差層について図面を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明の位相差層の一例の断面を示す模式図である。図2に示すように、本発明の位相差層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 the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of an example of the retardation layer of the present invention. As shown in FIG. 2, the retardation layer 10 of the present invention 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 polarized 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 (non-polarized 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、本発明においては、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 the present invention, the minute unit (domain) has a helical pitch 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 incident light incident on the minute unit (domain). Has been adjusted.

本発明においては、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 the present invention, the selective reflection wavelength of the selective reflection light is preferably 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、本発明においては、図2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 invention, as shown in FIG. 2, 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 equal to or greater than the pitch, preferably equal to or greater than 5 pitches. The specific number of pitches can be calculated from the desired film thickness (see K. Kashima et al., IDW '02, 413 (2002)).

本発明においては、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 invention, the twist angles in the cholesteric structure of a plurality of minute units (domains) existing in the retardation layer may not substantially coincide with each other.

例えば図3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. 3, 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2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。本発明においては、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、本発明においては、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. 2, 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 the present invention, of 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 not substantially coincident. Further, it is also preferable that 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 invention, the director of the liquid crystal molecules on the surface of each micro 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. 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, 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、本発明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 invention has anisotropy, that is, birefringence, and the refractive index in the thickness direction is different from the refractive index in the plane direction. It acts as a 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。本発明においては、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 the present invention, 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2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. 2, 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2中12Dは各微小単位(ドメイン)12間の境界を示し、図2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. 2 indicates the boundary between each minute unit (domain) 12, and 12E in FIG. 2 indicates the helical axis of each minute unit (domain) 12.

本発明においては、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 invention, the size of the surface of the minute unit (domain) is preferably such that it cannot be discriminated visually. 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.

本発明における微小単位(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 the present invention, 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、本発明においては、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2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 invention, 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 coincide. For example, as shown in FIG. 2, if the helical axes 12E of the plurality of minute units (domains) 12 and the normal line 12C standing on the surface of the retardation layer do not substantially coincide, 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本発明の位相差光学素子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 phase difference optical element of the present invention is disposed between them, a bright and dark pattern is not generated in the display image, and the display quality can be more effectively suppressed from being deteriorated.

また、本発明においては、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 invention, the distance between orientation defects (disclinations) between minute units (domains) is preferably not more 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本発明の位相差光学素子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 optical element of the present invention is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, This is because a decrease in contrast can be effectively suppressed.

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 minute 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本発明の位相差光学素子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 present invention, when the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in the crossed Nicol state is 0%, the leakage light when measured from the normal direction in the parallel state of the polarizing plate is 100%, It is preferable that the maximum value of leakage light measured in the range of 380 nm to 700 nm when the retardation layer is sandwiched between polarizing plates in a crossed Nicol state is 1% or less, and more preferably 0.1% or less. Is preferred. Since the maximum value of the leaked light is in the above-described range, even when the retardation optical element of the present invention is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a decrease in contrast can be effectively suppressed. It is.

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.

本発明においては、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 the present invention, among the above materials, it is preferable to use a polymerizable monomer or polymerizable oligomer capable of three-dimensional crosslinking. 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 mesogenic 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.

本発明の位相差層は、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 invention is not limited to a single layer, and a second retardation layer and, if necessary, a plurality of retardation layers may be laminated on the main surface of the retardation layer. The formed laminated phase difference layer may be sufficient.

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. As a result, almost no mass transfer between the retardation layer and the second retardation layer can be eliminated, and a laminated retardation layer can be produced as a uniform laminate of retardation layers. .

2.配向膜
次に、本発明に用いられる配向膜について説明する。本発明に用いられる配向膜は非イオン性セルロース誘導体からなるものである。本発明の位相差光学素子は、上記配向膜が非イオン性セルロース誘導体からなることにより、より効果的に上記微小単位(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位相差層を形成することができる。
2. Next, the alignment film used in the present invention will be described. The alignment film used in the present invention is made of a nonionic cellulose derivative. In the retardation optical element of the present invention, since the alignment film is made of a nonionic cellulose derivative, the distance between the alignment defects (disclinations) between the minute units (domains) is more effectively reduced. A retardation layer having a wavelength or shorter can be formed.

上記非イオン性セルロース誘導体としては、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等を挙げることができる。   Examples of the nonionic cellulose derivative include hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and hydroxyethyl methyl cellulose.

上記非イオン性セルロース誘導体としては、温度25℃、湿度80%RHにおける平衡水分が20%以下であることが好ましい。ここで、上記「温度25℃、湿度80%RHにおける平衡水分」とは、温度25℃、湿度80%RHの雰囲気下における平衡状態での含水量をいう。   The nonionic cellulose derivative preferably has an equilibrium water content of 20% or less at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 80% RH. Here, the “equilibrium moisture at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 80% RH” refers to the water content in an equilibrium state in an atmosphere of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 80% RH.

本発明においては、上記配向膜の構成材料としてヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、またはヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いることが最も好ましい。   In the present invention, it is most preferable to use hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, or hydroxypropyl methyl cellulose as a constituent material of the alignment film.

本発明における配向膜の厚みは、配向膜の構成材料に応じて、液晶分子に対する配向能を発現することができる範囲内であれば特に限られないが、通常、0.01μm〜50μmの範囲内が好ましく、特に0.05μm〜10μmの範囲内が好ましい。配向膜の厚みが上記範囲よりも薄いと、液晶分子に対する十分な配向能を得ることができない場合があり、また、上記範囲よりも厚みが厚いとコスト的に不利になる可能性があるからである。   The thickness of the alignment film in the present invention is not particularly limited as long as it is within a range in which the alignment ability for liquid crystal molecules can be expressed, depending on the constituent material of the alignment film, but is usually within a range of 0.01 μm to 50 μm. In particular, the range of 0.05 μm to 10 μm is preferable. If the thickness of the alignment film is thinner than the above range, sufficient alignment ability for liquid crystal molecules may not be obtained, and if the thickness is larger than the above range, it may be disadvantageous in cost. is there.

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.透明基板
次に本発明に用いられる透明基板の透明度は、上記配向膜および上記位相差層を構成する材料の種類等に応じて、所望の光学的性質を達成できるものを任意に用いることができるが、中でも、可視光領域における透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。透過率が低いと、上記配向膜や上記位相差層の構成材料の選択幅が狭くなってしまう場合があるからである。ここで、透明基板の透過率は、JIS K7361−1(プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
3. Transparent substrate Next, the transparency of the transparent substrate used in the present invention can be arbitrarily selected from those that can achieve the desired optical properties, depending on the types of materials constituting the alignment film and the retardation layer. However, the transmittance in the visible light region is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. This is because if the transmittance is low, the selection range of the constituent materials of the alignment film and the retardation layer may be narrowed. Here, the transmittance of the transparent substrate can be measured according to JIS K7361-1 (Testing method for total light transmittance of plastic transparent material).

本発明に用いられる透明基板は、光学的等方性を有するものが好ましい。上記透明基板が、光学的等方性を有することにより本発明の位相差光学素子を光学特性に優れたものにできるからである。
本発明に用いられる透明基板の光学的等方性は、本発明の位相差光学素子の用途や上記配向膜および上記位相差層を構成する材料の種類等に応じて、所望の光学特的性質を達成できるものを任意に採用できるが、中でも、レターデーション値(Re)が0nm〜100nmの範囲内であることが好ましく、0nm〜50nmの範囲内がより好ましく、0nm〜10nmの範囲内がさらに好ましい。このような透明基板を用いることにより、本発明の位相差光学素子の用途や上記配向膜および上記位相差層の構成材料の選択の幅を広げることができるからである。ここで、レターデーション値(Re)とは、透明基板の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、透明基板の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率をny、透明基板の厚みをd(nm)とした場合に、Re=(nx−ny)×dで表される値をいう。
The transparent substrate used in the present invention preferably has optical isotropy. This is because the phase difference optical element of the present invention can be made excellent in optical characteristics when the transparent substrate has optical isotropy.
The optical isotropy of the transparent substrate used in the present invention depends on the application of the retardation optical element of the present invention and the kind of material constituting the alignment film and the retardation layer. In particular, the retardation value (Re) is preferably in the range of 0 nm to 100 nm, more preferably in the range of 0 nm to 50 nm, and further in the range of 0 nm to 10 nm. preferable. This is because by using such a transparent substrate, the application range of the retardation optical element of the present invention and the range of selection of constituent materials of the alignment film and the retardation layer can be expanded. Here, the retardation value (Re) is nx the refractive index in the slow axis direction (direction in which the refractive index is maximum) of the transparent substrate, and the fast axis direction (direction in which the refractive index is minimum) in the transparent substrate. Is a value represented by Re = (nx−ny) × d, where ny is the refractive index and d (nm) is the thickness of the transparent substrate.

本発明に用いられる透明基板の厚みは、本発明の位相差光学素子の用途に応じて、必要な自己支持性を有するものであれば特に限定されないが、通常、5μm〜500μmの範囲内が好ましい。厚みが上記の範囲よりも薄いと、本発明の位相差光学素子に必要な自己支持性が得られない場合があるからである。また、厚みが上記の範囲よりも厚いと、例えば、本発明の位相差光学素子を裁断加工する際に、加工屑が増加したり、裁断刃の磨耗が早くなってしまう場合があるからである。   The thickness of the transparent substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has the necessary self-supporting property depending on the use of the retardation optical element of the present invention, but it is usually preferably in the range of 5 μm to 500 μm. . This is because if the thickness is smaller than the above range, the self-supporting property necessary for the retardation optical element of the present invention may not be obtained. Further, if the thickness is larger than the above range, for example, when cutting the retardation optical element of the present invention, there is a case where processing waste increases or wear of the cutting blade is accelerated. .

また、本発明に用いられる透明基板は、上記光学的特性を具備するものであれば、可撓性を有するリジッド材でも、可撓性のないフレキシブル材を用いることもできるが、フレキシブル材を用いることが好ましい。フレキシブル材を用いることにより、本発明の位相差光学素子の製造工程をロールトゥロールプロセスとすることができ、生産性に優れた位相差光学素子を得ることができるからである。   In addition, the transparent substrate used in the present invention may be a rigid material having flexibility or a flexible material having no flexibility as long as it has the above optical characteristics, but a flexible material is used. It is preferable. By using a flexible material, the manufacturing process of the retardation optical element of the present invention can be a roll-to-roll process, and a retardation optical element having excellent productivity can be obtained.

上記フレキシブル材としては、セルロース誘導体、ノルボルネン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル類などを例示することができるが、中でもセルロース誘導体を用いることが好ましい。セルロース誘導体は特に光学的等方性に優れるため、光学的特性に優れた位相差光学素子を得ることができるからである。   Examples of the flexible material include cellulose derivatives, norbornene polymers, cycloolefin polymers, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyarylate, polyethylene terephthalate, polysulfone, polyethersulfone, amorphous polyolefin, modified acrylic polymer, polystyrene, epoxy Resins, polycarbonates, polyesters and the like can be exemplified, but among these, cellulose derivatives are preferably used. This is because a cellulose derivative is particularly excellent in optical isotropy, so that a retardation optical element having excellent optical characteristics can be obtained.

上記セルロース誘導体は、セルロースエステルを用いることが好ましく、さらに、セルロースエステル類の中では、セルロースアシレート類を用いることが好ましい。セルロースアシレート類は工業的に広く用いられていることから、入手容易性の点において有利だからである。   As the cellulose derivative, a cellulose ester is preferably used, and among the cellulose esters, cellulose acylates are preferably used. This is because cellulose acylates are advantageous in terms of availability because they are widely used industrially.

上記セルロースアシレート類としては、炭素数2〜4の低級脂肪酸エステルが好ましい。低級脂肪酸エステルとしては、例えばセルロースアセテートのように、単一の低級脂肪酸エステルのみを含むものでもよく、また、例えばセルロースアセテートブチレートやセルロースアセテートプロピオネートのような複数の脂肪酸エステルを含むものであっても良い。   As said cellulose acylates, C2-C4 lower fatty acid ester is preferable. The lower fatty acid ester may include only a single lower fatty acid ester such as cellulose acetate, and may include a plurality of fatty acid esters such as cellulose acetate butyrate and cellulose acetate propionate. There may be.

本発明においては、上記低級脂肪酸エステルの中でもセルロースアセテートを特に好適に用いることができる。セルロースアセテートとしては、平均酢化度が57.5〜62.5%(置換度:2.6〜3.0)のトリアセチルセルロースを用いることが最も好ましい。このようなトリアセチルセルロースは数多くの種類が工業的に用いられていることから、本発明の位相差光学素子の用途に適したトリアセチルセルロースを選択することが可能だからである。ここで、酢化度とは、セルロース単位質量当りの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験方法)におけるアセチル化度の測定および計算により求めることができる。   In the present invention, cellulose acetate can be particularly preferably used among the above lower fatty acid esters. As the cellulose acetate, it is most preferable to use triacetyl cellulose having an average acetylation degree of 57.5 to 62.5% (substitution degree: 2.6 to 3.0). Because many types of such triacetyl cellulose are industrially used, it is possible to select triacetyl cellulose suitable for the use of the retardation optical element of the present invention. Here, the degree of acetylation means the amount of bound acetic acid per unit mass of cellulose. The degree of acetylation can be determined by measurement and calculation of the degree of acetylation in ASTM: D-817-91 (test method for cellulose acetate and the like).

4.その他
本発明においては、上記透明基板と、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、透明基板、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。上記カラーフィルター層を構成するカラーフィルターとしては、一般に液晶表示装置に用いられるカラーフィルターを用いることができる。
4). Others In the present invention, a color filter layer may be formed between the transparent substrate and the retardation layer. This is because 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. As a color filter constituting the color filter layer, a color filter generally used in a liquid crystal display device can be used.

B.位相差光学素子の製造方法   B. Method for manufacturing retardation optical element

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、透明基板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。
Next, the manufacturing method of the retardation optical element of this invention is demonstrated.
The method for producing a retardation optical element of the present invention includes an alignment film forming step of forming an alignment film on a transparent substrate, and a retardation including a liquid crystal material having a cholesteric regularity that forms a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film. An application process for applying the layer-forming coating liquid without applying a rubbing treatment to the alignment film; and an alignment treatment 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 a liquid crystal phase state in the retardation layer by solidifying the retardation layer oriented by the orientation treatment by solidification treatment. Is.

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5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、透明基板14上に配向膜16を形成し(図5(A):配向膜形成工程)、ラビング等の配向処理を行っていない上記配向膜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5(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5(C):固定化工程)。   FIG. 5 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. 5A: alignment film forming step), and a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer 18 is formed on the alignment film 16 that has not been subjected to alignment treatment such as rubbing. Coating is performed (application process), and alignment is performed by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 5B: alignment treatment process). 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), the above-described one retardation layer 10 acting as a negative C plate is formed (FIG. 5C: 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。なお、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、上記「A.位相差光学素子 1.位相差層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   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. In addition, since the polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in this embodiment is the same as that described in the above section “A. Retardation optical element 1. Retardation layer”, description thereof is omitted here.

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。なお、本態様に用いられるカイラル剤は、上記「A.位相差光学素子 1.位相差層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   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. In addition, since the chiral agent used for this aspect is the same as that described in the above-mentioned item of “A. Retardation optical element 1. Retardation layer”, explanation here is omitted.

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、透明基板上に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。なお、本態様に用いることができる配向膜の構成材料は、上記「A.位相差光学素子 2.配向膜」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   Further, the alignment film used in this embodiment can be formed by a conventionally known method. For example, a method of forming a film that can be used as an alignment film on a transparent substrate and not rubbing can be used. The constituent materials of the alignment film that can be used in this embodiment are the same as those described in the above section “A. Retardation optical element 2. Alignment film”, and thus the description thereof is omitted here.

上記透明基板として、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透明基板が侵されないように、透明基板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 transparent substrate, a barrier layer is provided on the transparent substrate so that the transparent 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6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、透明基板14上に配向膜16を形成し(図6(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6(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6(C):固定化工程)。   FIG. 6 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. 6A: alignment film forming process), and then the liquid crystal polymer 34 having cholesteric regularity is coated on the alignment film 16 (application process). Then, alignment is performed by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 6B: 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. 6C: 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。なお、本態様に用いられる液晶ポリマーは、上記「A.位相差光学素子 1.位相差層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   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. In addition, since the liquid crystal polymer used for this aspect is the same as that of what was described in the term of the above-mentioned "A. retardation optical element 1. retardation layer", description here is abbreviate | omitted.

また、本態様に用いられる透明基板として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透明基板が侵されないように、透明基板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 transparent substrate used in this embodiment, a barrier layer is provided on the transparent substrate so that the transparent substrate 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。なお、本態様に用いられる配向膜の構成材料は、上記「A.位相差光学素子 2.配向層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   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. In addition, since the constituent material of the alignment film used in this embodiment is the same as that described in the above section “A. Retardation optical element 2. Alignment layer”, description thereof is omitted here.

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、後述する図7(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. 7E to be described later, a plurality of retardation layers 42 and 44 having a planar-aligned cholesteric regular molecular structure may be sequentially laminated. 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、透明基板14上に配向膜16を形成し(図7(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7(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7(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7(D))。このとき、図8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7(E))。   FIG. 7 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. 7A: alignment film forming step), and a coating liquid 18 containing a polymerizable monomer or polymerizable oligomer as a liquid crystal molecule is formed on the alignment film 16. Coating is performed (application process), and alignment is performed by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 7B: 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. 7C: 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. 7 ( D)). At this time, as shown in FIG. 8, alignment is performed by the alignment regulating force on the surface of each minute unit (domain) of the three-dimensionally crosslinked retardation layer 42, and in this state, irradiation with ultraviolet rays using a photopolymerization initiator is performed. 110 or the electron beam 110 alone is three-dimensionally crosslinked and solidified to form the second retardation layer 44 (FIG. 7E).

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7(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 of three or more layers, the same steps (FIGS. 7D to 7E) 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。なお、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、上記「A.位相差光学素子 1.位相差層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   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. In addition, since the polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in this embodiment is the same as that described in the above section “A. Retardation optical element 1. Retardation layer”, description thereof is omitted here.

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、透明基板14上に配向膜16を形成し(図9(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9(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9(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9(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 then a liquid crystal polymer 32 having cholesteric regularity is coated on the alignment film 16 (application step). The first retardation layer 42 is aligned by the alignment regulating force of the film 16 (FIG. 9B: alignment treatment step), and the liquid crystal polymer 32 is cooled to a glass transition temperature (Tg) or lower to be in a glass state. ′ Is formed (FIG. 9C: immobilization step). 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. By aligning with a force (FIG. 9D) and cooling the liquid crystal polymer 34 to a glass transition temperature (Tg) or lower to form a glass state, a second retardation layer 44 ′ is formed (FIG. 9 (FIG. 9 (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9(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. 9D to 9E) 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.

なお、本態様に用いられる液晶ポリマーおよび配向膜の構成材料等については、上記「A.位相差光学素子」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   In addition, since the liquid crystal polymer and the constituent material of the alignment film used in this embodiment are the same as those described in the above section “A. Retardation optical element”, description thereof is omitted here.

C.偏光素子   C. Polarizing element

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「A.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板における、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。
Next, the polarizing element of the present invention will be described.
In the polarizing element of the present invention, the polarizing layer is disposed on the surface of the transparent substrate of the retardation optical element described in the above section “A. Retardation optical element” on the side where the retardation layer is not formed. It is characterized by this.

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10は、本発明の偏光素子の一例を示す概略斜視図である。図10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10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. 10 is a schematic perspective view showing an example of the polarizing element of the present invention. As shown in FIG. 10, the polarizing element 50 of the present invention includes a polarizing layer 51A and a retardation optical element 20 disposed on the light incident side surface of the polarizing layer 51A. In FIG. 10, 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の透明基板における、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 phase difference optical element 20 where the phase difference layer is not formed, the reflection on the surface of the phase difference optical element 20 is extremely high. Thus, 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.

D.液晶表示装置   D. Liquid crystal display

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。
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11は、本発明の液晶表示装置の一例を示す斜面図である。図11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. 11 is a perspective view showing an example of the liquid crystal display device of the present invention. As shown in FIG. 11, 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11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. 11 is a transmissive type in which light is transmitted from one side in the thickness direction to the other side, 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11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. 11, 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) 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HEC(ヒドロキシエチルセルロース:平衡水分20%(25℃、80%RH))をスピンコーターによりスピンコーティングし、乾燥して0.1μmの配向膜としたが、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 having a spacer between the central mesogen and the acrylate and having a nematic-isotropic transition temperature of 110 ° C. (a molecule 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, HEC (hydroxyethylcellulose: equilibrium moisture 20% (25 ° C., 80% RH)) dissolved in a solvent was spin-coated with a spin coater and dried to obtain a 0.1 μm alignment film. But did not rub.

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。   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.

(実施例2)
実施例2では、平衡水分(25℃、80%RH)が20%であるMC(メチルセルロース)を、配向膜として機能するようにした以外は、実施例1と同様にして位相差光学素子を作製した。
(Example 2)
In Example 2, a retardation optical element is manufactured in the same manner as in Example 1 except that MC (methyl cellulose) having an equilibrium moisture (25 ° C., 80% RH) of 20% functions as an alignment film. did.

(実施例3)
実施例3では、平衡水分(25℃、80%RH)が15%であるHPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)を、配向膜として機能するようにした以外は、実施例1と同様にして位相差光学素子を作製した。
(Example 3)
In Example 3, a retardation optical element was obtained in the same manner as in Example 1 except that HPMC (hydroxypropylmethylcellulose) having an equilibrium moisture (25 ° C., 80% RH) of 15% was made to function as an alignment film. Was made.

(比較例1)
比較例1では、平衡水分(25℃、80%RH)が21%であるCMC−Na(カルボキシメチルセルロース―ナトリウム塩)を、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。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was the same as Example 1 except that CMC-Na (carboxymethylcellulose-sodium salt) having an equilibrium water content (25 ° C., 80% RH) of 21% was made to function as an alignment film. A phase difference optical element was produced.

(比較例2)
比較例2では、平衡水分(25℃、80%RH)が21%であるCMC−NH(カルボキシメチルセルロース―アンモニウム塩)を、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。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 was the same as Example 1 except that CMC-NH 4 (carboxymethylcellulose-ammonium salt) having an equilibrium water content (25 ° C., 80% RH) of 21% was made to function as an alignment film. Thus, a retardation optical element was produced.

(評価)
上記実施例および比較例において作製した位相差光学素子について以下の評価を行った。評価結果を下記表1に示す。
(Evaluation)
The following evaluation was performed about the phase difference optical element produced in the said Example and comparative example. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(透明性評価)
透明性は、目視観察により評価した。目視にて白濁が視認される場合は「白濁」と評価し、白濁が視認できない場合は「透明」と評価した。
(Transparency evaluation)
Transparency was evaluated by visual observation. When white turbidity was visually recognized, it was evaluated as “white turbidity”, and when white turbidity was not visually recognized, it was evaluated as “transparent”.

(ヘーズ評価)
ヘーズは、JIS−K7105に準拠して測定したヘーズ値により評価した。
(Haze evaluation)
The haze was evaluated based on the haze value measured according to JIS-K7105.

(光抜け評価)
光抜けは、図12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を挟んで偏光顕微鏡で観察することにより評価した。偏光顕微鏡で光抜けが視認される場合は「光抜け有り」と評価し、光抜けが視認されない場合は「光抜け無し」と評価した。
(Light loss evaluation)
As shown in FIG. 12, the light leakage was evaluated by placing the linearly polarizing plates 70A and 70B in a crossed Nicol state and observing with a polarizing microscope with the produced retardation optical element 20 between them. When light omission was visually recognized with a polarizing microscope, it was evaluated as “light omission”, and when no light omission was observed, it was evaluated as “no light omission”.

(漏れ光評価)
漏れ光評価は、波長範囲380nm〜700nmを対象として、位相差光学素子を偏光板クロスニコル状態の間に挟んだ測定した透過率により評価した。透過率の基準としては、位相差光学素子を間に挟まない状態で、2枚の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透過率を0%、偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際の透過率を100%とした。
(Leakage light evaluation)
Leakage light evaluation was performed based on a transmittance measured by sandwiching a phase difference optical element between polarizing plate crossed Nicol states in a wavelength range of 380 nm to 700 nm. As a reference for the transmittance, the transmittance is 0% when measured in the normal direction with the two polarizing plates in a crossed Nicol state with no retardation optical element in between, and the polarizing plates are in a parallel state. The transmittance when measured from the normal direction was 100%.

Figure 2006323312
Figure 2006323312

表1に示すように、本発明の位相差光学素子によれば、偏光板の間に配置した場合でも、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光学素子を提供することができる。   As shown in Table 1, according to the retardation optical element of the present invention, even when it is arranged between polarizing plates, it does not generate a bright and dark pattern, and effectively suppresses deterioration of display quality. It is possible to provide a retardation optical element capable of

本発明の位相差光学素子の一例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of the phase contrast optical element of the present invention. 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 … 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 ... 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 Apparatus 70A, 70B, 102A, 102B ... Polarizing plate

Claims (6)

透明基板と、前記透明基板上に形成され、非イオン性セルロース誘導体からなる配向膜と、前記配向膜上に形成された位相差層と、を有する位相差光学素子であって、
前記位相差層が、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光学素子。
A retardation optical element having a transparent substrate, an alignment film formed on the transparent substrate and made of a nonionic cellulose derivative, and a retardation layer formed on the alignment film,
The retardation layer is a retardation layer that functions as a negative C plate fixed in a range where 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 phase difference optical element.
前記非イオン性セルロース誘導体の平衡水分(25℃、80%RH)が、20%以下であることを特徴とする請求項1に記載の位相差光学素子。   2. The retardation optical element according to claim 1, wherein the nonionic cellulose derivative has an equilibrium water content (25 ° C., 80% RH) of 20% or less. 前記透明基板と、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1または請求項2に記載の位相差光学素子。   The retardation optical element according to claim 1, wherein a color filter layer is formed between the transparent substrate and the retardation layer. 請求項1から請求項3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板における、前記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。   A polarizing layer is disposed on a surface of the transparent substrate of the retardation optical element according to any one of claims 1 to 3 on the side where the retardation 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1から請求項4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 1 to 4 A liquid crystal display device comprising the retardation optical element according to claim 1. 透明基板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 are formed on the alignment film. In contrast, the coating process is performed without applying the rubbing process, the alignment process process is performed on the retardation layer formed on the alignment film by the coating process, and the retardation layer is aligned by the alignment 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.
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