JP2007286331A - 光学補償シートならびに、これを用いた偏光板および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置、特にＩＰＳモードやＦＦＳモードの液晶表示装置の斜め方向、例えば６０°からの漏れ光および色み変化の軽減に寄与し、かつ、偏光膜との貼り合わせ工程および液晶セルとの貼り合わせ工程を従来よりも容易にし歩留まりを向上させることのできる光学補償シートの提供。
【解決手段】支持体上に、重合性基を有する棒状液晶性化合物、重合性化合物、および光重合開始剤を含む液晶性組成物から形成された光学異方性層を有する光学補償シートにおいて、該重合性化合物が１分子中に２個以上の重合性基および２個以上の水酸基を有する光学補償シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な光学補償シート、ならびにこれを用いた偏光板および液晶表示装置の分野に属する。本発明は、さらに、液晶性化合物の配向秩序度を制御する方法の技術分野にも属する。また、本発明は液晶表示装置の技術分野に関し、特に水平方向に配向した液晶性化合物に横方向の電界を印加することにより表示を行う、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードやＦＦＳモードの液晶表示装置等に関する。

液晶表示装置としては、２枚の直交した偏光板の間に、ネマチック液晶をツイスト配列させた液晶層を挟み、電界を基板に対して垂直な方向にかける方式、いわゆるＴＮモードが広く用いられている。この方式では、黒表示時に液晶が基板に対して立ち上がるために、斜めから見ると液晶性化合物による複屈折が発生し、光漏れが起こる。この問題に対して、液晶性化合物がハイブリッド配向したフィルムを用いることで、液晶セルを光学的に補償し、この光漏れを防止する方式が実用化されている。しかし、液晶性化合物を用いても液晶セルを問題なく完全に光学的に補償することは非常に難しく、画面下方向での諧調反転が抑えきれないという問題を生じていた。

かかる問題を解決するため、横電界を液晶に対して印加する、いわゆるＩＰＳモードやＦＦＳモードによる液晶表示装置や、誘電率異方性が負の液晶を垂直配向してパネル内に形成した突起やスリット電極によって配向分割した垂直配向（ＶＡ）モードが提案され、実用化されている。近年、これらのパネルはモニター用途に留まらず、テレビ用途として開発が進められており、それに伴って画面の輝度が大きく向上してきている。このため、これらの動作モードで従来問題とされていなかった、黒表示時の対角位斜め入射方向での僅かな光漏れが表示品質の低下の原因として顕在化してきた。

この色調や黒表示の視野角を改善する手段の一つとして、液晶層と偏光板の間に複屈折特性を有する光学補償材料を配置することがＩＰＳやＦＦＳモードにおいても検討されている。例えば、傾斜時の液晶層のレターデーションの増減を補償する作用を有する光軸を互いに直交した複屈折媒体を基板と偏光板との間に配置することで、白表示または中間調表示を斜め方向から直視した場合の色付きが改善できることが開示されている（特許文献１参照）。また、光学補償フィルムとして複屈折が正で光学軸がフィルムの面内にある膜と複屈折が正で光学軸がフィルムの法線方向にある膜とを組み合わせる方法（特許文献２参照）、レターデーションが二分の一波長の二軸性の光学補償シートを使用する方法（特許文献３参照）、偏光板保護膜として負のレターデーションを有する膜を使い、この表面に正のレターデーションを有する光学補償層を設ける方式（特許文献４参照）が提案されている。

特開平９−８０４２４号公報 特開平１１−１３３４０８号公報 特開平１１−３０５２１７号公報 特開平１０−３０７２９１号公報

しかし、延伸複屈折ポリマーフィルムからなる光学補償シートを用いてＩＰＳモード、ＦＦＳモード液晶セルを光学補償する場合は、複数のフィルムを用いる必要があり、薄層化を狙い、ディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性化合物等から形成された光学異方性層を利用する光学補償シートが開発されてきている。
液晶性組成物からなる光学異方層を含む光学補償シートは、通常、透明支持体上に配向膜および液晶性化合物を含む光学異方性層を設けることにより作製することができ、その作製工程で、ＵＶ光（紫外光）にて液晶性化合物を重合させて光学異方性層を硬化させている。この重合・硬化反応が不十分であると、配向膜と光学異方層との密着力不足となり、偏光膜との貼り合わせ工程や液晶セルとの貼り合わせ工程で層間剥離を生じたり、貼り合わせの前工程である光学異方性層のアルカリによる表面処理工程で白濁したりする問題を生じるため改善が望まれていた。

本発明の目的は、液晶表示装置、特にＩＰＳモードやＦＦＳモードの液晶表示装置の斜め方向、例えば６０°からの漏れ光および色味変化の軽減に寄与する光学補償シートを提供することである。本発明はまた、偏光膜との貼り合わせ工程および液晶セルとの貼り合わせ工程を従来よりも容易にし、歩留まりを向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、光学異方性層と配向膜との界面での重合反応の促進および光学異方性層の空気界面側の重合反応の促進を狙い、光学異方性層への多官能重合性モノマーの添加を系統的に検討した結果、特定構造のモノマーが著しい効果を発現することを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］支持体上に、重合性基を有する棒状液晶性化合物、重合性化合物、および光重合開始剤を含む液晶性組成物から形成された光学異方性層を有する光学補償シートにおいて、該重合性化合物が１分子中に２個以上の重合性基および２個以上の水酸基を有する光学補償シート。
［２］支持体と光学異方性層との間に、配向膜を有する［１］に記載の光学補償シート。
［３］配向膜が重合性基を有する化合物を含む［１］または［２］に記載の光学補償シート。

［４］［１］〜［３］のいずれか一項に記載の光学補償シートを有する偏光板。
［５］［４］に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
［６］偏光膜と、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の光学補償シートと、液晶層を一対の基板で挟んだ液晶セルとを有し、黒表示時に該液晶セル中の液晶性化合物が前記一対の基板の表面に対して実質的に平行に配向する液晶表示装置であって、該光学補償シート中の支持体の法線方向から測定した該支持体のＲｅ（λ）が２０ｎｍ〜２００ｎｍであり、かつ、Ｎｚ＝Ｒｔｈ／Ｒｅ＋０．５で定義される該支持体のＮｚ値が０．８〜７．０であり、該光学補償シート中の光学異方性層のＲｅ（λ）が−５ｎｍ〜５ｎｍで、Ｒｔｈが−８００ｎｍ〜−５０ｎｍであり、該光学異方性層中の液晶性化合物がホメオトロピック配向しており、さらに、前記偏光膜の透過軸が、黒表示時における該液晶セル中の液晶性化合物の遅相軸方向に平行である液晶表示装置。

本発明の光学補償シートは、偏光膜や液晶パネルとの貼り合わせ工程の問題が解消され、この工程の歩留まりを大幅に向上させることができる。

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

本明細書において、Ｒｅ（λ）、Ｒｔｈ（λ）は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。測定波長λｎｍは可視光領域の範囲、具体的には、４００〜８００ｎｍの範囲であれば、いずれの波長でもよいが、４００〜７５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。本明細書においては特に断わらない限り、Ｒｅ、Ｒｔｈは、５３０〜６００ｎｍで測定した値（またはこの値をもとに算出される値）を意味するものとする。面内のレターデーション（Ｒｅ）はＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲ（王子計測機器（株）製）において波長λｎｍの光をフィルム法線方向に入射させて測定される値である。測定されるフィルムが１軸または２軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりＲｔｈは算出される。

Ｒｔｈは前記Ｒｅを、面内の遅相軸（ＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲにより判断される）を傾斜軸（回転軸）として（遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする）のフィルム法線方向に対して法線方向から片側５０度まで１０度ステップで各々その傾斜した方向から波長λｎｍの光を入射させて全部で６点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、ＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸（回転軸）として（遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする）、任意の傾斜した２方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値（ｄ）を基に、以下の式（１）及び式（２）よりＲｔｈを算出することもできる。

上記のＲｅ(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。
式（１）におけるｎｘは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、ｎｙは面内においてｎｘに直交する方向の屈折率を表し、ｎｚはｎｘ及びｎｙに直交する方向の屈折率を表す。
式（２） Ｒｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ
測定されるフィルムが１軸や２軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸（optic axis）がないフィルムの場合には、以下の方法によりＲｔｈは算出される。Ｒｔｈは前記Ｒｅを、面内の遅相軸（ＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲにより判断される）を傾斜軸（回転軸）としてフィルム法線方向に対して−５０度から＋５０度まで１０度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnｍの光を入射させて１１点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値をもとにＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲが算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=（nx-nz）/(nx-ny)が更に算出される。

また、本明細書において、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、本明細書において「偏光板」とは、特に断わらない限り、長尺の偏光板および液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」および「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。

以下、本発明の光学補償シートの実施形態について詳細に説明する。
本発明の光学補償シートは、支持体上に重合性基を有する特定の棒状液晶性化合物を含有する光学異方性層を有する光学補償シートである。配向形態はホメオトロピック配向であることがより好ましい。

［棒状液晶性化合物］
本発明における棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。なお、棒状液晶性化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、本発明において棒状液晶性化合物として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性化合物は、（液晶）ポリマーと結合していてもよい。棒状液晶性化合物については、例えば、季刊化学総説第２２巻液晶の化学（１９９４）日本化学会編の第４章、第７章および第１１章、ならびに、液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第１４２委員会編の第３章に記載のものを採用できる。
棒状液晶性化合物の複屈折率は、０．００１〜０．７の範囲にあることが好ましい。

［重合性基を有する液晶性化合物］
重合性基を有する液晶性化合物としては、重合反応により固定化されるものであれば特に限定されない。たとえば特開２００４−３３９１９３号公報の段落番号〔００４９〕〜〔００５０〕の〔化１１〕、〔化１２〕の重合性基を有する液晶性化合物であることが好ましい。中でもアクリレート基および／またはメタクリレート基を有する液晶性化合物が特に好ましい。アクリレート基および／またはメタクリレート基を１つあるいは２つ有する棒状液晶性化合物の具体例としては、特開平８−３１１１号公報の段落番号〔００８２〕〜〔０１０５〕、特開平９−２８１３３１号公報の段落番号〔００２２〕〜〔００４０〕、特開２０００−２８１６２８号公報の段落番号〔０１１５〕〜〔０１２８〕、特開２００２−２２０４２１号公報の段落番号〔０２５０〕〜〔０４００〕、特開２００３−４８９０３号公報の段落番号〔００５６〕〜〔００７５〕に記載された化合物等が挙げられる。但しアクリレート基および／またはメタクリレート基を１つあるいは２つ有する棒状液晶性化合物はこれらに限定されるものではない。
使用量は光学異方性層の総質量の５０〜９９．９質量％の範囲であり、７０〜９９質量％の範囲が好適である。

［配向秩序度］
本明細書において配向秩序度（以下Ｓと表記することがある）とは、高分子フィルムの配向度、液晶配向度を表す指標として用いられ０≦Ｓ≦１の範囲で定義される値を意味する。Ｓ＝０であれば、液体状態のように完全にランダムな状態を示す。Ｓ＝１であれば結晶のように分子の揺らぎがなく１方向に完全に配向している状態を示す。一般に結晶性高分子フィルムの配向秩序度を測定するのにＸ線回折パターンにより測定されるが、ネマチック液晶性を有するフィルムを測定する場合、この方法では感度が悪く測定方法としては好ましくない。本明細書において配向秩序度としては、東京インスツルメンツ社製「Ｎａｎｏｆｉｎｄｅｒ」にて励起レーザー波長を５３２ ｎｍ、励起レーザー出力を試料部で約４００μＷの測定条件で、分光器前に偏光解消子を取り付けることで測定を行った値を意味するものとする。測定方法はフィルムを約１〜２度で斜めに切削し、フィルム中の液晶材料層のうち表面または界面付近の偏光ラマン測定を行った。フィルムを回転し、フィルム面の方位と入射レーザー偏光の電場方向がなす角度を変えていくつかの角度で測定を行い、散乱光の成分のうち入射レーザー偏光電場と平行な偏光成分I平行と垂直な偏光成分I垂直を、検光子を用いてそれぞれ分光検出した。さらに液晶性化合物の骨格に由来するピークをもつバンドに対し、理論的に導いた式により配向オーダーパラメータＰ２、Ｐ４をパラメータとして最小二乗法に基づくフィッティング解析を行い、配向秩序度を得た。

本発明の配向秩序度は、前記光学異方性層がネマチック液晶性を示す場合は、０．３≦Ｓ≦０．７であることが好ましく、０．４５≦Ｓ≦０．６５であることがより好ましい。配向秩序度がこの範囲にあれば前記光学異方性層を液晶表示装置に貼り合わせた場合の正面コントラストの向上に寄与する。前記光学異方性層がスメクチック液晶性を示す場合は、０．５≦Ｓ≦０．９０であることが好ましく、０．６５≦Ｓ≦０．９０であることがより好ましい。

［配向膜］
本発明における配向膜に使用される具体的なポリマーの種類については、それ自体架橋可能なポリマーおよび架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。また、これらを組み合わせたものも使用することができる。本発明における配向膜に使用されるポリマーの例として、例えば、特開平８−３３８９１３号公報の段落番号［００２２］記載の化合物が挙げられる。好ましくは水溶性ポリマー（例えば、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール）が挙げられ、この中でもゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがより好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましい。

ポリビニルアルコールの鹸化度は、７０〜１００％が好ましく、８０〜１００％がより好ましく、８５〜９５％がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、１００〜３０００であることが好ましい。

変性ポリビニルアルコールの変性基は、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基（カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等）、炭素数１０〜１００個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基（不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等）、アルコキシシリル基（トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ）等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば、特開２０００−５６３１０号公報の段落番号［００７４］、同２０００−１５５２１６号公報の段落番号［００２２］〜［０１４５］、同２００２−６２４２６号公報の段落番号［００１８］〜［００２２］に記載のもの等が挙げられる。

［配向促進剤］
配向促進剤は本発明では棒状液晶の配向性を高める目的で使用される。例えば、フルオロアルキル基およびカルボン酸を側鎖に有する高分子化合物は、前記棒状液晶を、光学異方性層の空気界面において、前記液晶性化合物の分子を垂直配向させるのに寄与する。具体的には特願２００５−２８２９８３号明細書の［００２３］〜［００５３］にポリマーＡとして記載されている高分子化合物をあげることができる。

液晶性組成物中における前記ポリマーＡの含有量の好ましい範囲は、その用途によって異なるが、該組成物（塗布液における溶媒を除く）の総質量に対して、０．００５〜８質量％であることが好ましく、０．０１〜５質量％であることがより好ましく、０．０５〜１質量％であることが更に好ましい。また、前記フルオロアルキル基含有モノマーより誘導される繰り返し単位の添加量は０．００４質量％以上、６．５質量％以下であることが好ましい。
このような範囲とすることにより、塗膜の乾燥が十分に行われにくくなることを防ぐことができる。また、光学フィルムとしての性能（例えばレターデーションの均一性等）がより向上する傾向にある。

またオニウム塩は配向膜界面側において棒状液晶性化合物の分子を垂直配向させるのに寄与する。本発明に使用可能なオニウム塩は、窒素原子を含むアンモニウム塩、硫黄原子を含むスルホニウム塩、リン原子を含むホスホニウム塩等が含まれ、具体的には特願２００５−２８２９８３号明細書の［００５５］〜［００８６］に記載のオニウム塩をあげることができる。

前記光学異方性層中におけるオニウム塩の含有量は、その種類によって好ましい含有量が変動するが、通常は、併用される液晶性化合物の含有量に対して、０．０１〜１０質量％であることが好ましく、０．０５〜７質量％であることが更に好ましい。オニウム塩は２種類以上用いてもよいが、使用する前種類の使用量の合計が前記範囲であることが好ましい。

本発明の光学補償シートの光学異方性層形成のための液晶性組成物は、重合性化合物（重合性モノマー）として、１分子中に重合性基を２個以上および水酸基を２個以上有する重合性化合物を含む。特に重合性基を有す棒状液晶がホメオトロピック配向（垂直配向）の場合、重合性基が空気界面側に偏り、酸素の重合禁止効果で表層が重合しにくくなるが、前記の重合性化合物により、表層における重合反応を促進させることができる。またこれらのモノマーは配向膜との密着改良に顕著な効果を示す。いずれの理論に拘泥するものではないが、これらの現象は、光学異方性層の塗布・乾燥過程で、前記の重合性化合物が層の上下へ多く偏在することにより、光学異方性層の上下界面での重合性および皮膜性が向上しているためであると考えられる。
１分子中に重合性基を２個以上および水酸基を２個以上有する重合性化合物の具体的な例としては、下記の構造のモノマーを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。

光学異方性層形成のための液晶性組成物中の前記重合性化合物の含有量は、液晶性化合物に対して、１〜５０質量％が好ましく、３〜３０質量％であることがより好ましい。また本発明においては他のモノマーを併用して用いてもよい。好適に併用されるモノマーとしては、例えば感光材料ハンドブック、フォトポリマー懇話会編集、ぶんしん出版（１９９５年）のｐ３８〜ｐ５４に記載の３官能、多官能のアクリルエステル、メタクリルエステル、スチレン系モノマー、アリル系モノマーを挙げることができる。これらのモノマー併用の際は、前記の１分子中に重合性基を２個以上および水酸基を２個以上有する重合性化合物の５質量％〜１２０質量％の範囲で、好ましくは１０〜５０質量％の範囲で使用される。
本発明の光学補償シートの光学異方性層形成のための液晶性組成物中には、さらに他の添加剤を含有させてもよい。他の添加剤の例には、可塑剤、界面活性剤、およびポリマーなどが含まれる。これらの添加剤は、液晶性化合物等の必須成分に対し相溶性を有し、液晶性化合物の傾斜角の制御に寄与するか、または配向を阻害しないものであることが好ましい。

［光学異方性層の製造方法］
本発明の光学補償シートは、液晶性組成物（通常は塗布液）を、例えば、支持体表面、好ましくは配向膜表面に塗布して、液晶性化合物の分子を配向させ、該配向状態を固定することで作製できる。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒の例には、アミド（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例えば、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例えば、ピリジン）、炭化水素（例えば、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン）、エステル（例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例えば、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が含まれ、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。さらに、２種類以上の有機溶媒を併用してもよい。均一性の高い光学フィルムを作製する場合には、塗布液の表面張力は、２５ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、２２ｍＮ／ｍ以下であることがさらに好ましい。

塗布液の塗布は、公知の方法（例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法）により実施でき、ワイヤーバーコーティング法、ダイコーティング法による塗布が好ましい。

固定化は、光重合反応により実施することが好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号の各明細書記載）およびオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。また特願２００５−２７３１６２号明細書、特願２００５−３１２２７６号明細書に記載の光重合開始剤も有効に使用される。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分に対し０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがさらに好ましい。

液晶性化合物（液晶性分子）の重合のための光照射には、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ²〜５０Ｊ／ｃｍ²の範囲にあることが好ましく、２０ｍＪ／ｃｍ²〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の範囲にあることがより好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ²〜８００ｍＪ／ｃｍ²の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で、あるいは窒素置換等により酸素が大気より少ない雰囲気で、光照射を実施してもよい。

この様にして形成された光学異方性層の厚さは、０．１〜２０μｍであることが好ましく、０．５〜１５μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることがさらに好ましい。また、光学異方性層上に、保護層を設けてもよい。

［支持体］
本発明では、前記光学異方性層を、支持体上に形成してもよい。支持体は透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が８０％以上であるのが好ましい。支持体は、波長分散が小さいのが好ましく、具体的には、Ｒｅ（400）／Ｒｅ（700）の比が１．２未満であることが好ましい。中でも、ポリマーフィルムが好ましい。前記光学異方性層の支持体は、位相差膜の一部であってもよく、また、位相差膜の全部であってもよい。また、前記光学異方性層の支持体は、本発明における、偏光板の保護膜（偏光板保護膜）として機能していてもよい。

支持体の光学異方性は小さい方が好ましく、面内レターデーション（Ｒｅ）が−２０ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、−１０ｎｍ〜１０ｎｍであることがさらに好ましく、−５ｎｍ〜５ｎｍであることが最も好ましい。また、位相差膜を兼ねる場合は、Ｒｅが２０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、４０ｎｍ〜１１５ｎｍであることがより好ましく、６０ｎｍ〜９５ｎｍであることがさらに好ましい。また、Ｎｚは、０．８〜７．０であることが好ましく、２．０〜５．５であることがより好ましく、２．５〜５．０であることがさらに好ましい。

支持体となるポリマーフィルムの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレートのフィルムが含まれる。セルロースエステルフィルムが好ましく、セルロースアセテートがより好ましい。ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。支持体の厚さは、２０〜５００μｍであることが好ましく、４０〜２００μｍであることがさらに好ましい。支持体とその上に設けられる層（接着層、垂直配向膜または光学異方性層）との接着を改善するため、支持体に表面処理（例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理）を実施してもよい。支持体の上に、接着層（下塗り層）を設けてもよい。また、支持体が重合性基を有するポリマー等のフィルムである場合も、光学異方性層との密着性が向上するので好ましい。また、支持体や長尺の支持体には、搬送工程でのすべり性を付与したり、巻き取った後の裏面と表面の貼り付きを防止するために、平均粒子サイズが１０〜１００ｎｍの無機粒子を固形分重量比で５％〜４０％混合したポリマー層を支持体の片側に塗布や支持体との共流延によって形成したものを用いることが好ましい。

本発明の光学補償シートは、単独で液晶表示装置の部材等に用いることができるが、偏光板と一体化して、偏光板中の一部材として液晶表示装置に組み込むこともできる。本発明の光学補償シートが一体化された偏光板は、偏光機能を有するのみならず、液晶表示装置の視野角の拡大にも寄与する。また、偏光膜の保護膜として本発明の光学補償シートを用いてもよく、このような構成とすると、液晶表示装置の薄型化にも寄与する。

以下、本発明の光学補償シートを用いた偏光板について詳細に説明する。
［偏光板］
偏光板は一般に、基材フィルムに二色性物質を吸着、配向させて作製された偏光膜と、該偏光膜の少なくとも片面に貼合された保護膜とを有する。偏光膜の基材フィルムに使用されるポリマーとしては、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡ）系ポリマーが一般的である。二色性物質としてはヨウ素あるいは、二色性染料が単独、あるいは組み合わせて用いられる。

ここで偏光膜に用いるＰＶＡは、通常、ポリ酢酸ビニルをケン化したものであるが、例えば、不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、オレフィン類、ビニルエーテル類のように酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有しても構わない。また、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性ＰＶＡも用いることができる。ＰＶＡのケン化度は特に限定されないが、溶解性、偏光性、耐熱、耐湿性等の観点から８０〜１００モル％が好ましく、９０〜１００モル％が特に好ましい。また、ＰＶＡの重合度は特に限定されないが、フィルム強度や耐熱、耐湿性、延伸性などから１０００〜１００００が好ましく、１５００〜５０００がより好ましい。また、ＰＶＡのシンジオタクチシチーについては特に限定されず、目的に応じ任意の値をとることもできる。

ＰＶＡを染色、延伸して偏光膜を作製する手順には、原反となるＰＶＡフィルムを乾式または湿式で延伸した後、ヨウ素または二色性染料の溶液に浸漬する方法、ヨウ素または二色性染料の溶液中でＰＶＡフィルムを延伸し配向させる方法、ヨウ素または二色性染料にＰＶＡフィルムを浸漬後、湿式または乾式で延伸し配向させる方法などがある。また、ＰＶＡ原反を溶液製膜法により製膜する際、ＰＶＡ溶液中に二色性物質をあらかじめ含有させる手法も採用できる。

代表的な偏光板の湿式延伸による製造方法を以下に述べる。まず、原反ＰＶＡフィルムを水溶液で予備膨潤する。次いで二色性物質の溶液に浸漬し、二色性物質を吸着させる。さらにホウ酸等のホウ素化合物の水溶液中で進行方向に一軸延伸する。必要に応じ色味調整浴、硬化浴等をこの後に設けてもよい。ある程度乾燥したところでＰＶＡ等の接着剤を用い保護膜を貼合する。さらに乾燥して偏光板が得られる。

予備膨潤液中には、各種有機溶媒、無機塩、可塑剤、ホウ酸類等を水溶液中に添加してもよい。

染色液は、二色性物質としてヨウ素を用いる場合、例えば、ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液を用いることができる。ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液は、ヨウ素が０．１〜２０ｇ／リットル、ヨウ化カリウムが１〜１００ｇ／リットル、ヨウ素とヨウ化カリウムの重量比が１〜１００であることが好ましい。染色時間は３０〜５０００秒が好ましく、液温度は５〜５０℃が好ましい。染色液中にホウ素化合物等ＰＶＡを架橋する化合物を含有させることも好ましい。延伸浴中のホウ素化合物は、ホウ酸が特に好ましい。ホウ酸濃度は、好ましくは１〜２００ｇ／リットルであり、さらに好ましくは１０〜１２０ｇ／リットルである。延伸浴には、ホウ素化合物の他にヨウ化カリウム等の無機塩、各種有機溶媒、または二色性染料等を含むことができる。色味調整浴、硬化浴には二色性染料のほか、ヨウ化カリウム等の無機塩、ホウ素化合物等を必要に応じ含有させる。

ＰＶＡの延伸工程としては、上に例示した如く連続フィルムの進行方向に張力を付与し、進行方向にフィルムを延伸、配向させる方法の他、いわゆるテンター方式等の延伸手段でフィルムの幅手方向に張力を付与し、幅手方向に配向させる方法も適用可能である。延伸は一軸方向に３倍以上行うことが好ましく、４．５倍以上がより好ましい。偏光膜の使用目的により二軸延伸を行ってもよい。延伸後の膜厚は特に限定されないが、取り扱い性、耐久性、経済性の観点より、５〜１００μｍが好ましく、１０〜４０μｍがより好ましい。延伸時の温度は延伸条件によって異なるが、好ましくは１０〜２５０℃である。１００℃以上の温度で乾式延伸する場合は、窒素等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、予め延伸したフィルムを染色する前には、１００℃以上の温度で結晶化処理を行うことが好ましい。

染色方法としては上に例示した浸漬法だけでなく、ヨウ素あるいは染料溶液の塗布あるいは噴霧等、任意の手段が可能である。また、既に述べた液層吸着のみでなく、寄贈による吸着も必要に応じ行うことができる。二色性色素で染色することも好ましい。二色性色素の具体例としては、例えばアゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物をあげることができる。水溶性のものが好ましいが、この限りではない。又、これらの二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基が導入されていることが好ましい。

二色性分子の代表的なものとしては、例えばシー．アイ．ダイレクト．イエロー１２、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ３９、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ７２、シー．アイ．ダイレクト．レッド２８、シー．アイ．ダイレクト．レッド３９、シー．アイ．ダイレクト．レッド７９、シー．アイ．ダイレクト．レッド８１、シー．アイ．ダイレクト．レッド８３、シー．アイ．ダイレクト．レッド８９、シー．アイ．ダイレクト．バイオレット４８、シー．アイ．ダイレクト．ブルー６７、シー．アイ．ダイレクト．ブルー９０、シー．アイ．ダイレクト．グリーン５９、シー．アイ．アシッド．レッド３７等が挙げられる。さらに、特開平１−１６１２０２号、特開平１−１７２９０６号、特開平１−１７２９０７号、特開平１−１８３６０２号、特開２０００−４８１０５号、特開２０００−６５２０５号、特開平７−２６１０２４号の各公報に記載の色素等を挙げることができる。特に、シー．アイ．ダイレクト．レッド２８（コンゴーレッド）は古くよりこの用途に好ましいとして知られている。これらの二色性分子は遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩として用いられる。

これらの二色性分子は２種以上を配合することにより、各種の色相を有する偏光子を製造することができる。偏光素子または偏光板として偏光軸を直交させた時に黒色を呈する化合物（色素）や黒色を呈するように各種の二色性分子を配合したものが単板透過率、偏光率とも優れており好ましい。

偏光膜の耐熱、耐湿性を高める観点から、偏光膜の製造工程においてＰＶＡに架橋させる添加物を含ませることが好ましい。架橋剤としては、米国再発行特許第２３２８９７号に記載のものが使用できるが、ホウ酸、ホウ砂が実用的に好ましく用いられる。また、亜鉛、コバルト、ジルコニウム、鉄、ニッケル、マンガン等の金属塩を偏光膜に含有させることも、耐久性を高めることが知られており好ましい。これら架橋剤、金属塩は、上に述べた予備膨潤浴、二色性物質染色浴、延伸浴、硬化浴、色調整浴等のいずれの工程に含有させても良く、工程の順序は特に限定されない。保護膜と偏光膜を接着する接着剤としては特に限定はなく、ＰＶＡ系、変性ＰＶＡ系、ウレタン系、アクリル系等、公知のものを任意に用いることができる。接着層の厚みは０．０１〜２０μｍが好ましく、０．１〜１０μｍがさらに好ましい。

本発明の偏光板として、好ましくは、偏光膜の一方の表面に、本発明の光学補償シート（より好しくは、支持体を有する光学補償シートの支持体表面が偏光膜と接する様に）貼合し、その反対側の表面には、セルロースアシレート等からなるポリマーフィルムを配置する（光学異方性層／偏光膜／ポリマーフィルムの配置とする）のが好ましい。

本発明の光学補償シートは、種々の液晶表示装置に用いることができる。特にＩＰＳモードの液晶表示装置に用いるのが好ましい。本発明の光学補償シートは、液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光膜とを有する液晶表示装置に配置する場合は、前記一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置するのが好ましい。本発明の光学補償シートは、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶性化合物を補償するように、光学異方性層の光学特性を決定するのが好ましい。黒表示における液晶セル中の液晶性化合物の配向状態は、液晶表示装置のモードにより異なるので、前記光学異方性層の光学特性の好ましい範囲も、用途によって異なる。液晶セル中の液晶性化合物の配向状態に関しては、ＩＤＷ’００、ＦＭＣ７−２のＰ４１１〜４１４等に記載されている。

本発明の光学補償シートの光学特性は、前記した様に、その用途、例えば、いずれのモードの液晶セルの光学補償に用いられるかによって、好ましい範囲が異なる。ＩＰＳモード液晶表示装置には、光学異方性層のＲｅは−５〜５ｎｍであることが好ましく、−３〜３ｎｍであることがより好ましく、Ｒｔｈは−８００〜−５０ｎｍであることが好ましく、−１５０〜−３５０ｎｍであることがより好ましい。かかる光学特性を示す光学異方性層を形成するには、例えば、棒状液晶性化合物を用い、垂直配向（棒状分子の長軸方向を光学異方性層面に対して実質的に垂直になるように配向）させて、垂直配向状態に固定するのが好ましい。

ＩＰＳモードの液晶表示装置については、特開２００３−２０７７９７号公報、特開２００５−１２８４９８号公報等に詳細が記載されていて、その内容を本発明に適用することができる。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

［実施例１］
（ポリマー基材（支持体）の作製）
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。該溶液を保留粒子サイズ４μｍ、濾水時間３５秒の濾紙（アドバンテック製、Ｎｏ．６３）を０．５ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ²）以下で用い
てろ過した。

──────────────────────────────────
セルロースアセテート溶液組成物
──────────────────────────────────
酢化度６０．９％のセルロースアセテート
（重合度３００、Ｍｎ／Ｍｗ＝１．５） １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤） ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤） ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ３００質量部
メタノール（第２溶媒） ５４質量部
１−ブタノール（第３溶媒） １１質量部
──────────────────────────────────

別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤Ａを１６質量部、レターデーション上昇剤Ｂを８質量部、二酸化珪素微粒子（平均粒子サイズ：１００ｎｍ）０．２８質量部、メチレンクロライド８０質量部およびメタノール２０質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、溶液Ａを調製した。セルロースアセテート溶液４７４質量部に該溶液Ａを４０質量部混合し、充分に攪拌してドープを調製した。

得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。残留溶剤量が１５質量％のフィルムを、１３０℃の条件で、テンターを用いて２０％の延伸倍率で横延伸し、延伸後の幅のまま５０℃で３０秒間保持した後クリップを外してセルロースアセテートフィルムを作製した。延伸終了時の残留溶媒量は５質量％であり、さらに乾燥して残留溶媒量を０．１質量％未満としてフィルムを作製した。

このようにして得られたポリマー基材の厚さは８０μｍであった。作製したポリマー基材について、自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器（株）社製）を用いて、Ｒｅの光入射角度依存性を測定した。Ｒｅが６０ｎｍ、Ｒｔｈが２００ｎｍであること、さらに、これからＮｚが３．８であることが分かった。

（光学補償シートの作製）
作製したポリマー基材の表面のケン化処理を行い、このフィルム上に、下記の組成の配向膜形成塗布液をｐＨ６．０になるように水酸化カリウムで調整した。前記配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで２０ｍｌ／ｍ²塗布した。６０℃の温風で６０秒、さらに１０
０℃の温風で１２０秒乾燥して、配向膜を得た。

（配向膜形成塗布液の組成）
下記の変性ポリビニルアルコール ２０質量部
水酸化カリウム ０．０５質量部
グルタルアルデヒド ０．５質量部
水 ３６０質量部
メタノール １２０質量部

（光学異方性層の形成）
まず、下記組成を、１０２ｇのメチルエチルケトンに溶解した光学異方性層形成溶液を調製した。
（光学異方性層の組成）
下記アクリレート基を２つ有する棒状液晶性化合物 （Ａｃ−２） ４５．０７質量部
下記オニウム塩（１） ０．４５質量部
ポリマーＡ（下記構造） ０．１８質量部
光重合開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー社製） １．３５質量部
増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製） ０．４５質量部
デナコールアクリレートＤＡ−３１４（本文中Ｍ−３。ナガセケムテックス（株）製） ２．００質量部

この塗布液を前記配向膜の表面に、ワイヤーバーでそれぞれ塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、１００℃の恒温槽中で２分間加熱し、棒状液晶性化合物を配向させた。次に、６０℃で１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯により、２０秒間ＵＶ照射し棒状液晶性化合物を架橋して、その後、室温まで放冷して光学異方性層を作製した。作製した光学異方性層について、自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器（株）社製）を用いて、Ｒｅの光入射角度依存性を測定したところ、Ｒｅが０ｎｍ、Ｒｔｈが−２６０ｎｍであった。また、光学異方性層は、ホメオトロッピック配向を示した。

（光学異方性層の配向秩序度の評価）
東京インスツルメンツ社製「Ｎａｎｏｆｉｎｄｅｒ」を用いて、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＤＷ'０４ , ６５１（２００４）の６５１〜 ６５４頁に記載されている手法を参考に配向秩序度を算出した。配向秩序度は０．５４であった。

（光学異方性層の重合度測定）
光学異方性層の表層の重合度は、Ｎｉｃｏｌｅｔ社製、７１０ ＦＴ−ＩＲ ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲを用い、アクリレート基に由来する８１０ｃｍ^-1のピークとエステル基に由来する１６００ｃｍ^-1付近のピークの面積比から、残存アクリレート基の組成を算出し、さらに光学異方性層の重合度を算出した。

（光学補償シートの密着性評価）
光学補償シートの密着性は、ＪＩＳ Ｋ ５４００の８．５．２基盤目テープ法に順じて試験片を作製し評価した。但し、評価には日東電工製ポリエステル粘着テープＮＯ３１ＲＨを使用した。結果を表１に示した。密着が良好で剥離のないものを１０点、密着不足で全面は剥離したものを０点とし、間の数字は点数が高いほど密着が良好であることを示す。
（光学補償シートの貼り合わせ前処理工程適性評価）
光学補償シートを１．５規定の水酸化カリウムに５５℃で２分間浸漬、水洗、０．１規定塩酸に３０℃で２０秒間浸漬、水洗、乾燥の順で処理を行い、フィルム表層の濁りを目視で調べた。結果を表１に示す。表中○は、変化がなく透明、△は僅かに白濁、×は顕著な白濁をしめす。

［実施例２〜１０、比較例１〜３］
実施例１の光学異方性層の成分を表１に示すように変えた他は、実施例１と同じ操作を繰り返した 。
光学異方性層の重合度測定、光学補償シートの密着性評価、光学補償シートの貼り合わせ前処理工程適性評価の結果を表１に示す。
実施例１〜１０、比較例１〜３により、本発明の光学補償シートは密着が良好であり、かつ貼り合わせ前工程での問題もないため、貼り合わせ工程の歩留まりが高くなることが明らかになった。

Claims (6)

1. 支持体上に、重合性基を有する棒状液晶性化合物、重合性化合物、および光重合開始剤を含む液晶性組成物から形成された光学異方性層を有する光学補償シートにおいて、該重合性化合物が１分子中に２個以上の重合性基および２個以上の水酸基を有する光学補償シート。
2. 支持体と光学異方性層との間に、配向膜を有する請求項１に記載の光学補償シート。
3. 配向膜が重合性基を有する化合物を含む請求項１または２に記載の光学補償シート。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学補償シートを有する偏光板。
5. 請求項４に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
6. 偏光膜と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学補償シートと、液晶層を一対の基板で挟んだ液晶セルとを有し、黒表示時に該液晶セル中の液晶性化合物が前記一対の基板の表面に対して実質的に平行に配向する液晶表示装置であって、該光学補償シート中の支持体の法線方向から測定した該支持体のＲｅ（λ）が２０ｎｍ〜２００ｎｍであり、かつ、Ｎｚ＝Ｒｔｈ／Ｒｅ＋０．５で定義される該支持体のＮｚ値が０．８〜７．０であり、該光学補償シート中の光学異方性層のＲｅ（λ）が−５ｎｍ〜５ｎｍで、Ｒｔｈが−８００ｎｍ〜−５０ｎｍであり、該光学異方性層中の液晶性化合物がホメオトロピック配向しており、さらに、前記偏光膜の透過軸が、黒表示時における該液晶セル中の液晶性化合物の遅相軸方向に平行である液晶表示装置。