JP2010085792A - 光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高いコントラストと広い視野角特性を有し、色ずれのない光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置を提供すること
【解決手段】本発明の光学補償フィルムは、少なくとも、支持体と、第一の光学異方性層と、第二の光学異方性層を任意の順に配してなる光学補償フィルムにおいて、前記第一の光学異方性層は、棒状液晶性分子の長軸方向と透明支持体面との間の平均傾斜角が５゜未満の状態で配向した棒状液晶性分子を含み、前記第二の光学異方性層は、面内での傾斜角が厚さ方向において異なるハイブリッド配向の液晶性分子を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶性分子から形成された光学異方性を光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置に関する。

液晶化合物を高度に配向固定した光学補償フィルムは、液晶表示装置の光学補償フィルム、輝度向上フィルム、投射型表示装置の光学補償フィルム等、近年になって様々な用途に展開されつつあり、中でも液晶表示装置の光学補償フィルムとしての発展は目覚しいものがある。
液晶表示装置は、液晶セルと偏光板と液晶セルとを備えるように形成され、現在主流であるＴＮモードのＴＦＴ液晶表示装置においては、光学補償フィルムを偏光板と液晶セルの間に挿入し、表示品位を改善するようにしている。
求められる表示品位としては、様々な要素を挙げることができるが、特に、コントラスト、視野角特性、視角に応じたカラーシフト（色ずれ）などについての改善が求められている。

この点について特許文献１には、ネマチック液晶層の配向に対して、円盤状液晶（円盤状液晶）をハイブリッド配向させた状態で固定化する技術が開示され、実用化されている。
特許文献１に記載の液晶表示装置によると、棒状のネマチック液晶を円盤状液晶によって補償しているため、斜め方向からの光線も補償でき、視野角を格段に拡大することが可能である。

しかしながら、最近では、液晶表示装置は、液晶テレビへの需要が増えつつあり、液晶テレビ用途には、高いコントラストを維持し、視角による表示品位の低下をなくすことが要求されており、市場に向けて、より一層優れたコントラスト性と視野角特性を有し、色ずれのない液晶表示装置を提供すべきとの問題がある。

特許第２５８７３９８号公報

本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高いコントラストと広い視野角特性を有し、色ずれのない光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、従来、一の光学異方性層により得られていた液晶セルと偏光板を補償する光学補償機能のうち、偏光板を補償する光学補償機能を、他の光学異方性層に分離して与えることした。その場合、偏光板を補償する他の光学異方性層としては、ある程度面内位相差を持つことが要求されるが、その光学異方性層に、面内で一の方向に水平配向された棒状液晶性分子を含むよう形成したので、より高いコントラストと広い視野角特性が得られ、色ずれも抑制することができることを見出し、本発明の完成に至った。

本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞ 少なくとも、支持体と、第一の光学異方性層と、第二の光学異方性層とを有する光学補償フィルムにおいて、前記第一の光学異方性層は、棒状液晶性分子の長軸方向と透明支持体面との間の平均傾斜角が５゜未満の状態で配向した棒状液晶性分子を含み、前記第二の光学異方性層は、面内での傾斜角が厚さ方向において異なるハイブリッド配向の液晶性分子を含むことを特徴とする光学補償フィルムである。
＜２＞ 第二の光学異方性層が、第一の光学異方性層の遅相軸の向きと平行な遅相軸を有する前記＜１＞に記載の光学補償フィルムである。
＜３＞ 支持体と第一の光学異方性層とが隣接するように配される前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
＜４＞ ハイブリッド配向の液晶性分子が、円盤状液晶性分子である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
＜５＞ 円盤状液晶性分子が、３置換ベンゼンを含む前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の光学補償フィルム。
＜６＞ 支持体が、セルロースアシレートフィルムからなる前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
＜７＞ 支持体が、シクロオレフィンポリマーを含有する前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
＜８＞ 前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の光学補償フィルムと、該光学補償フィルムにおける第一の光学異方性層の遅相軸の向きに対して平行な透過軸を有する偏光子を備えることを特徴とする偏光板である。
＜９＞ 前記＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の光学補償フィルム及び前記＜８＞に記載の偏光板のいずれかを含み、液晶表示モードがＴＮモードであることを特徴とする液晶表示装置である。

本発明によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、高いコントラストと広い視野角特性を有し、色ずれのない光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置を提供することができる。

（光学補償フィルム）
本発明の光学補償フィルムは、少なくとも、支持体と、第一の光学異方性層と、第二の光学異方性層とを有して構成される。

＜第一の光学異方性層＞
前記第一の光学異方性層は、面内で一の方向に水平配向された棒状液晶性分子を含むことを特徴とする。
前記棒状液晶性分子が面内で一の方向に水平配向されるものであると、ハイブリッド配向液晶性分子の光学異方性と棒状液晶性分子の光学異方性とが協調して、従来のハイブリッド配向液晶性分子の光学異方性のみでは不可能であった程度まで、ＴＮ型液晶セルの光学的性質に正確に対応（光学的に補償）することができる。このような光学補償シートを用いることで、偏光板の斜め方向からの光漏れが防止され、従来のＴＮ型液晶表示装置よりも視野角を拡大することができる。
本明細書において水平配向とは、透明支持体面と棒状液晶分子の長軸の間の平均傾斜角が５゜未満の状態で配向した状態を示す。

−棒状液晶性分子−
前記棒状液晶性分子としては、面内で一の方向に水平配向されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、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い。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。このような棒状液晶性分子としては、例えば、季刊化学の総説第二巻液晶の化学（１９９４年）（日本化学会編）の第４章、第７章および第１章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第一４２委員会編の第３章に記載のものが挙げられる。
前記棒状液晶性分子の複屈折率としては、０．００１〜０．７が好ましい。
また、前記棒状液晶性分子としては、重合性基を有することが好ましい。
前記重合性基としては、円特開２０００−３０４９３０号公報に記載の（Ｑ１）〜（Ｑ１７）が挙げられる。

前記第一の光学異方性層における遅相軸の向きとしては、偏光子を補償する観点から、偏光子の透過軸と平行であることが好ましい。
なお、前記遅相軸とは、光学補償フィルムにおける屈折率が最大となる方向を示し、前記透過軸とは、偏光板における特定振動方向の偏光光が偏光子の垂直方向から入斜したときの透過率が最大となる方向を示す。
本明細書において、遅相軸と透過軸とが平行であるとは、第一の光学異方性層の遅相軸をフィルムの面内に投射した際になす方向と偏光子の透過軸の方向が５°以内のずれをもつことを示す。

前記第一の光学異方性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下の方法で形成することができる。
前記棒状液晶性分子、重合開始剤、及び任意の添加剤（例、可塑剤、モノマー、界面活性剤、セルロースエステル、１，３，５−トリアジン化合物、カイラル剤）を含む液晶組成物（塗布液）を、配向膜の上に塗布することで形成するのが好ましい。
前記液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミド（例、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が挙げられる。中でも、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。なお、これらは一種単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記液晶組成物の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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）が挙げられる。

前記液晶性分子の重合反応としては、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。
前記光重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、α−カルボニル化合物（例えば、米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書に記載のもの）、アシロインエーテル（例えば、米国特許２４４８８２８号明細書に記載のもの）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（例えば、米国特許２７２２５１２号明細書に記載のもの）多核キノン化合物（例えば、米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載に記載のもの）、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（例えば、米国特許３５４９３６７号明細書記載に記載のもの）、アクリジンおよびフェナジン化合物（例えば、特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号の明細書に記載のもの）およびオキサジアゾール化合物（例えば、米国特許４２１２９７０号明細書記載）が挙げられる。
前記光重合開始剤の使用量としては、塗布液の固形分の０．０１質量％〜２０質量％が好ましく、０．５質量％〜５質量％がより好ましい。
また、液晶性分子の重合のための光照射としては、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーとしては、２０ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ^２〜８００ｍＪ／ｃｍ^２がより好ましい。
この際、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

前記第一の光学異方性層のラビング方向としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、支持体の長手方向に対し、平行（０°）〜５０°の方向が好ましい。
このような方向であると、支持体を搬送しながら連続的にラビングすることができ、生産性の点で有利である。

＜第二の光学異方性層＞
前記第二の光学異方性層は、面内での傾斜角が厚さ方向において異なるハイブリッド配向の液晶性分子を含むことを特徴とする。
前記第二の光学異方性層によると、液晶セルを斜め方向から見た場合の位相差を補償し、光漏れを抑制する。

−ハイブリッド配向の液晶性分子−
前記ハイブリッド配向の液晶性分子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、視野角に応じた色味変化の抑制の観点からは、円盤状液晶性分子が好ましい。

−−円盤状液晶性分子−−
前記円盤状液晶性分子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の文献（例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ ｅｔ ａｌ．， Ｍｏｌ． Ｃｒｙｓｒ． Ｌｉｑ． Ｃｒｙｓｔ．， ｖｏｌ． ７１， ｐａｇｅ１１１（１９８１）； 日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第一０章第二節（１９９４）； Ｂ．Ｋｏｈｎｅ ｅｔ ａｌ．， Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ ． Ｓｏｃ． Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍ．， ｐａｇｅ１７９４（１９８５）； Ｊ． Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｍ．Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， ｖｏｌ．１１６， ｐａｇｅ２６５５ （１９９４））に記載されているものが挙げられる。
前記円盤状液晶性分子の重合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開平８−２７２８４号公報に記載のものが挙げられるが、円盤状液晶性分子を重合により固定する観点からは、円盤状液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させるのが好ましい。
ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる場合がある。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入することが好ましい。従って、円盤状液晶性分子は、下記式（Ｉ）で表わされる化合物であることが好ましい。

式（Ｉ）： Ｄ（−Ｌ−Ｑ）ｎ
式（Ｉ）中、Ｄは円盤状コアであり、Ｌは二価の連結基であり、Ｑは重合性基であり、ｎは４〜１２の整数である。
式（Ｉ）中の円盤状コア（Ｄ）、二価の連結基（Ｌ）及び重合性基（Ｑ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、それぞれ、特開２０００−３０４９３０号公報に記載の（Ｄ１）〜（Ｄ１５）、（Ｌ１〜Ｌ２５）、（Ｑ１）〜（Ｑ１７）が挙げられるが、同公報に記載される円盤状コア（Ｄ）、二価の連結基（Ｌ）及び重合性基（Ｑ）に関する内容が好ましい。

前記円盤状液晶性分子としては、３置換ベンゼンが特に好ましい。この３置換ベンゼンを用いると、液晶表示装置における色ずれを抑制することができる。
前記３置換ベンゼンとしては、特開２００６−７６９９２号公報明細書中の段落番号〔００５２〕，特開２００７−２２２０号公報明細書中の段落番号〔００４０〕〜〔００６３〕に記載の化合物が挙げられる。また、前記３置換ベンゼンの好ましい例には、特開２００５−３０１２０６号公報明細書中の段落〔００２７〕に記載の化合物も含まれる。

前記３置換ベンゼンの具体的な例としては、以下の化合物が挙げられる。

前記第二の光学異方性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記液晶性分子、重合開始剤、及び任意の添加剤（例、可塑剤、モノマー、界面活性剤、セルロースエステル、１，３，５−トリアジン化合物、カイラル剤）を含む液晶組成物（塗布液）を、配向膜の上に塗布することで形成するのが好ましい。

前記液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミド（例、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が挙げられる。中でも、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。なお、これらは一種単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記液晶組成物の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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）が挙げられる。

前記液晶性分子の重合反応としては、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。
前記光重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、α−カルボニル化合物（例えば、米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書に記載のもの）、アシロインエーテル（例えば、米国特許２４４８８２８号明細書に記載のもの）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（例えば、米国特許２７２２５１２号明細書に記載のもの）多核キノン化合物（例えば、米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載に記載のもの）、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（例えば、米国特許３５４９３６７号明細書記載に記載のもの）、アクリジンおよびフェナジン化合物（例えば、特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号の明細書に記載のもの）およびオキサジアゾール化合物（例えば、米国特許４２１２９７０号明細書記載）が挙げられる。
前記光重合開始剤の使用量としては、塗布液の固形分の０．０１質量％〜２０質量％が好ましく、０．５質量％〜５質量％がより好ましい。
また、液晶性分子の重合のための光照射としては、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーとしては、２０ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ^２〜８００ｍＪ／ｃｍ^２がより好ましい。
この際、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

なお、前記ハイブリッド配向の液晶性分子の具体的な配向状態は、液晶性分子の種類、配向膜の種類および光学異方性層内の添加剤（例、可塑剤、バインダー、界面活性剤）の使用によって制御できる。液晶性分子は、配向している状態で固定されていることが好ましい。ポリマーバインダーを用いて配向状態を固定することもできるが、重合反応により固定することが好ましい。

前記光学異方性層の厚さとしては、０．１μｍ〜２０μｍが好ましく、０．５μｍ〜１５μｍがより好ましく、１μｍ〜１０μｍが特に好ましい。

前記第二の光学異方性層の遅相軸の向きとしては、前記偏光子の透過軸と平行であることが好ましい。
前記第二の光学異方性層の光学特性は、黒表示時の液晶層の複屈折性を補償するように調整される。また、前記第二の光学異方性層の面内遅相軸は、直線偏光子の透過軸に対して平行（０°〜５°を含む）に配置し、遅相軸と透過軸のなす角度が０．２°〜４．０°となるように配置するのが好ましく、０．３°〜２．０°となるように配置するのが好ましい。
このように前記偏光子の透過軸の向きを基準として、前記第一の光学異方性層の遅相軸と、前記第二の光学異方性層の遅相軸の向きは、平行であるのが好ましい。

＜支持体＞
前記支持体としては、透明支持体が好ましい。
前記透明支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ガラス板、ポリマーフィルムを挙げることができるが、中でも、ポリマーフィルムが好ましい。
支持体が透明であるとは、光透過率が８０％以上であることを意味する。透明支持体は、光学的一軸性または光学的二軸性を有することが好ましい。
前記透明支持体が光学的一軸性支持体である場合、光学的に正、すなわち、光軸方向の屈折率が光軸に垂直な方向の屈折率よりも大きくてもよく、光学的に負、すなわち、光軸方向の屈折率が光軸に垂直な方向の屈折率よりも小さくてもよい。
前記透明支持体が光学的二軸性支持体である場合、前記式の屈折率ｎｘ、ｎｙおよびｎｚは、全て異なる値（ｎｘ≠ｎｙ≠ｎｚ）になる。

前記光学異方性を有する透明支持体の面内レターデーション値（Ｒｅ値）としては、１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下であることが特に好ましい。
前記光学異方性を有する透明支持体の厚み方向のレターデーション値（Ｒth値）としては、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましく、４０ｎｍ〜１００ｎｍが特に好ましい。
透明支持体の面内レターデーション（Ｒｅ）と厚み方向のレターデーション（Ｒth）は、それぞれ下記式で定義される。
Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
Ｒth＝［｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２｝−ｎｚ］×ｄ
式中、ｎｘおよびｎｙは、透明支持体の面内屈折率であり、ｎｚは透明支持体の厚み方向の屈折率であり、そしてｄは透明支持体の厚さである。

前記透明支持体を形成する材料としては、特に制限はなく、合成ポリマー（例、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、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー）、セルロースアシレートフィルム等が挙げられ、中でも、セルロースアシレートフィルムあるいはシクロオレフィンポリマーが好ましい。

＜配向膜＞
前記第一の光学異方性層と、前記第二の光学異方性層には、配向膜を配するように構成することができ、棒状液晶性分子を含む前記第一の光学異方性層には、配向膜が配されるのが好ましい。
なお、前記配向膜は、実質的に光学異方性層と一体のものと考えることができ、前記支持体とこれに隣接する第一の光学異方性層との間には、配向膜が介されていてもよい。

前記配向膜の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機化合物（好ましくはポリマー）をラビング処理して形成する方法、無機化合物を斜方蒸着して形成する方法、マイクログルーブを有する層により形成する方法、ラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル）を累積する方法、及び電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜を形成する方法等が挙げられる。中でも、ポリマーのラビング処理により形成されることが好ましい。

前記ラビング処理は、ポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。

前記配向膜に使用するポリマーの種類としては、液晶性分子の配向（特に遅相軸方向）に応じて決定する。
前記ポリマーの種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、様々な液晶表示モードに対応する液晶性分子を用いた光学補償フィルムについての文献に記載のポリマーが挙げられる。
一般に、棒状液晶の長軸は配向膜のラビング方向と平行になるが、特開２００２−６２４２７に記載のポリマーを用いた配向膜は、ラビング方向と長軸が直交するよう配向させることが知られている。透明支持体への段階的な塗布により第一の光学異方性層および第二の光学異方性層を形成する場合には、生産性の点からラビング方向が同一であることが好ましく、このような配向膜を適切に使用することで２層の遅相軸の関係を任意に制御することが可能になる。
前記配向膜の厚さとしては、０．０１μｍ〜５μｍが好ましく、０．０５μｍ〜１μｍがより好ましい。
なお、配向膜を用いて、光学異方性層の液晶性分子を配向させてから、光学異方性層を透明支持体上に転写してもよい。

配向状態で固定された液晶性分子は、配向膜がなくても配向状態を維持することができる。
ただし、液晶性分子と透明支持体との密着性を改善する目的で、界面で液晶性分子と化学結合を形成する配向膜（例えば、特開平９−１５２５０９号公報に記載のもの）を用いてもよい。密着性改善の目的で配向膜を使用する場合は、ラビング処理を実施しなくてもよい。
二種類の光学異方性層を透明支持体の同じ側に設ける場合、透明支持体上に形成した光学異方性層を、その上に設ける光学異方性層の配向膜として機能させることも可能である。

（偏光板）
本発明の偏光板は、前記光学補償フィルムを有し、偏光子を含むように構成される。偏光子の透過軸としては、前記の通り、第一の光学異方性層及び第二の光学異方性層の遅相軸と平行であることが好ましい。
なお、本発明の液晶表示装置においては、偏光板と光学補償フィルムとが分離した態様で用いられていてもよい。

＜偏光子＞
前記偏光子には、ヨウ素系偏光子、二色性染料を用いる染料系偏光子やポリエン系偏光子がある。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
前記偏光子の偏光軸としては、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。偏光子の面内の透過軸は、棒状液晶性分子の長軸方向を透明支持体面に投影して得られる線の平均方向と、実質的に平行になるように配置することが好ましい。

＜第一の形態（光学補償フィルム（偏光板）１０１）＞
図１に基づき、本発明の光学補償フィルム（偏光板）１０１の第一の実施形態（光学補償フィルム（偏光板）１０１）を説明する。
前記第一の実施形態においては、図１中のＺ軸方向に向けて、偏光子５、支持体４、配向膜３、第一の光学異方性層１、及び第二の光学異方性層２が、この順で積層されている。
第一の光学異方性層１の遅相軸方向１０ａと、第二の光学異方性層２の遅相軸方向１０ｂおよび偏光子５の透過軸１２は実質的に平行であり、図１のＸ軸方向に配されている。

＜第二の形態（光学補償フィルム（偏光板）１０２）＞
図２に基づき、本発明の光学補償フィルムの第二の実施形態（光学補償フィルム（偏光板）１０２）を説明する。
前記第二の実施形態においては、図２中のＺ軸方向に向けて、偏光子５、第一の光学異方性層１、配向膜３、支持体４、配向膜３及び第二の光学異方性層２が、この順で積層されている。
第一の光学異方性層１の遅相軸方向１０ａと、第二の光学異方性層２の遅相軸方向１０ｂおよび偏光子５の透過軸１２は実質的に平行であり、図１のＸ軸方向に配されている。

（液晶表示装置）
ＴＮモードの液晶表示に用いる場合は、本発明の光学補償フィルムを２枚、液晶セルを中心に対称的な位置に配置するのが好ましく、また本発明の偏光板を、上下（視認側とバックライト側）の偏光板として液晶セルを中心として対称的な関係で配置するのが好ましい。ＴＮモードの液晶セルの液晶層は、通常、厚さｄ（ミクロン）と屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄが０．１〜１．５μｍ程度である。 本発明は、ＴＮモードの液晶表示装置において特に効果がある。ＴＮモードの液晶セルは、最も広く普及しているカラーＴＦＴ液晶ディスプレイに利用されており、様々な文献に記載があり、これらに広く採用できる。

＜第一の形態（液晶表示装置２０１）＞
本発明の液晶表示装置の第一の形態（液晶表示装置２０１）を、図３に基づいて説明する。
前記液晶表示装置２０１は、液晶セル７と、液晶セル７を挟持する２枚のガラス板６とを有し、図３中のＺ軸方向において、２枚のガラス板６のそれぞれに前記光学補償フィルムの第一の形態（光学補償フィルム（偏光板）１０１）を積層して形成されている。

なお、前記液晶表示装置（２０１）としては、図３に示す構成に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、他の構成をとることもできる。
例えば、液晶セル７と光学補償フィルム（偏光板）１０１との間にカラーフィルターを配置してもよい。
また、透過型として使用する場合には、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを配置することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、前記光学補償フィルム（偏光板）１０１は観察側（図３中のＺ軸上方側）に１枚配置するのみでよく、液晶セル７の背面あるいは液晶セル７下側のガラス板６の内面に反射膜を設置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル７の観察側（図３中のＺ軸上方側）に設けることも可能である。さらに本発明の液晶表示装置は、透過と反射のモードの両立をはかるため、表示装置の一画素の中で反射部（不図示）と透過部（不図示）を設けた半透過型であってもよい。

本発明の液晶表示装置には、例えば、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、ＴＦＴやＭＩＭのような３端子または２端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、ＳＴＮ型に代表されるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。

＜第二の形態（液晶表示装置２０２）＞
本発明の液晶表示装置の第一の形態（液晶表示装置２０２）を、図４に基づいて説明する。
前記液晶表示装置２０２は、液晶セル７と、液晶セル７を挟持する２枚のガラス板６とを有し、図３中のＺ軸方向において、２枚のガラス板６のそれぞれに前記光学補償フィルムの第一の形態（光学補償フィルム（偏光板）１０２）を積層して形成されている。

なお、第一の形態（液晶表示装置２０１）と、第二の形態（液晶表示装置２０２）とでは、いずれも第一の光学異方性層１と支持体４とが隣接する状態で配されるため、同様の光学特性を得ることができるが、製造効率の観点からは、第一の形態が好ましい。
また、それ以外の諸点について、第一の形態（液晶表示装置２０１）と同様であるため、説明を省略する。

以下では、本発明の実施例を説明するが、本発明の思想はこれらの実施例に限られるものでない。

（実施例１〜８）
＜光学補償フィルムの作製＞
以下のようにして、実施例１に係る光学補償フィルムを作製した。

−支持体Ａ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、セルロースアシレート溶液を調製した。

得られた内層用ドープ及び外層用ドープを、三層共流延ダイを用いて、０℃に冷却したドラム上に流延した。残留溶剤量が７０質量％のフィルムをドラムから剥ぎ取り、両端をピンテンターにて固定して搬送方向のドロー比を１１０％として搬送しながら８０℃で乾燥させ、さらに、残留溶剤量が１０％となったところで、１１０℃で乾燥させた。その後、１４０℃の温度で３０分乾燥し、残留溶剤が０．３質量％のセルロースアシレート（支持体Ａ）（外層：３μｍ、内層：５５μｍ、外層：３μｍ）を製造した。作製したセルロースアセテートフィルムについて、光学特性を測定した。

得られたセルロースアシレートフィルム（支持体Ａ）の幅は１，３４０ｍｍであり、厚さは、６１μｍであった。ＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨを用いて、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値（Ｒｅ）を測定したところ、２ｎｍであった。また、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値（Ｒｔｈ）を測定したところ、６０ｎｍであった。
このＴＡＣフィルムを、温度６０℃の誘電式加熱ロール上を通過させ、フィルム表面温度４０℃に昇温した後に、下記表２に示す組成のアルカリ溶液（Ｓ−１）をロッドコーターを用いて塗布量１７ｍＬ／ｍ^２で塗布し、１１０℃に加熱した（株）ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に１０秒滞留させた。続けて、同じくロッドコーターを用いて蒸留水を２．８ｍＬ／ｍ^２塗布し、次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを３回繰り返し、アルカリを洗い落とした後に、７０℃の乾燥ゾーンに５秒間滞留させて乾燥し、片面を鹸化処理した。

−配向膜Ａの作製−
下記変性ポリビニルアルコール（ＶＡ２３１）を、Ｎ−メチルピロリドン／メチルエチルケトンの混合溶媒（質量比＝１／４）に溶解して、４質量％溶液を調製した。この溶液を、バーコーターを用いて片面鹸化処理をした支持体Ａに１μｍの厚さに塗布した。塗布層を１２０℃で５分間加熱して、乾燥した。得られたフィルムを搬送しながら、支持体の長手方向と平行に塗布層の表面をラビング処理して、配向膜を形成した。

−第一の光学異方性層Ａ−
下記表３の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液（Ｒ−１）を調製した。

−−棒状液性分子（Ｎ２６）−−

−−フッ素ポリマー−−

上記塗布液（Ｒ−１）を、上記作製した配向膜Ａの表面にワイヤーバーで連続的に塗布した。室温から８０℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後、１２５℃の乾燥ゾーンで１８０秒間加熱し、棒状液晶化合物の分を配向させた。続いて、フィルムの温度を９０℃に保持して、高圧水銀灯を用いてＵＶ光を５００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、液晶化合物の配向を固定化し、厚み０．５μｍの第一の光学異方性層Ａを形成した。
第一の光学異方性層Ａのレターデーションの角度依存性を、エリプソメーター（日本分光（株）製）で測定したところ、面内のレタデーション（Ｒｅ）は４０ｎｍ厚み方向のレターデーション（Ｒth）は２０ｎｍであり、棒状液晶性化合物が水平配向していることが確かめられた。また、遅相軸方向はフィルムの長手方向と直交する方向であった。

−第二の光学異方性層Ａ（Ａ−１〜Ａ−８）の作製−
第二の光学異方性層Ａの表面をフィルムを搬送しながら長手方向と平行にラビングし、その上に下記表４に示した組成の塗布液をワイヤーバーで塗布した。その後、１２０℃の恒温槽中で９０秒間加熱し、下記表５に示すディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、８０℃で１６０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、１分間紫外線照射し架橋反応を進行させて、第二のディスコティック液晶化合物Ａを重合させた。その後、室温まで放冷した。得られた光学異方性層Ａの、波長５５０ｎｍで測定したＲｅ、膜厚を下記表５に示す。また、第二の光学異方性層Ａ中、円盤状液晶化合物の分子は、ハイブリッド配向状態に固定されていて、Ｒｅ（５５０）が０ｎｍになる方向が存在せず、かつ、Ｒｅ（５５０）の絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもないことを、フィルム法線方向に対して法線方向から片側５０°まで１０°ステップで各々その傾斜した方向から波長５５０ｎｍの光を入射させて全部で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および入力された膜厚値を基にＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨまたはＷＲから確認した。

前記ディスコティック液晶化合物としては、下記表５に示す通り、上記表４におけるディスコティック液晶化合物１と、ディスコティック液晶化合物２を用いることとし、第二の光学異方性層Ａ−１〜Ａ−８を作製した。

−−空気界面配向制御剤−−

なお、特開２００１−１６６１４４号公報に化４４として記載されたディスコティック液晶性化合物は、以下に示すディスコティック液晶性化合物である。

前記支持体Ａ、前記配向膜Ａ、第一の光学異方性層Ａ、及び第二の光学異方性層Ａ（第二の光学異方性層Ａ−１〜Ａ−８）を、支持体／第一の光学異方性層・配向膜／第二の光学異方性層の順に配し、層構成Ａからなる実施例１〜８の光学補償フィルムを作製した。

（実施例９）
＜配向膜Ｂの作製＞
片面鹸化した支持体Ａに、下記表６に示す変性ポリビニルアルコールを含む塗布液をバーコータにて塗布し、８０℃で分間加熱乾燥して０．８μｍの膜厚のポリマー層を形成した。
得られたポリマー層を支持体の長手方向と直交する方向にラビング処理を施し、配向膜を形成した。
配向膜Ａに代えて配向膜Ｂを用いたこと以外は、実施例３と同様にして、実施例９の光学補償フィルムを作製した。

（実施例１０）
＜支持体Ｂの作製＞
下記表７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。
別のミキシングタンクに、下記一般式（６）に示すレターデーション上昇剤１６質量部、メチレンクロライド８０質量部、及びメタノール２０質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
上記組成のセルロースアセテート溶液４５６．７質量部に、レターデーション上昇剤溶液４０．６質量部、及びシリカ微粒子（アイロジル製 Ｒ９７２）０．１５質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。
レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、５．６質量部であった。また、シリカ微粒子の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、０．１５質量部であった。

得られたドープを、幅２ｍで長さ６５ｍの長さのバンドを有する流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が４０℃となってから、１分乾燥し、剥ぎ取った後、１４０℃の乾燥風で、テンターを用いて幅方向に２８％延伸した。この後、１３５℃の乾燥風で２０分間乾燥し、残留溶剤量が０．３質量％の支持体Ｂを製造した。得られた支持体Ｂの幅は１，３４０ｍｍであり、厚さは８８μｍであった。
また、エリプソメーター（Ｍ−１５０、日本分光（株）製）を用いて、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値（Ｒｅ）を測定したところ、３９ｎｍであった。
支持体Ａと同様の方法で支持体Ｂの片面鹸化を施した。

＜第一の光学異方性層Ｂの作製＞
光学異方性層の厚みが０．２５μｍになるように調整したほかは実施例１の第一の光学異方性層Ａと同様の方法で第一の光学異方性層Ｂを作製した。第一の光学異方性層ＢのＲｅは２０ｎｍであった。

支持体Ａに代えて支持体Ｂを用いたこと、第一の光学異方性層Ａに代えて第一の光学異方性層Ｂを用いたこと以外は、実施例９と同様にして、実施例１０の光学補償フィルムを作製した。

（実施例１１）
＜支持体Ｃの作製＞
ノルボルネン系重合体（日本ゼオン社製、ＺＥＯＮＯＲ１４２０Ｒ）のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて７０℃で２時間乾燥して水分を除去した後、リーフディスク形状のポリマーフィルター（濾過精度３０μｍ）を設置した６５ｍｍφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するＴダイ（Ｔダイの幅３５０ｍｍ、ダイスリップ部材質が炭化タングステンで＃１０００番のダイヤモンド砥石で研磨したもので、内面に平均高さＲａ＝０．０５μｍのクロムメッキを施したもの）式フィルム溶融押出成形機を使用して、押出成形機の温度２６０℃、ダイス温度２６０℃で押出し、押出されたシート状の熱可塑性樹脂を３本の冷却ドラム（直径３００ｍｍ、ドラム温度１００℃、引取り速度０．３５ｍ／ｓ）に通して冷却し、厚さ９０μｍ、幅３００ｍｍの原反フィルム１を得た。
この原反フィルム１を同軸二軸延伸機を使用して、オーブン温度（予熱温度、延伸温度、熱固定温度）１３３℃、フィルム繰り出し速度１．５ｍ／分、チャックの移動精度±１％以内、縦延伸倍率１．３５倍、横延伸倍率１．４１倍で同時二軸延伸を行い、支持体Cを得た。そして、支持体Cの両面に、高周波発信機（春日電機社製、高周波電源ＡＧＩ−０２４、出力０．８ＫＷ）を用いてコロナ放電処理を行い、表面張力が０．０５５Ｎ／ｍのＺＦ１を得た。得られたＺＦ１は、波長５５０ｎｍで測定したフィルム幅方向中心部における、面内レターデーションＲｅが０ｎｍ、厚さ方向のレターデーションＲｔｈが６０ｎｍであった。
支持体Ａに代えて支持体Ｃを用いたこと以外は、実施例９と同様にして、実施例４の光学補償フィルムを作製した。

（実施例１２）
＜層構成２＞
支持体Ａの両面に実施例１と同様の方法で片面鹸化処理を施し、このうちひとつの面に実施例９と同様の方法で配向膜Ｂを形成した。
この配向膜Ｂに対し、第一の光学異方性層Ａと同様に塗布液Ｒ−１を用い、膜厚が０．９５μｍになるよう調整したほかは、第一の光学異方性層Ａと同様の方法により、第一の光学異方性層Ｃを作製した。
次いで、支持体Ａの他方の面に、ラビング方向を支持体の長手方向としたほかは実施例９に記載の配向膜Ｂの作成方法と同様の方法で、配向膜Ｃを形成した。 配向膜Ｃの上に実施例３と同様の方法で第二の光学異方性層Ａ−３を形成し、第一の光学異方性層・配向膜／支持体／第二の光学異方性層・配向膜からなる層構成Ｂとし、実施例１２の光学補償フィルムを作製した。

（比較例１）
第一の光学異方性層を設けないこと以外は、実施例９と同様にして、比較例１の光学補償フィルムを作製した。

（比較例２）
＜第一の光学異方性層Ｄの作製＞
下記の棒状液晶性分子（Ｎ２１）１００重量部、光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）１．０重量部および光増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）０．３重量部を、メチレンクロライド９００重量部に溶解して、塗布液を調製した。塗布液を第二配向膜の上に塗布、乾燥した。１１０℃で５分間加熱して、棒状液晶性分子を配向させた。さらに５００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射して、棒状液晶性分子を重合させ、配向状態を固定し第一の光学異方性層Ｄを作製した。第一の光学異方性層Ｄについて、エリプソメーターＭ−１５０（日本分光株式会社製）を用いて、面内レターデーション（Ｒｅ）を測定し、その角度依存性から平均傾斜角βを求めたところ、棒状液晶性分子の平均傾斜角は、４０°であった。
第一の光学異方性Ａに代えて第一の光学異方性層Ｄを用いたこと以外は、実施例９と同様にして、比較例２の光学補償フィルムを作製した。

（偏光板の作製）
前記実施例１〜１２、及び比較例１、２の光学補償フィルムを用いて、以下のように偏光板を作製した。

−偏光子−
厚さ８０μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを、ヨウ素濃度０．０５質量％のヨウ素水溶液中に３０℃で６０秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度４質量％濃度のホウ酸水溶液中に６０秒浸漬している間に元の長さの５倍に縦延伸した後、５０℃で４分間乾燥させて、厚さ２０μｍの偏光子を得た。
作製した光学フィルムの第二の光学異方性層が形成されていない側の表面を１．５モル／Ｌで５５℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬した後、水で十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、０．００５モル／Ｌで３５℃の希硫酸水溶液に１分間浸漬した後、水に浸漬して希硫酸水溶液を十分に洗い流し、最後に１２０℃で十分に乾燥させた。
前記のように鹸化処理を行った光学フィルムを、同じく鹸化処理を行った市販のセルロースアセテートフィルムと組合せて前記の偏光子を挟むようにポリビニルアルコール系接着剤を用いて、鹸化処理面を貼り合せることにより図２に示す層構成を有する偏光板を得た。ここで市販のセルロースアセテートフィルムとしてはフジタックＴＦ８０ＵＬ（富士フイルム（株）製）を用いた。このとき、偏光子および偏光子両側の保護膜はロール形態で作製されているため各ロールフィルムの長手方向が平行となっており連続的に貼り合わせた。従って光学フィルムロールの長手方向（フィルムの流延方向）と偏光子の吸収軸とは平行な方向となった。

＜液晶表示装置の作製＞
図３と同様の構成のＴＮモード液晶表示装置を作製した。具体的には、ＴＮモード液晶セルを使用した液晶表示装置（ＡＬ２２１６Ｗ、日本エイサー（株）製）に設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに上記の作製した偏光板を、第一の光学異方性層が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側およびバックライト側に一枚ずつ貼り付けた。このとき、観察者側の偏光板の透過軸と、バックライト側の偏光板の透過軸とが直交するように配置した。この様にして、ＴＮモード液晶表示装置を作製した。

（評価方法）
前記実施例１〜１２、及び比較例１、２の光学補償フィルムを用いた液晶表示装置について、コントラスト、視野角特性、色ずれについて、以下の方法で評価を行った。

−視野角特性−
作製した液晶表示装置について、測定機（ＥＺ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ１６０Ｄ、ＥＬＤＩＭ社製）を用いて、黒表示（Ｌ１）〜白表示（Ｌ８）まででコントラスト-視野角を測定した。コントラスト比２０：１が得られる視野角範囲を表８示す。

−色ずれ−
本発明の液晶表示装置Ａ について、色味変化の程度について、輝度、色味測定装置を用いて測定し、下記の基準で判定した。結果を表８に示す。
○ ： 色味変化が全くなく極めて良好であった。
△ ： 色味変化が部分的にやや発生するものがあった。
× ： 色味変化が顕著に現れた。

なお、配向状態の液晶性分子の傾斜角は、エリプソメーターＭ−１５０（日本分光株式会社製）を用いて、面内レターデーション（Ｒｅ）を測定し、その角度依存性から測定することができる。
また、光学異方性層の遅相軸の向きは、エリプソメーターＭ−１５０（日本分光株式会社製）を用いて測定することができる。

以上の評価方法により、実施例１〜１２、及び比較例１、２を評価した結果を表８に示す。

本発明によると、優れたコントラスト性と視野角特性を有し、色ずれのない液晶表示装置が得られるため、液晶テレビ用途の液晶表示装置、特にＴＮモードの液晶表示装置に利用することができる。

図１は、本発明の一の実施形態に係る光学補償フィルム（偏光板）の層構成の概略を示す図である。 図２は、本発明の他の実施形態に係る光学補償フィルム（偏光板）の層構成の概略を示す図である。 図３は、本発明の一の実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す図である。 図４は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す図である。

符号の説明

１ 第一の光学異方性層
２ 第二の光学異方性層
３ 配向膜
４ 支持体
５ 偏光子
６ ガラス板
７ 液晶セル
１０ａ、１０ｂ 遅相軸方向
１１ａ、１１ｂ ラビング方向
１２ 透過軸方向
１０１、１０２ 光学補償フィルム（偏光板）
２０１、２０２ 液晶表示装置

Claims (9)

1. 少なくとも、支持体と、第一の光学異方性層と、第二の光学異方性層とを有する光学補償フィルムにおいて、
   前記第一の光学異方性層は、棒状液晶性分子の長軸方向と透明支持体面との間の平均傾斜角が５゜未満の状態で配向した棒状液晶性分子を含み、
   前記第二の光学異方性層は、面内での傾斜角が厚さ方向において異なるハイブリッド配向の液晶性分子を含むことを特徴とする光学補償フィルム。
2. 第二の光学異方性層が、第一の光学異方性層の遅相軸の向きと平行な遅相軸を有する請求項１に記載の光学補償フィルム。
3. 支持体と第一の光学異方性層とが隣接するように配される請求項１から２のいずれかに記載の光学補償フィルム。
4. ハイブリッド配向の液晶性分子が、円盤状液晶性分子である請求項１から３のいずれかに記載の光学補償フィルム。
5. 円盤状液晶性分子が、３置換ベンゼンを含む請求項１から４のいずれかに記載の光学補償フィルム。
6. 支持体が、セルロースアシレートフィルムからなる請求項１から５のいずれかに記載の光学補償フィルム。
7. 支持体が、シクロオレフィンポリマーを含有する請求項１から６のいずれかに記載の光学補償フィルム。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の光学補償フィルムと、該光学補償フィルムにおける第一の光学異方性層の遅相軸の向きに対して平行な透過軸を有する偏光子を備えることを特徴とする偏光板。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の光学補償フィルム及び請求項８に記載の偏光板のいずれかを含み、液晶表示モードがＴＮモードであることを特徴とする液晶表示装置。