JP3579922B2 - 光学異方フィルム及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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【産業上の利用分野】
本発明は、重合性液晶組成物の光重合物であって、且つ部分的に光学位相差が異なることを特徴とする光学異方フィルム及びその製造方法、該光学異方フィルムを有する液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在のカラー液晶表示素子は、明るい表示を得るために消費電力が大きいバックライトを内蔵しており、その消費電力の大きさがカラー液晶表示素子を携帯用の機器に搭載するにあたっての問題となっている。これを解決するための手段として西野等は、バックライトを必要とせず、液晶と位相差フィルムの双方の複屈折性を利用してカラー表示を行う反射型カラー液晶表示素子を提案している(日経マイクロデバイス、1994年1月号99頁)。しかしながら、この方法では、その原理から配色数を増やそうとすると複数の位相差フィルムの積層が必要となるため、光透過率の低下を招き、明るい表示が得られにくいという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、配色数と透過率の兼ね合いに制限されることなく、カラー表示を可能にする光学異方フィルム及びその製造方法、該光学異方フィルムを用いた液晶表示素子を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決するための手段について鋭意検討した結果、かかる課題が、位相差フィルムとして、液晶表示素子の画素に対応する部分ごとに、光学位相差が異なる一枚の光学異方フィルムを用いることによって解決できることを見いだし本発明を提供するに到った。
【0005】
即ち、本発明は第一の発明として、重合液晶組成物の光重合物であって、且つ部分的に光学位相差が異なることを特徴とする光学異方フィルム、第2の発明として、該光学異方フィルムの製造方法、第3の発明として、該光学異方フィルムを有する液晶表示素子を提供する。
【0006】
まず第一の発明の光学異方フィルムについて詳細に説明する。本発明の光学異方フィルムは、重合液晶組成物の光重合物であって、且つ部分的に光学位相差が異なる重合層を有することを特徴とするものである。
【0007】
本発明で使用する重合性液晶組成物としては、液晶状態での光重合の際の意図しない熱重合の誘起を避け、均一な配向状態を固定するために、少なくとも2つの6員環を有する液晶性骨格を部分構造として有する環状アルコール又はフェノール又は芳香族ヒドロキシ化合物のアクリル酸又はメタクリル酸エステルである第1の単官能アクリレート又は第1の単官能メタクリレートを含有し、液晶相を示すことを特徴とする重合性液晶組成物を用いることが好ましい。このような単官能アクリレート又は単官能メタクリレートは液晶性骨格を部分構造として有する単官能アクリレート又は単官能メタクリレートとしては、例えば、一般式(I)
【0008】
【化5】
【0009】
(式中、Xは水素原子又はメチル基を表わし、6員環A、B及びCはそれぞれ独立的に、
【0010】
【化6】
【0011】
を表わし、nは0又は1の整数を表わし、mは1から4の整数を表わし、Y1及びY2はそれぞれ独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH2=CHCH2CH2−又は−CH2CH2CH=CH−を表わし、Y3は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わす。)で表わされる化合物を挙げることができる。その中でも特に、上記一般式(I)において、6員環A、B及びCはそれぞれ独立的に、
【0012】
【化7】
【0013】
を表わし、mは1又は2の整数を表わし、Y1及びY2はそれぞれ独立的に、単結合又は−C≡C−を表わし、Y3はハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜20のアルキル基又はアルコキシ基を表わす化合物が好ましい。
【0014】
このような化合物の代表的なものの例と、その相転移温度を示すが、本発明で使用することができる単官能アクリレート又は単官能メタクリレート化合物は、これらの化合物に限定されるものではない。
【0015】
【化8】
【0016】
【化9】
【0017】
(上記中、シクロヘキサン環はトランスシクロヘキサン環を表し、また相転移温度スキームのCは結晶相、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方性液体相を表わし、数字は相転移温度を表わす。)
また、本発明で使用する重合性液晶組成物には、これまでに知られている液晶性骨格を部分構造として有する第2の単官能アクリレート又は、第2の単官能メタクリレート化合物を添加してもよい。このとき、得られる重合性液晶組成物は、室温においてエナンチオトロピックなネマチック液晶相を示すことが望ましい。ここで用いることができる単官能アクリレート又は単官能メタクリレートとしては、例えば一般式(II)
【0018】
【化10】
【0019】
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表わし、pは2〜12の整数を表わし、Y4は単結合又は−COO−を表わし、Y5はシアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表わす。)で表わされる化合物を挙げることができ、具体的には以下の化合物を挙げることができる。
【0020】
【化11】
【0021】
(式中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立的に、水素原子又はメチル基を表わし、j、k及びlはそれぞれ独立的に、2〜12の整数を表わし、R4は炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表わす。)
このように、本発明で使用する重合性液晶組成物は、第1の単官能(メタ)アクリレートのみを含有しても良く、あるいは第2の単官能(メタ)アクリレートのみを含有しても良く、第1及び第2の単官能(メタ)アクリレートを併用しても良い。
【0022】
重合性組成物として第1及び第2の単官能(メタ)アクリレートを併用する場合は、第2の単官能(メタ)アクリレートの含有量は、第1の単官能(メタ)アクリレートに対して50重量%以下であることが好ましい。これは第2の単官能(メタ)アクリレートの含有量が増えるに従って、得られる光学異方フィルムの機械的強度及び耐熱性が劣る傾向があるからである。
【0023】
また、光学異方フィルム製造の際に、電場によって重合性液晶組成物の配向状態を部分的に制御する場合は、重合性液晶組成物の誘電率異方性が正であることが好ましく、誘電率の異方性Δεが0.5以上であることが特に好ましい。このような重合性液晶組成物を得るためには、シアノ基を有する第1及び第2の単官能(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。
【0024】
また、本発明で用いる重合性液晶組成物には重合性官能基を有していない液晶化合物を、重合性液晶組成物中の総量が10重量%を超えない範囲で添加してもよい。重合性官能基を有していない液晶化合物としてはネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物、コレステリック液晶化合物等の通常この技術分野で液晶と認識されるものであれば特に制限なく用いることができる。しかしながらその添加量が増えるに従い、得られる光学異方フィルムの機械的強度が低下する傾向にあるので、添加量を適宜調整する必要がある。
【0025】
また、重合性官能基を有しているが、液晶性を示さない化合物も添加することができる。このような化合物としては、通常この技術分野で高分子形成性モノマーあるいは高分子形成性オリゴマーとして認識されるものであればよいが、アクリレート化合物が特に好ましい。
【0026】
これらの液晶化合物又は重合性化合物は適宜選択して組み合わせて添加してもよいが、少なくとも得られる重合性液晶組成物の液晶性が失われないように、各成分の添加量を調整することが必要である。
【0027】
また、本発明で使用する重合性液晶組成物には、その重合反応性を向上させることを目的として、光重合開始剤や増感剤を添加してもよい。ここで、使用することができる光重合開始剤としては、例えば、公知のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類等を挙げることができる。その添加量は、重合性液晶組成物に対して10重量%以下が好ましく、5重量%以下が特に好ましい。
【0028】
また、本発明で使用する重合性液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加してもよい。ここで使用することができる安定剤としては公知のヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール等を挙げることができる。その安定剤の添加量は0.05重量%以下が好ましい。
更に、本発明で用いる重合性液晶組成物には、ねじれネマチック配向、又はコレステリック配向等の螺旋構造を導入する目的で、光学活性化合物を添加してもよい。ここで使用することができる光学活性化合物は、それ自体が液晶性を示す必要はなく、また重合性官能基を有していても、有していなくてもよい。またそのねじれの向きは使用する目的によって適宜選択することができる。そのような光学活性化合物としては、例えば、光学活性基としてコレステリル基を有するペラルゴン酸コレステロール、ステアリン酸コレステロール、光学活性基として2−メチルブチル基を有する「CB−15」、「C−15」(以上BDH社製)、「S−1082」(メルク社製)、「CM−19」、「CM−20」、「CM」(以上チッソ社製)、光学活性基として1−メチルヘプチル基を有する「S−811」(メルク社製)、「CM−21」、「CM−22」(以上チッソ社製)を挙げることができる。
【0029】
また、本発明の光学異方フィルムの光学位相差(リタデーション)は画素に対応する部分によって各々異なる値をとるが、その値は0〜1.8ミクロンの範囲にあるのが好ましく、更に好ましくは0〜1.2ミクロンの範囲である。均一なリタデーションをとる画素に対応する部分の形と大きさは、全く自由に設定することができ、一辺が60ミクロン程度の四辺形の微小な画素から大きさが数十センチ程度の円、三角、絵柄等のパターンまでその用途に応じて適宜選択するのが好ましい。
【0030】
本発明の光学異方フィルムにおける重合層の厚さは、0.1〜100ミクロンの範囲が好ましく、特に0.5〜50ミクロンの範囲が好ましい。また、本発明の光学異方フィルムは前述のような重合層単独であってもよく、この重合層が透明性基板上に担持されたもの、あるいは2枚の透明性基板間に挟持されたものであってもよい。また、重合層を第3の透明性基板へ転写したものも同様に使用することができる。
【0031】
また、本発明の光学異方フィルムの表面を保護する目的で、熱硬化性もしくは光硬化性の樹脂を用いて光学異方フィルムの表面に保護層を形成してもよい。
更に、本発明の光学異方フィルム表面に、ITO等の透明電極を形成することにより、この光学異方フィルムを液晶セルの構成部品として用いることができる。この場合には、ITO電極形成時の熱等による光学異方フィルムの損傷を避けるため、光学異方フィルム表面に耐熱性を有する熱硬化性もしくは光硬化性の樹脂の保護層を形成するのが好ましい。
【0032】
次に、第2の発明である該光学異方フィルムの製造方法について詳細に説明する。本発明の光学異方フィルムは、液晶表示素子の画素に対応する部分ごとに印加電圧を制御して重合性液晶組成物の配向状態を変化させ、この状態で重合性液晶組成物に紫外線や電子線等のエネルギー線を照射することにより、配向状態を固定することによって製造することができる。このような製造方法として、本発明は特に以下の3つの製造方法を提供する。
(製造方法1)
(1)電極層を有する配向処理された第1の透明性基板と、電極層を有する配向処理された第2の基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程、
(2)前記2枚の基板間に画素ごとに印加電圧を制御しながら、第1の透明性基板の側から光を照射する第2工程、及び
(3)第1の透明性基板及び第2の基板を剥離する第3工程
(製造方法2)
(1)電極層を有する配向処理された第1の透明性基板と、電極層を有する配向処理された第2の基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程
(2)前記2枚の基板間に画素ごとに印加電圧を制御しながら、第1の透明性基板の側から光を照射する第2工程、及び
(3)第2の基板を剥離する第3工程
(製造方法3)
(1)電極層を有する配向処理された2枚の透明性基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程
(2)前記2枚の基板間に画素ごとに印加電圧を制御しながら、光を照射する第2工程
を有する光学異方フィルムの製造方法を提供する。
【0033】
また、上記の本発明製造方法の他に、電圧印加により異なる配向状態を得る方法として、電極層を有する配向処理された2枚の基板間に、重合性液晶組成物を挟持させた後、この基板上面に所望の画素に対応する部分にのみエネルギー線が透過するマスクをかぶせ、所定の電圧を印加しながらエネルギー線を照射し、所定の電圧による配向状態を固定化させた後、更に、マスクを外して、エネルギー線が未照射の部分についても同様にして、画素に対応する部分によって変化させた電圧を印加しながらエネルギー線を照射することにより、所定の電圧により異なる配向状態が固定化された光学異方フィルムを製造する方法もある。
【0034】
本発明の光学異方フィルムの製造方法について、更に詳細に説明する。
本発明は、(製造方法1)及び(製造方法2)においては、電極層を有する配向処理された第1の透明性基板と、電極層を有する配向処理された第2の基板を、(製造方法3)においては電極層を有する配向処理された2枚の透明性基板を電圧印加可能なように配置し、この2枚の基板間に前述の重合性液晶組成物を介在させる。
【0035】
この時使用する透明性基板としては、電極層を有する基板が必要である。具体的な例を挙げると、ITO付きガラス基板、ITO付きプラスチック基板等を挙げることができる。また、これらの基板には配向処理をするのが好ましい。配向処理としては、例えば、基板表面を布等でこするラビング処理あるいはSiO2の斜方蒸着法等を挙げることができる。特にラビング処理法は、その簡便性から好ましい。基板表面を布等でラビングすることによって適当な配向性を得られないときは、公知の方法に従ってポリイミド薄膜又はポリビニルアルコール薄膜等の有機薄膜を基板表面に形成し、これを布等でラビングしてもよい。
【0036】
次いで、2枚の基板の画素ごとに印加電圧を制御しながら、透明性基板の側から光を照射する。電極層間に電圧を印加する手段としては、通常の液晶表示素子に使用されるスタティック駆動又は時分割駆動法が使用でき、好ましい印加電圧は重合性液晶組成物の誘電率異方性や基板間の距離によって適宜調整されるが、0.5V以上の交流電圧が好ましい。
【0037】
他に、液晶表示素子の画素に対応する部分ごとに重合性液晶組成物の配向状態を変化させる方法としては、2枚の基板間に重合性液晶組成物を挟持させた後、この基板上面に所望の画素に対応する部分にのみエネルギー線を透過するマスクをかぶせ、重合性液晶組成物を任意の方向と強さをもつ磁場で配向させながらエネルギー線を照射し、磁場による配向状態を固定化させ、更にエネルギー線が未照射の部分も同様にして、磁場の強さと方向を変化させながらエネルギー線を照射させることにより、画素に対応する部分により異なる配向状態が固定化された光学異方フィルムを製造することができる。
【0038】
また、磁場の印加によって重合性液晶組成物の配向を固定化する場合には、基板に電極層を設ける必要はなく、基板として有機材料、無機材料を問わずに用いることができる。具体的な例を挙げると有機材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリアリレート、ポリスルホン、セルロース、ポリエーテルエーテルケトン、また無機材料としては例えば、シリコン、ガラス等を挙げることができる。
【0039】
更に、電場や磁場などの外場を印加していない部分での重合性液晶組成物の配向構造は、基板の配向処理と重合性液晶組成物中の光学活性化合物の濃度に依存するが、その配向構造は、光学異方フィルムの用途によって適当な配向状態を選ぶのが好ましく、具体的には以下の配向構造を挙げることができる。
【0040】
ねじれ角が90度以下のねじれネマチック配向は、例えばラビングした2枚の基板を、それぞれのラビング方向が所望のねじれ角をなすように一定の間隔をもって対向させて配置し、この間に重合性液晶組成物を挟持させることによって得ることができる。
【0041】
カイラルネマチック配向又はコレステリック配向は、例えば水平配向が得られる2枚の基板を一定の間隔をもって対向させ、この間に螺旋ピッチ(P)を調整した重合性液晶組成物を挟持させることによって得ることができる。また水平配向が得られる1枚の基板上に螺旋ピッチ(P)を調整した重合性液晶組成物を一定の厚さで担持させることによっても得ることができる。
【0042】
また、上記のように、重合性液晶組成物中に光学活性化合物を含有しない場合、光学異方フィルムの配向状態は基板の配向処理に依存するが、その配向構造は、光学異方フィルムの用途によって適当な配向状態を選ぶのが好ましく、具体的には以下の配向構造を挙げることができる。
【0043】
ホメオトロピック配向は、例えば垂直配向が得られる2枚の基板を一定の間隔をもって対向させ、この間に重合性液晶組成物を挟持させることによって得ることができる。
【0044】
ホモジニアス配向は、例えばラビングした2枚の基板を、それぞれのラビング方向が0又は180度の角度をなすように一定の間隔をもって対向させて配置し、この間に重合性液晶組成物を挟持させることによって得ることができる。
【0045】
重合性液晶組成物層の厚さ方向に垂直配向から水平配向まで連続的に変化するハイブリッド配向は、例えばラビングした基板と垂直配向が得られる基板を一定の間隔をもって対向させ、この間に重合性液晶組成物を挟持させることによって得ることができる。
【0046】
以上のように電場や磁場などの外場による配向と基板の配向処理との組み合わせによって、部分的に重合性液晶組成物の配向状態を変化させることができる。光重合は紫外線又は電子線等のエネルギー線を、前述の2枚の基板間に担持された重合性液晶組成物に照射することによって行うことが好ましく、従って、少なくとも照射面側の基板は、適当な透明性が与えられていなければならない。重合の際の温度は、重合性液晶組成物の液晶状態が保持される温度でなければならないが、意図しない熱重合の誘起を避ける意味から室温に近い温度で重合させることが好ましい。
【0047】
以上のようなことから、2枚の基板の間に重合性液晶組成物を挟持させて光重合を行う場合は、少なくとも照射面側の基板には適当な透明性が与えられていなければならない。
【0048】
次いで、使用目的に応じて、前述のように製造の際に使用した基板を1枚あるいは2枚とも剥離する。
このとき、基板を容易に剥離するためには、基板に良好な剥離性を付与するために、あらかじめ、基板表面に有機材料の薄膜等を形成することが好ましい。このような有機材料として、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素化ポリマーやポリビニルアルコールと1,8−オクタンジオール等のジオール化合物との混合物、及びレシチン等を挙げることができる。
【0049】
以上のような製造方法により、部分的に異なる配向構造が固定された重合層を有する本発明の光学異方フィルムを得ることができる。
次に第3の発明である液晶表示素子について詳しく説明する。本発明の液晶表示素子は第一の発明である光学異方フィルムを有することを特徴とする。本発明の液晶表示素子に用いることができる光学異方フィルムとしては、製造の際に用いた2枚の透明性基板間に重合層が挟持された状態、1枚の透明性基板上に重合体が担持された重合層のみの状態、又は少なくとも1枚の基板を剥離した後に第3の透明性基板へ重合層を転写した状態のものをあげることができる。また、本発明の液晶表示素子としては、ツイステッドネマチック型、スーパーツイステッドネマチック型、相転移型、ゲストホスト型、強誘電液晶表示素子を用いることができ、高分子分散型の調光層を有する液晶表示素子、例えばNCAP、PDLCも用いることができる。また、調光層として透明性固体物質の三次元網目状構造を有することを特徴とするポリマーネットワーク型液晶表示素子(PN−LCD)は駆動電圧も低く好適に用いることができる。これらの液晶表示素子の駆動方法は、液晶表示素子の種類によって適宜選択するのが好ましいが、ツイステッドネマチック型や高分子分散型はTFT(薄膜トランジスタ)方式のようなアクティブ素子を用いて駆動するのが表示容量の点から好ましい。
【0050】
本発明の液晶表示素子の構造を以下に述べる。
本発明の液晶表示素子は、前述のような光学異方フィルムを有するものであり、この光学異方フィルムは通常、偏光板と液晶セルの間に配置するが、前述のような電極層を有する光学異方フィルムは、液晶セル内に配置して用いることができる。
【0051】
本発明の液晶表示素子においては、2枚の偏光板のうち、1枚を反射板に置き換えることもでき、反射板を用いる場合には、液晶表示素子の一方の電極面に反射板としての機能も兼ね合わせるようにすると、液晶表示素子の視差が改善されるために好ましい。
【0052】
また、偏光板の偏光軸と本発明の光学異方フィルムの光軸のなす角度は、構成する液晶表示素子によって適宜調整されるが、一般に45度の角度をなすように配置するのが好ましい。また、2枚の偏光板を用いる場合には、その2枚の偏光板の偏光軸は互いに平行か直交するように配置するのがコントラストの点から好ましい。
【0053】
また、本発明の液晶表示素子には、光学位相差に基づく発色の色純度を向上させるため、通常用いられているマイクロカラーフィルターを付加して用いても良い。
【0054】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
式(a)
【0055】
【化12】
【0056】
の化合物47.5重量部及び式(d)
【0057】
【化13】
【0058】
の化合物47.5重量部及び式(g)
【0059】
【化14】
【0060】
の化合物5重量部からなる重合性液晶組成物(A)を調整した。得られた組成物は室温(25℃)でエナンチオトロピックなネマチック相をしめし、ネマチック相から等方性液体相への転移温度は52℃であった。また25℃におけるne(異常光屈折率)は1.67、no(常光屈折率)は1.51、誘電率の異方性は+0.7であった。重合性液晶組成物(A)99重量部に光重合開始剤「IRG−651」(チバガイギー社製)1重量部からなる重合性液晶組成物(B)を得た。次に3.0gのポリビニルアルコール(重合度約500)と3.0gの1,8−オクタンジオールを水100gとエタノール100gからなる混合溶媒に溶解させて液晶配向処理剤用組成物の溶液を作製した。この溶液を、第1図に示すような大きさ25mm×30mm、ITO透明電極層として電極層(A)、(B)、(C)を有するガラス基板(i)にスピンコートした。このスピンコートで溶媒はほとんど乾燥した。この時のガラス基板上には1,8−オクタンジオールの析出がみられ、均一な膜が得られていなかった。次に、このガラス基板を110℃で5分間加熱した後に室温まで冷却し、1,8−オクタンジオールの析出のない均一な膜を得た。これを第1図に示してある方向にラビング処理して、配向処理されたガラス基板(i−R)を作製した。
【0061】
次に第2図に示すようにガラス基板(i)と同じ大きさで且つ基板全面にITO透明電極層を有するガラス基板(ii)上に、ポリイミド配向処理剤「AL−1254」(日本合成ゴム社製)をスピンコートした。この基板を180℃で80分間保ち、基板上にポリイミド膜を形成した。このポリイミド膜を第2図に示してある方向にラビング処理して、配向処理されたガラス基板(ii−R)を作製した。ガラス基板(i−R)とガラス基板(ii−R)をラビング処理した面を対向させ、この間に重合性液晶組成物(B)を挟持させた。この時のガラス基板間の間隔は9ミクロンに、互いのラビング方向のなす角度は180度になるように設定した。2枚のガラス基板間に挟持された重合性液晶組成物を、2枚の直交する偏光板の間において観察したところ、均一な1軸配向(ホモジニアス配向)が得られていることが確かめられた。次に、ガラス基板(i−R)の電極層(A)と対向電極間に4.1Vrms、電極層(B)と対向電極間に2.9Vrms、電極層(C)と対向電極間に3.3Vrmsの周波数1KHzの正弦波を印加した。この重合性液晶組成物に電圧を印加した状態で、室温において紫外線ランプ(UVP社製、UVGL−25)を用いて、160mJ/cm2の光量の紫外線を照射して、重合性液晶組成物を光重合させて2枚のガラス基板に挟持された光学異方フィルムを得た。これを150℃に5分間保った後、室温において冷却した。室温まで冷却後、光学異方フィルムからガラス基板(i−R)を剥離して、ガラス基板(ii−R)に担持された光学異方フィルムを得た。この光学異方フィルムを、光学異方フィルムの光軸(ラビング方向)と偏光板の偏光軸とのなす角度が45度になるように、2枚の直交する偏光板の間において干渉色を観察したところ、第3図に示すような結果を得た。電極層(A)に接していた部分の干渉色は赤、電極層(B)に接していた部分の干渉色は緑、電極層(C)に接していた部分の干渉色は青、その他の部分は黄緑色と、1枚の光学異方フィルムの部分的に異なる電極層に均一な干渉色を呈した。従って、各画素に対応して部分的に光学位相差が異なる光学異方フィルムが得られたのは明かである。またこの光学異方フィルムを150℃の温度に保っても、均一な干渉色は変化せず耐熱性も何等問題なかった。
(実施例2)
第4図に示すような大きさ25mm×30mm、ITO透明電極層として電極層(A’)、(B’)、(C’)を有するガラス基板(iii)にポリイミド配向処理剤「AL−1254」をスピンコートした。この基板を180℃で80分間保ちガラス基板上にポリイミド膜を形成した。このポリイミド膜を第4図に示してある方向にラビング処理して、配向処理されたガラス基板(iii−R)を作製した。次に、第5図に示すように、ガラス基板(iii)と同じ大きさで且つ基板全面にITO透明電極層を有するガラス基板(iv)上にポリイミド配向処理剤「AL−1254」をスピンコートした。この基板を180℃で80分間保ち、ガラス基板上にポリイミド膜を形成した。このポリイミド膜を第5図に示してある方向にラビング処理して、配向処理されたガラス基板(iv−R)を作製した。ガラス基板(iii−R)とガラス基板(iv−R)をラビング処理した面を対向させ、この間に屈折率の異方性が0.189、誘電率の異方性が7.2のネマチック液晶組成物「PN−019」(ロディック社製)を挟持させた。このときのガラス基板間の間隔は5.3ミクロンに、互いのラビング方向のなす角度は90度になるように設定し、ツイステッドネマチック液晶セルを作製した。このツイステッドネマチック液晶セルに実施例1で作製した光学異方フィルムを重ね、これを偏光軸が互いに平行な2枚の偏光フィルムの間に配置した。このとき2枚の偏光フィルムの偏光軸は、光学異方フィルムの光軸(ラビング方向)に対して45度の角度をなすようにした。またツイステッドネマチック液晶セルを構成する2枚の基板のそれぞれのラビング方向は偏光フィルムの偏光軸に対して平行又は直角になるようにし、液晶セルの電極層(A’)の部分に光学異方フィルムの干渉色が赤の部分が重なり、液晶セルの電極層(B’)の部分に光学異方フィルムの干渉色が緑の部分が重なり、液晶セルの電極層(C’)の部分に光学異方フィルムの干渉色が青の部分が重なるように液晶セルと光学異方異方フィルムを重ね合わせた。このようにして作製した液晶表示素子は、電圧が無印加時には、電極層(A’)の部分が赤、電極層(B’)の部分が緑、電極層(C’)の部分が青色の鮮やかな発色が得られた。また電圧の印加によって電極層(A’)の部分は緑、電極層(B’)の部分は赤、電極層(C’)の部分は黄色の鮮やかな発色が得られた。
(実施例3)
実施例2で使用したネマチック液晶組成物「PN−019」80重量部、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルギリコールジアクリレート「HX−220」(日本化薬株式会社製)13.6重量部、ラウリルアクリレート「L−A」(共栄社油脂化学工業株式会社製)6重量部、光重合開始剤「IRG−651」(チバガイギー社製)0.4重量部からなる重合性組成物(C)を調製した。次に、第6図に示すような大きさ25mm×30mm、ITO透明電極層として電極層(A’’)、(B’’)、(C’’)を有するガラス基板(v)と、第7図に示すようにガラス基板(v)と同じ大きさで且つ基板全面にITO透明電極層を有するガラス基板(vi)を用意し、ガラス基板(v)及びガラス基板(vi)の電極層面を対向させ、この間に調製した重合性組成物(C)を挟持させた。このときのガラス基板間の間隔は12ミクロンになるように設定した。この2枚の基板に挟持された重合性組成物に80Wのメタルハライドランプを用いて500mJ/cm2に相当するエネルギーの紫外線を照射することによって重合性組成物を重合させ、2枚の基板の間に透明性固体物質及び液晶材料からなる調光層を有する液晶セルを作製した。この液晶セルに実施例1で作製した光学異方フィルムを重ね、これを偏光軸が互いに直交する2枚の偏光フィルムの間に配置した。このとき光学異方フィルムの光軸(ラビング方向)は偏光フィルムの偏光軸に対して45度の角度をなすようにした。また液晶セルの電極層(A”)の部分に光学異方フィルムの干渉色が赤の部分が重なり、且つ液晶セルの電極層(B”)の部分に光学異方フィルムの干渉色が緑の部分が重なり、且つ液晶セルの電極層(C”)の部分に光学異方フィルムの干渉色が青の部分が重なるように液晶セルと光学異方異方フィルムを重ね合わせた。このようにして作製した液晶表示素子は、電圧が無印加時には、電極層(A”)、(B”)、(C”)の部分が白濁(白)の表示が得られた。また電圧の印加によって電極層(A”)の部分は赤、電極層(B”)の部分は緑、電極層(C”)の部分は青色の鮮やかな発色が得られた。
【0062】
【発明の効果】
本発明の光学異方フィルムは、その光学位相差に基づき偏光フィルムとの組み合わせにより発色し、液晶表示素子用カラーフィルターとして用いることができる。また各画素に対応して光学位相差が異なるため、位相差フィルムを積層することなく配色数を増やすことができる。またこの光学異方フィルムを用いた液晶表示素子は、発色が光学位相差に基づいた偏光フィルムとの組み合わせによるため、色素等の吸収を利用して発色する液晶表示素子と比較して、光透過率の低下が小さく、明るい表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で使用したガラス基板(i)を示した図である。
【図2】実施例1で使用したガラス基板(ii)を示した図である。
【図3】実施例1における本発明の液晶表示素子用カラーフィルターの観察結果を示した図である。
【図4】実施例2で使用したガラス基板(iii)を示した図である。
【図5】実施例2で使用したガラス基板(iv)を示した図である。
【図6】実施例3で使用したガラス基板(v)を示した図である。
【図7】実施例3で使用したガラス基板(vi)を示した図である。
Claims (3)
- (1)電極層を有する配向処理された第1の透明性基板と、電極層を有する配向処理された第2の基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程、
(2)前記2枚の基板の画素ごとに印加電圧を制御しながら、第1の透明性基板の側から光を照射する第2工程、及び
(3)第1の透明性基板及び第2の基板を剥離する第3工程
を有する光学異方フィルムの製造方法。 - (1)電極層を有する配向処理された第1の透明性基板と、電極層を有する配向処理された第2の基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程
(2)前記2枚の基板の画素ごとに印加電圧を制御しながら、第1の透明性基板の側から光を照射する第2工程、及び
(3)第2の基板を剥離する第3工程
を有する光学異方フィルムの製造方法。 - (1)電極層を有する配向処理された2枚の透明性基板の間に重合性液晶組成物を介在させる第1工程
(2)前記2枚の基板の画素ごとに印加電圧を制御しながら、光を照射する第2工程
を有する光学異方フィルムの製造方法。
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