JP3987254B2

JP3987254B2 - Backlight device for liquid crystal display

Info

Publication number: JP3987254B2
Application number: JP34286399A
Authority: JP
Inventors: 光芳市橋; 憲河田; 公平荒川
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001159758A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、反射板、光源、コレステリック液晶層、そしてλ／４板がこの順に配置されている液晶ディスプレイ用バックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイについては、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードが提案されている。いずれの液晶ディスプレイも、基本的には液晶セルと偏光素子とが必須の構成要素である。偏光素子を通過した直線偏光に対して、液晶セル内の（電圧の印加時と無印加時で異なる配向状態にある）棒状液晶性分子が光学的に機能することによって、画像が表示される。
偏光素子は、偏光軸（透過軸）方向と合致する直線偏光成分を透過し、偏光軸方向と直交する方向の直線偏光成分を吸収する機能を有する。そのため、光源からの光量の半分しか、画像表示に利用できない。
【０００３】
液晶ディスプレイには、小型、軽量、低消費電力との特徴があるため、光源を大型化して光量を増加させることは困難である。そこで、光源からの光量の全てを画像表示に利用する液晶ディスプレイ用バックライト装置が提案されている（特開平８−１４６４１６号、同８−２７１７３１号、同１０−３１９２３５号および特表平１０−５１３５７８号の各公報記載）。
これまでに提案された液晶ディスプレイ用バックライト装置は、反射板、光源、コレステリック液晶層およびλ／４板からなり、コレステリック液晶の選択反射を利用して、光源からの光量の全てを画像表示に利用する。従って、このバックライト装置においては、コレステリック液晶層の性能が非常に重要である。上記各公報の記載の大部分は、コレステリック液晶層の改良に関する内容である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
反射板、光源、コレステリック液晶層およびλ／４板からなる液晶ディスプレイ用バックライト装置では、コレステリック液晶層に加えて、λ／４板の性能も非常に重要である。従来のλ／４板は、「λ／４板」と称していても、ある特定波長でλ／４を達成しているものが大部分であった。λ／４を達成できる波長領域が狭いと、光源からの光量の全てを画像表示に利用することができない。
特開平５−２７１１８号、同５−２７１１９号、同１０−６８８１６号、同１０−９０５２１号の各公報に、二枚のポリマーフイルムを積層して広い波長領域で（広帯域）λ／４を達成できる位相差板が開示されている。しかし、二枚のポリマーフイルムを積層すると、λ／４板が厚くなり、液晶ディスプレイの薄型との長所が低下する。
本発明の目的は、光源からの光量のほとんどを画像表示に利用することができ、厚みが薄い液晶ディスプレイ用バックライト装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記（１）〜（３）の液晶ディスプレイ用バックライト装置により達成された。
（１）反射板、光源、コレステリック液晶層、そしてλ／４板がこの順に配置されている液晶ディスプレイ用バックライト装置であって、λ／４板が、光学異方性層Ａと光学異方性層Ｂとからなり、光学異方性層ＡおよびＢの一方が平均傾斜角が５０乃至９０度の範囲内であるディスコティック液晶性分子から形成された層であり、他方がポリマーフイルムであり、そして、波長４８０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍで測定したレターデーション値／波長の値がいずれも０．２乃至０．３の範囲内にある広帯域λ／４板であることを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。
（２）反射板、光源、コレステリック液晶層、そしてλ／４板がこの順に配置されている液晶ディスプレイ用バックライト装置であって、λ／４板が、光学異方性層Ａと光学異方性層Ｂとからなり、光学異方性層ＡおよびＢの一方が平均傾斜角が５０乃至９０度の範囲内であるディスコティック液晶性分子から形成された層であり、他方が平均傾斜角が０乃至４０度の範囲内である棒状液晶性分子から形成された層であり、そして、波長４８０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍで測定したレターデーション値／波長の値がいずれも０．２乃至０．３の範囲内にある広帯域λ／４板であることを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。
（３）λ／４板の厚さが、５００ｎｍ乃至２０μｍである（１）または（２）に記載の液晶ディスプレイ用バックライト装置。
【０００６】
【発明の効果】
本発明者の研究の結果、二つの光学異方性層ＡおよびＢを用い、ＡおよびＢの少なくとも一方を液晶性分子から形成することにより、液晶ディスプレイ用バックライト装置に適した広帯域λ／４板が得られることが判明した。二つの光学異方性層ＡおよびＢを用いることで、広い波長領域でλ／４板を達成できる。広帯域λ／４板を液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いると、広い波長領域で光源からの光量の全てを画像表示に利用することができことができる。
二つの光学異方性層ＡおよびＢの少なくとも一方をを液晶性分子から形成すると、二枚のポリマーフイルムを積層する場合よりも薄いλ／４板が得られる。これにより、液晶ディスプレイへの使用に適する、軽量で薄型のバックライト装置が得られた。
また、光学異方性層を液晶性分子から形成すると、光学的性質を容易に調節できる。液晶性分子を含む光学異方性層の光学的向きは、液晶性分子のラビング方向によって容易に調節できる。よって、従来の技術のようにフイルムをカットしてチップにする必要がない。
以上のように本発明によれば、光源からの光量の全てを画像表示に利用することができ、厚みが薄い液晶ディスプレイ用バックライト装置が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［λ／４板の光学的性質］
液晶ディスプレイ用バックライト装置に使用するλ／４板は、広い波長領域でλ／４板として機能する。具体的には、波長４８０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）／波長（λ）の値が、いずれも０．２乃至０．３の範囲内であることを意味する。レターデーション値／波長の値は、０．２１乃至０．２９の範囲内であることが好ましく、０．２２乃至０．２８の範囲内であることがより好ましく、０．２３乃至０．２７の範囲内であることがさらに好ましく、０．２４乃至０．２６の範囲内であることが最も好ましい。
レターデーション値（Ｒｅ）は、光学異方性層の法線方向から入射した光に対する面内のレターデーション値を意味する。具体的には、下記式により定義される値である。
レターデーション値（Ｒｅ）＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
式中、ｎｘおよびｎｙは光学異方性層の面内の主屈折率であり、そしてｄは光学異方性層の厚み（ｎｍ）である。
【０００８】
二つの光学異方性層ＡおよびＢが積層されている広帯域λ／４板は、二種類の態様に分類できる。
第１の態様では、光学異方性層Ａの面内の遅相軸と光学異方性層Ｂの面内の遅相軸との角度を、７５゜乃至１０５゜に設定する。遅相軸間の角度は、８０゜乃至１００゜であることが好ましく、８５゜乃至９５゜であることがさらに好ましく、８７゜乃至９３゜であることが最も好ましい。
なお、本明細書において「遅相軸」とは、屈折率が最大となる方向を意味する。また、遅相軸間の角度は、同一平面に投影した二つの遅相軸間の角度を意味する。
第１の態様において、光学異方性層ＡおよびＢが、下記式（１）を満足するレターデーション値を有することが好ましい。
（１）Ｒｅ５５０Ａ＜Ｒｅ５５０Ｂ
（２）Ｒｅ４８０Ｂ／Ｒｅ５５０Ｂ＜Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ
式中、Ｒｅ４８０ＡおよびＲｅ５５０Ａは、それぞれ波長４８０ｎｍおよび波長５５０ｎｍで測定した光学異方性層Ａのレターデーション値であり；そして、Ｒｅ４８０ＢおよびＲｅ５５０Ｂは、それぞれ波長４８０ｎｍおよび波長５５０ｎｍで測定した光学異方性層Ｂのレターデーション値である。
【０００９】
Ｒｅ５５０ＡおよびＲｅ５５０Ｂの値は、下記式（１ａ）を満足することが好ましく、下記式（１ｂ）を満足することがより好ましく、下記式（１ｃ）を満足することがさらに好ましく、下記式（１ｄ）を満足することがさらにまた好ましく、下記式（１ｅ）を満足することが最も好ましい。
（１ａ）１００ｎｍ＜Ｒｅ５５０Ｂ−Ｒｅ５５０Ａ＜１８０ｎｍ
（１ｂ）１２０ｎｍ＜Ｒｅ５５０Ｂ−Ｒｅ５５０Ａ＜１６０ｎｍ
（１ｃ）１２５ｎｍ＜Ｒｅ５５０Ｂ−Ｒｅ５５０Ａ＜１５０ｎｍ
（１ｄ）１３０ｎｍ＜Ｒｅ５５０Ｂ−Ｒｅ５５０Ａ＜１４５ｎｍ
（１ｅ）１３５ｎｍ＜Ｒｅ５５０Ｂ−Ｒｅ５５０Ａ＜１４０ｎｍ
Ｒｅ４８０Ａ、Ｒｅ５５０Ａ、Ｒｅ４８０ＢおよびＲｅ５５０Ｂの値は、下記式（２ａ）を満足することが好ましく、下記式（２ｂ）を満足することがさらに好ましい。
（２ａ）Ｒｅ４５０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ−Ｒｅ４５０Ｂ／Ｒｅ５５０Ｂ＞０．０８
（２ｂ）Ｒｅ４５０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ−Ｒｅ４５０Ｂ／Ｒｅ５５０Ｂ＞０．１０
【００１０】
Ｒｅ４８０ＡおよびＲｅ５５０Ａの値は、下記式（３ａ）を満足することが好ましく、下記式（３ｂ）を満足することがさらに好ましく、下記式（３ｃ）を満足することが最も好ましい。
（３ａ）１．３０＜Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ
（３ｂ）１．４５＜Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ
（３ｃ）１．６０＜Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ
Ｒｅ４８０ＢおよびＲｅ５５０Ｂの値は、下記式（４ａ）を満足することが好ましく、下記式（４ｂ）を満足することがさらに好ましく、下記式（４ｃ）を満足することが最も好ましい。
（４ａ）Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ＜１．２０
（４ｂ）Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ＜１．１５
（４ｃ）Ｒｅ４８０Ａ／Ｒｅ５５０Ａ＜１．１０
【００１１】
第１の態様のλ／４板は、さらに透明支持体を有していてもよい。透明支持体が長尺状の（長手方向を有する）場合、長手方向と光学異方性層Ａの遅相軸との角度は、４０゜乃至５０゜に設定し、長手方向と光学異方性層Ｂの遅相軸との角度も４０゜乃至５０゜に設定することが好ましい。長手方向と光学異方性層ＡまたはＢの遅相軸との角度は、４１゜乃至４９゜であることが好ましく、４２゜乃至４８゜であることがさらに好ましく、４３゜乃至４７゜であることがさらにまた好ましく、４４゜乃至４６゜であることが最も好ましい。
なお、長尺状の透明支持体とは、一般にロール状または長方形のシート状である。ロール状の透明支持体では、長手方向は巻き取り方向に相当する。長方形の透明支持体では、長手方向は長方形の長辺の方向に相当する。
【００１２】
第２の態様では、光学異方性層Ａの面内の遅相軸と光学異方性層Ｂの面内の遅相軸との角度を、５０゜乃至７０゜に設定する。遅相軸間の角度は、５２゜乃至６８゜であることが好ましく、５４゜乃至６６゜であることがさらに好ましく、５５゜乃至６５゜であることがさらにまた好ましく、５６゜乃至６４゜であることが最も好ましい。
第２の態様において、波長５５０ｎｍで測定した光学異方性層Ａのレターデーション値は、１５０乃至３５０ｎｍであることが好ましく、２１０乃至３００ｎｍであることがより好ましく、２２０乃至２９６ｎｍであることがさらに好ましく、２３０乃至２９２ｎｍであることがさらにまた好ましく、２４０乃至２８８ｎｍであることがさらにより好ましく、２５０乃至２８４ｎｍであることが最も好ましい。
第２の態様において、波長５５０ｎｍで測定した光学異方性層Ｂのレターデーション値は、６０乃至１７０ｎｍであることが好ましく、１１５乃至１５０ｎｍであることがより好ましく、１１８乃至１４８ｎｍであることがさらに好ましく、１２１乃至１４６ｎｍであることがさらにまた好ましく、１２２乃至１４４ｎｍであることがさらにより好ましく、１２５乃至１４２ｎｍであることが最も好ましい。
光学異方性層Ａを液晶性分子から形成する場合、光学異方性層Ａににツイスト構造を導入してもよい。ツイスト角は３乃至４５゜であることが好ましい。
【００１３】
第２の態様のλ／４板は、さらに透明支持体を有していてもよい。透明支持体が長尺状の（長手方向を有する）場合、長手方向と光学異方性層ＡまたはＢの一方の遅相軸との角度を６０゜乃至８０゜に設定し、長手方向と光学異方性層ＡまたはＢの他方の遅相軸との角度を１０゜乃至３０゜に設定することが好ましい。長手方向と光学異方性層ＡまたはＢの一方の遅相軸との角度は、６４゜乃至７９゜であることが好ましく、６８゜乃至７８゜であることがさらに好ましく、７２゜乃至７７゜であることがさらにまた好ましく、７４゜乃至７６゜であることが最も好ましい。長手方向と光学異方性層ＡまたはＢの他方の遅相軸との角度は、１１゜乃至２６゜であることが好ましく、１２゜乃至２２゜であることがさらに好ましく、１３゜乃至１８゜であることがさらにまた好ましく、１４゜乃至１６゜であることが最も好ましい。
長尺状の透明支持体とその長手方向については、第１の態様で説明した通りである。
【００１４】
［液晶ディスプレイ用バックライト装置の構成］
図１は、液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いるλ／４板の代表的な態様を示す模式図である。
図１に示すλ／４板は、光学的性質としては前述した第２の態様に属する。このλ／４板は、ポリマーフイルムからなる光学異方性層Ａ（Ａ）およびディスコティック液晶性分子から形成された光学異方性層Ｂ（Ｂ）を積層した構成を有する。光学異方性層Ａの遅相軸（ａ）と光学異方性層Ｂの遅相軸（ｂ）との同一面内での角度（θ）は、６０゜である。
光学異方性層Ａは、ポリマーフイルムからなる。ポリマーフイルムの延伸方向（または直交する方向）が、光学異方性層Ａの遅相軸（ａ）に相当する。
光学異方性層Ｂは、ディスコティック液晶性分子（ｄ）を含む。ディスコティック液晶性分子（ｄ）は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子（ｄ）の円盤面の方向が、光学異方性層Ａの遅相軸（ａ）に相当する。
【００１５】
図２は、液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いるλ／４板の別の代表的な態様を示す模式図である。
図２に示すλ／４板も、光学的性質としては前述した第２の態様に属する。このλ／４板は、ディスコティック液晶性分子から形成された光学異方性層Ａ（Ａ）および棒状液晶性分子から形成された光学異方性層Ｂ（Ｂ）を積層した構成を有する。光学異方性層Ａの遅相軸（ａ）と光学異方性層Ｂの遅相軸（ｂ）との同一面内での角度（θ）は、６０゜である。
光学異方性層Ａは、ディスコティック液晶性分子（ｄ）を含む。ディスコティック液晶性分子（ｄ）は垂直に配向している。ディスコティック液晶性分子（ｄ）の円盤面の方向が、光学異方性層Ａの遅相軸（ａ）に相当する。
光学異方性層Ｂは、棒状液晶性分子（ｒ）を含む。棒状液晶性分子（ｒ）は水平に配向している。棒状液晶性分子（ｒ）の長軸方向が、光学異方性層Ｂの遅相軸（ｂ）に相当する。
【００１６】
図３は、液晶ディスプレイ用バックライト装置の機能を示す断面模式図である。
図３に示すように、液晶ディスプレイ用バックライト装置は、反射板（ＲＰ）、光源（ＬＳ）、コレステリック液晶層（Ｃｈ）、そしてλ／４板（λ／４）がこの順に配置されている。
反射板（ＲＰ）は、通常の（鏡と同様の）反射機能を有する。
光源（ＬＳ）は、図３に示す積層体の側面に配置して、導光板や光拡散板によって光を積層体の内部に誘導してもよい。
コレステリック液晶層（Ｃｈ）は、液晶性分子のらせん（図３では右回り）とは逆回り（図３では左回り）の円偏光成分を透過し、液晶性分子のらせんと同じ回り（図３では右回り）の円偏光成分を反射する。ただし、通常の反射と異なり、円偏光成分の向き（図３では右回り）は変化しない。
λ／４板（λ／４）は、図１および図２で説明したように、光学異方性層Ａ（Ａ）と光学異方性層Ｂ（Ｂ）とからなる。λ／４板（λ／４）は、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する。
【００１７】
光源（ＬＳ）からコレステリック液晶層（Ｃｈ）側に出射した左回りの円偏光成分（２ａ）は、コレステリック液晶層（Ｃｈ）を通過することができる。通過した左回りの円偏光成分（３ａ）は、λ／４板（λ／４）によって直線偏光（４ａ）に変換される。すなわち、２ａ→３ａ→４ａの順序で直線偏光に変換される。
光源（ＬＳ）から反射板（ＲＰ）側に出射した右回りの円偏光成分（１ｂ）は、反射板（ＲＰ）によって左回りの円偏光成分（１ａ）として反射される。反射された光は、光源（ＬＳ）を通過して、上記と同様にコレステリック液晶層（Ｃｈ）を通過し、直線偏光（４ａ）に変換される。すなわち、１ｂ→１ａ→２ａ→３ａ→４ａの順序で直線偏光に変換される。
光源（ＬＳ）からコレステリック液晶層（Ｃｈ）側に出射した右回りの円偏光成分（２ｃ）は、コレステリック液晶層（Ｃｈ）で反射される。反射された光も右回りの円偏光成分（２ｂ）である。反射された光は、光源（ＬＳ）を通過して、上記と同様に、反射板（ＲＰ）で反射され、光源（ＬＳ）を再び通過し、コレステリック液晶層（Ｃｈ）を通過し、直線偏光（４ａ）に変換される。すなわち、２ｃ→２ｂ→１ｂ→１ａ→２ａ→３ａ→４ａの順序で直線偏光に変換される。
光源（ＬＳ）から反射板（ＲＰ）側に出射した左回りの円偏光成分（１ｄ）は、反射板（ＲＰ）によって右回りの円偏光成分（１ｃ）として反射される。反射された光は、光源（ＬＳ）を通過して、上記と同様にコレステリック液晶層（Ｃｈ）で反射され、光源（ＬＳ）を再び通過し、反射板（ＲＰ）で反射され、光源（ＬＳ）を三度通過し、コレステリック液晶層（Ｃｈ）を通過し、直線偏光（４ａ）に変換される。すなわち、１ｄ→１ｃ→２ｃ→２ｂ→１ｂ→１ａ→２ａ→３ａ→４ａの順序で直線偏光に変換される。
以上のように、光源（ＬＳ）からの光の全てが直線偏光（４ａ）に変換され、液晶ディスプレイの画像表示に利用される。
【００１８】
［ポリマーフイルムからなる光学異方性層］
光学異方性層ＡおよびＢの一方に、ポリマーフイルムを用いることができる。
ポリマーフイルムは、フイルムに光学異方性を付与できるポリマーから形成する。そのようなポリマーの例には、ポリオレフィン（例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー）、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルおよびセルロースエステルが含まれる。また、これらのポリマーの共重合体あるいはポリマー混合物を用いてもよい。
フイルムの光学異方性は、延伸により得ることが好ましい。延伸は一軸延伸であることが好ましい。一軸延伸は、２つ以上のロールの周速差を利用した縦一軸延伸またはポリマーフイルムの両サイドを掴んで幅方向に延伸するテンター延伸が好ましい。なお、二枚以上のポリマーフイルムを用いて、二枚以上のフイルム全体の光学的性質が前記の条件を満足してもよい。
使用するポリマーの固有複屈折が正の場合には、ポリマーフイルムの面内の屈折率が最大となる方向は、フイルムの延伸方向に相当する。使用するポリマーの固有複屈折が負の場合には、ポリマーフイルムの面内の屈折率が最大となる方向は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
ポリマーフイルムは、複屈折のムラを少なくするためにソルベントキャスト法により製造することが好ましい。
ポリマーフイルムの厚さは、２０乃至５００ｎｍであることが好ましく、５０乃至２００ｎｍであることがさらに好ましく、５０乃至１００ｎｍであることが最も好ましい。
【００１９】
［液晶性分子から形成する光学異方性層］
光学異方性層ＡおよびＢの少なくとも一方は、液晶性分子から形成することが好ましい。光学異方性層ＡおよびＢの双方を、液晶性分子から形成することがさらに好ましい。液晶性分子としては、ディスコティック液晶性分子または棒状液晶性分子が好ましい。光学異方性層ＡおよびＢの一方を、ディスコティック液晶性分子から形成し、他方を棒状液晶性分子から形成することが特に好ましい。
液晶性分子は、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性分子が固定されていることが最も好ましい。
【００２０】
ディスコティック液晶性分子を用いる場合は、実質的に垂直に配向させることが好ましい。実質的に垂直とは、ディスコティック液晶性分子の円盤面と光学異方性層の面との平均角度（平均傾斜角）が５０乃至９０度の範囲内であることを意味する。ディスコティック液晶性分子を斜め配向させてもよいし、傾斜角が徐々に変化するように（ハイブリッド配向）させてもよい。斜め配向またはハイブリッド配向の場合でも、平均傾斜角は５０乃至９０度であることが好ましい。
ディスコティック液晶性分子は、様々な文献（C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981) ；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節(1994)；B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985)；J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994)）に記載されている。ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平８−２７２８４公報に記載がある。
【００２１】
ディスコティック液晶性分子を重合により固定するためには、ディスコティック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必要がある。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。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。従って、重合性基を有するディスコティック液晶性分子は、下記式（Ｉ）で表わされる化合物であることが好ましい。
（Ｉ）Ｄ（−Ｌ−Ｑ）_n
式中、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；そして、ｎは４乃至１２の整数である。
式（Ｉ）の円盤状コア（Ｄ）の例を以下に示す。以下の各例において、ＬＱ（またはＱＬ）は、二価の連結基（Ｌ）と重合性基（Ｑ）との組み合わせを意味する。
【００２２】
【化１】

【００２３】
【化２】

【００２４】
【化３】

【００２５】
【化４】

【００２６】
【化５】

【００２７】
【化６】

【００２８】
【化７】

【００２９】
式（Ｉ）において、二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｏ−、−Ｓ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｏ−および−Ｓ−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた基であることがさらに好ましい。二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−ＣＯ−および−Ｏ−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた基であることが最も好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、１乃至１２であることが好ましい。アルケニレン基の炭素原子数は、２乃至１２であることが好ましい。アリーレン基の炭素原子数は、６乃至１０であることが好ましい。アルキレン基、アルケニレン基およびアリーレン基は、置換基（例、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ、アルコキシ基、アシルオキシ基）を有していてもよい。
【００３０】
二価の連結基（Ｌ）の例を以下に示す。左側が円盤状コア（Ｄ）に結合し、右側が重合性基（Ｑ）に結合する。ＡＬはアルキレン基またはアルケニレン基を意味し、ＡＲはアリーレン基を意味する。
Ｌ１：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ２：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ３：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ４：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ５：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ６：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ７：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ８：−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ９：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ10：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
【００３１】
Ｌ11：−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ12：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ13：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ14：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ15：−Ｏ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ16：−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ17：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−
Ｌ18：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ19：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ20：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ21：−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ22：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ23：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ24：−Ｓ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ25：−Ｓ−ＡＲ−ＡＬ−
【００３２】
式（Ｉ）の重合性基（Ｑ）は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基（Ｑ）の例を以下に示す。
【００３３】
【化８】

【００３４】
重合性基（Ｑ）は、不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ７）またはエポキシ基（Ｑ８）であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ６）であることが最も好ましい。
式（Ｉ）において、ｎは４乃至１２の整数である。具体的な数字は、ディスコティックコア（Ｄ）の種類に応じて決定される。なお、複数のＬとＱの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【００３５】
ディスコティック液晶性分子から形成する光学異方性層にツイスト構造を導入してもよい。ツイスト角は３乃至４５゜であることが好ましい。光学異方性層にツイスト構造を導入するため、前記二価の連結基（Ｌ）のＡＬ（アルキレン基またはアルケニレン基）に不斉炭素原子を導入し、ディスコティック液晶性分子を螺旋状にねじれ配向させることができる。
ディスコティック液晶性分子の二価の連結基（Ｌ）に不斉炭素原子を導入する代わりに、不斉炭素原子を含む光学活性を示す化合物（カイラル剤）を光学異方性層に添加しても、光学異方性層にツイスト構造を導入できる。不斉炭素原子を含む化合物としては、様々な天然または合成化合物が使用できる。不斉炭素原子を含む化合物中には、ディスコティック液晶性分子と同じまたは類似の重合性基を導入してもよい。重合性基を導入すると、ディスコティック液晶性分子を実質的に垂直（ホモジニアス）配向させた後に、固定するのと同時に、同じまたは類似の重合反応により不斉炭素原子を含む化合物も光学異方性層内で固定することができる。
二種類以上のディスコティック液晶性分子（例えば、二価の連結基に不斉炭素原子を有する分子と有していない分子）を併用してもよい。
【００３６】
棒状液晶性分子を用いる場合は、実質的に水平（ホモジニアス）配向させることが好ましい。実質的に水平とは、棒状液晶性分子の長軸方向と光学異方性層の面との平均角度（平均傾斜角）が０乃至４０度の範囲内であることを意味する。棒状液晶性分子を斜め配向させてもよいし、傾斜角が徐々に変化するように（ハイブリッド配向）させてもよい。斜め配向またはハイブリッド配向の場合でも、平均傾斜角は０乃至４０度であることが好ましい。
棒状液晶性分子としては、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。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。
また、上記のディスコティック液晶性分子と同様に、重合性基（上記Ｑ）を棒状液晶性分子に導入して、棒状液晶性分子が実質的に水平に配向している状態で、重合反応により棒状液晶性分子を固定することが特に好ましい。
【００３７】
一つの光学異方性層の厚さは、１００ｎｍ乃至１０μｍであることが好ましく、５００ｎｍ乃至１０μｍであることがさらに好ましく、２乃至８μｍであることが最も好ましい。
光学異方性層ＡおよびＢの厚さの合計、すなわちλ／４板の厚さは、５００ｎｍ乃至２０μｍであることが好ましく、６００ｎｍ乃至１５μｍであることがさらに好ましい。
【００３８】
［配向膜］
ディスコティック液晶性分子を実質的に垂直に配向させるためには、配向膜の表面エネルギーを低下させることが重要である。具体的には、ポリマーの官能基により配向膜の表面エネルギーを低下させ、これによりディスコティック液晶性分子を立てた状態にする。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子および炭化水素基が有効である。炭素原子数が１０以上の炭化水素基が特に好ましい。フッ素原子または炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子または炭化水素基を導入することが好ましい。
表面エネルギーを低下させる官能基としてフッ素原子を用いる場合、配向膜に用いるポリマーは、フッ素原子を０．０５乃至８０重量％の割合で含むことが好ましく、０．１乃至７０重量％の割合で含むことがより好ましく、０．５乃至６５重量％の割合で含むことがさらに好ましく、１乃至６０重量％の割合で含むことが最も好ましい。
炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基またはそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基（シクロアルキル基であってもよい）またはアルケニル基（シクロアルケニル基であってもよい）であることが好ましい。脂肪族基は、ステロイド構造を有していることが好ましい。ステロイド構造とは、シクロペンタノヒドロフェナントレン環構造またはその環の結合の一部が脂肪族環の範囲（芳香族環を形成しない範囲）で二重結合となっている環構造を意味する。芳香族基は、ビフェニル構造またはトラン構造を有していることが好ましい。
炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、１０乃至１００であることが好ましく、１０乃至６０であることがさらに好ましく、１０乃至４０であることが最も好ましい。
ポリマーの主鎖は、ポリイミド構造、ポリビニルアルコール構造またはポリ（メタ）アクリル酸構造を有することが好ましい。
【００３９】
ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成する。二種類以上のテトラカルボン酸あるいは二種類以上のジアミンを用いて、コポリマーに相当するポリイミドを合成してもよい。フッ素原子または炭化水素基は、テトラカルボン酸起源の繰り返し単位に存在していても、ジアミン起源の繰り返し単位に存在していても、両方の繰り返し単位に存在していてもよい。
ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖または側鎖にステロイド構造を形成することが特に好ましい。
ポリイミドは、ポリアミック酸の状態で塗布し、塗布後にイミド結合を形成してもよい。
【００４０】
ポリビニルアルコールは、一般にポリ酢酸ビニルのケン化処理により製造する。そして、ケン化により得られるビニルアルコール繰り返し単位の一部に、フッ素原子を含む基または炭化水素基を結合させる（変性する）ことにより、配向膜として適した変性ポリビニルアルコールが得られる。
変性ポリビニルアルコールは、フッ素原子または炭化水素基を含む繰り返し単位を２乃至８０モル％の範囲で含むことが好ましく、３乃至７０モル％の範囲で含むことがさらに好ましい。ビニルアルコール繰り返し単位は、変性ポリビニルアルコール中に、２０乃至９５モル％の範囲で含まれていることが好ましく、２５乃至９０モル％の範囲で含まれていることがさらに好ましい。酢酸ビニル繰り返し単位は、変性ポリビニルアルコール中に、０乃至３０モル％の範囲で含まれていることが好ましく、２乃至２０モル％の範囲で含まれていることがさらに好ましい。
変性ポリビニルアルコールの主鎖とフッ素原子を含む基または炭化水素基とは、直結せずに、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＳＯ₂−、−ＮＨ−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基を介して結合していることが好ましい。
【００４１】
ポリアクリル酸またはポリメタクリル酸の繰り返し単位の一部に、フッ素原子を含む基または炭化水素基を結合させる（変性する）ことにより、配向膜に適した変性ポリ（メタ）アクリル酸が得られる。
変性ポリ（メタ）アクリル酸は、フッ素原子または炭化水素基を含む繰り返し単位を２乃至８０モル％の範囲で含むことが好ましく、３乃至７０モル％の範囲で含むことがさらに好ましい。（メタ）アクリル酸繰り返し単位は、変性（メタ）アクリル酸中に、２０乃至９８モル％の範囲で含まれていることが好ましく、３０乃至９７モル％の範囲で含まれていることがさらに好ましい。
変性ポリ（メタ）アクリル酸の主鎖とフッ素原子を含む基または炭化水素基とは、直結せずに、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＳＯ₂−、−ＮＨ−、アルキレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせから選ばれる二価の連結基を介して結合していることが好ましい。
【００４２】
棒状液晶性分子を実質的に水平に配向させるためには、上記の配向膜とは逆に、配向膜の表面エネルギーを低下させないことが重要である。具体的には、配向膜を構成するポリマーに、表面エネルギーを低下させる官能基（フッ素原子および炭素原子数が１０以上の炭化水素基）を導入しないことが好ましい。言い換えると、通常の棒状液晶性分子の配向膜が使用できる。
通常の棒状液晶性分子の配向膜については、多数の文献（例えば、松本正一著、液晶ディスプレイ技術、１９６〜２０１頁、産業図書、１９９６年）に記載がある。また、棒状液晶性分子の配向膜は、液晶セル用として多数が市販されている。本発明においては、液晶セル用として公知または市販のポリマーを、棒状液晶性分子の水平配向膜として、そのまま利用できる。
なお、配向膜を使用せずに、棒状液晶性分子を実質的に水平に配向させることも可能である。例えば、ディスコティック液晶性分子から形成した光学異方性層の上に、棒状液晶性分子から形成した光学異方性層を設ける場合、ディスコティック液晶性分子から形成した光学異方性層を配向膜として機能させることができる。また、仮支持体上（後述）に棒状液晶性分子を塗布する前に、仮支持体あるいは後述する中間層をラビング処理して配向膜として機能させることもできる。
【００４３】
配向膜に用いるポリマーの重合度は、２００乃至５０００であることが好ましく、３００乃至３０００であることが好ましい。ポリマーの分子量は、９０００乃至２０００００であることが好ましく、１３０００乃至１３００００であることがさらに好ましい。
二種類以上のポリマーを併用してもよい。
配向膜の形成において、ラビング処理を実施することが好ましい。ラビング処理は、上記のポリマーを含む膜の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。
【００４４】
［λ／４板の製造］
光学異方性層は、液晶性分子あるいは下記の重合性開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、仮支持体またはそれらの上に設けた配向膜の上に塗布することで形成できる。
仮支持体としては、ガラス板またはポリマーフイルムが好ましく用いられる。仮支持体と光学異方性層との間または仮支持体と配向膜との間には、熱可塑性樹脂層を設けて、形成する光学異方性層が仮支持体から容易に剥離できるようにすることが好ましい。熱可塑性樹脂は、１５０℃以下の温度で軟化もしくは粘着性となることが好ましい。また、熱可塑性樹脂は、除去が容易であるように、特定の溶媒（例えば、アルカリ水溶液）に容易に溶解することが好ましい。アルカリ水溶液に溶解する熱可塑性樹脂は、感光性転写材料の技術分野で提案（例えば、特開平５−７２７２４号、同５−１７３３２０号の各公報に記載）されている。それらの熱可塑性樹脂を、λ／４板の製造に転用できる。
熱可塑性樹脂層と光学異方性層との接着性を改善するため、中間層を設けてもよい。
【００４５】
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、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）が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
塗布液の塗布は、公知の方法（例、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）により実施できる。
【００４６】
塗布後、配向させた液晶性分子は、配向状態を維持して固定する。固定化は液晶性分子に導入した重合性基（Ｐ）の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、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。光重合反応が好ましい。
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。
【００４７】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１乃至２０重量％であることが好ましく、０．５乃至５重量％であることがさらに好ましい。
液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。
照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ² 乃至５０Ｊ／ｃｍ² であることが好ましく、１００乃至８００ｍＪ／ｃｍ² であることがさらに好ましい。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。
以上の塗布、配向および硬化の手順を繰り返して、光学異方性層ＡおよびＢからなるλ／４板を形成できる。
λ／４板は、仮支持体から剥離して使用できる。液晶セル内にλ／４板を配置する場合、形成したλ／４板を、仮支持体から液晶セルの一方の基板に転写することができる。
λ／４板を剥離または転写後、不要となった配向膜および熱可塑性樹脂層を除去してもよい。液晶性分子を配向状態のまま重合により固定すれば、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。
【００４８】
［液晶ディスプレイ用バックライト装置］
液晶ディスプレイ用バックライト装置は、λ／４板に加えて、反射板、光源およびコレステリック液晶層を有する。
反射板と光源は、通常の液晶ディスプレイに用いられている反射板および光源と同様である。
コレステリック液晶の選択反射は、最も古くから知られている液晶の光学的性質の一つであって、様々な文献に記載がある。コレステリック液晶は、４８０ｎｍ乃至６３０ｎｍの波長領域で選択反射を示すことが好ましい。選択反射中心波長が異なる複数のコレステリック液晶層を設けることが好ましい。液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いるコレステリック液晶層については、特開平８−１４６４１６号、同８−２７１７３１号、同１０−３１９２３５号および特表平１０−５１３５７８号の各公報に記載がある。
【００４９】
［液晶ディスプレイ］
液晶ディスプレイ用バックライト装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードの液晶ディスプレイに有効である。
【００５０】
【実施例】
［実施例１］
（光学異方性層Ａの形成）
ポリカーボネートフイルムを延伸して、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値が２７４ｎｍである光学異方性層Ａを得た。
【００５１】
（光学異方性層Ｂの形成）
ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を、バーコーターを用いて光学異方性層Ａの上に１μｍの厚さに塗布した。塗布層を、６０℃の温風で２分間乾燥し、その表面をラビング処理して、下記の変性ポリイミドからなる配向膜を形成した。ラビング方向と光学異方性層Ａの遅相軸との角度は、６０゜であった。
【００５２】
【化９】

【００５３】
配向膜の上に、下記の組成の塗布液を塗布し、ディスコティック液晶性分子を垂直配向させた。形成された層の厚さは、６．２μｍであった。次に、紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させた。このようにして光学異方性層Ｂを形成した。
波長５５０ｎｍにおける光学異方性層Ｂのレターデーション値を測定したところ、１３７ｎｍであった。
このようにして、λ／４板を作製した。波長（λ）４８０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１１８ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２４６）、波長（λ）５５０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１３７．５０ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２５０）、そして、波長（λ）６３０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１５９ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２５２）であった。
【００５４】
────────────────────────────────────
光学異方性層Ｂ塗布液組成
────────────────────────────────────
下記のディスコティック液晶性分子（１）３２．６重量％
セルロースアセテートブチレート０．７重量％
下記の変性トリメチロールプロパントリアクリレート３．２重量％
下記の増感剤０．４重量％
下記の光重合開始剤１．１重量％
メチルエチルケトン６２．０重量％
────────────────────────────────────
【００５５】
【化１０】

【００５６】
【化１１】

【００５７】
【化１２】

【００５８】
（液晶ディスプレイ用バックライト装置の作製）
セルロースアセテート支持体上に、厚さ０．１μｍポリビニルアルコール系配向膜をバーコート法で形成した。配向膜をラビング処理し、配向膜の上に、高分子サーモトロピックコレステリック液晶のテトラヒドロフラン溶液をバーコート法で塗布し、１５５℃で配向熟成した後、急冷して、選択反射中心波長が４５０ｎｍであるコレステリック液晶層を形成した。
次に、高分子サーモトロピックコレステリック液晶中のキラルメソゲン基の比率を増加させた以外は同様にして、選択反射中心波長が７００ｎｍであるコレステリック液晶層を形成した。
形成した二つのコレステリック液晶層を対向させて貼り合わせ、１４０℃で１０分間加熱してピッチ可変領域を形成した。
λ／４板の光学異方性層Ｂ側をコレステリック液晶層に接着剤を介して貼り合わせた。さらに、市販の液晶ディスプレイの反射板と光源とを取り付けて、液晶ディスプレイ用バックライト装置を作製した。
波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲において、垂直入射光に対する平均偏光度を測定したところ、９１％であった。
【００５９】
［実施例２］
（光学異方性層Ａの形成）
ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を、バーコーターを用いて厚さ１．１ｍｍの透明ガラス基板の上に塗布した。塗布層を、２００℃で１時間焼成し、その表面をラビング処理して、実施例１で示した変性ポリイミドからなる配向膜を形成した。
実施例１で用いた光学異方性層Ｂの塗布液の溶質濃度を高くして、光学異方性層Ａの塗布液を調製した。配向膜の上に、光学異方性層Ａの塗布液を塗布し、ディスコティック液晶性分子を垂直配向させた。次に、紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させた。このようにして光学異方性層Ａを形成した。波長５５０ｎｍにおける光学異方性層Ａのレターデーション値を測定したところ、２６５ｎｍであった。
【００６０】
（光学異方性層Ｂの形成）
光学異方性層Ａの上に、厚さ０．１μｍのポリビニルアルコール配向膜をスピンコート法で形成した。配向膜の表面を、光学異方性層Ａの遅相軸に対して６０゜の方向でラビング処理した。
配向膜の上に、下記の棒状液晶性分子９１重量％、実施例１で用いた変性トリメチロールプロパントリアクリレート５重量％、実施例１で用いた増感剤１重量％および実施例１で用いた光重合開始剤３重量％をメチレンクロライドに溶解した塗布液を塗布し、１１５℃に加熱して棒状液晶性分子を水平配向させた。次に、紫外線を照射して棒状液晶性分子を重合させた。このようにして光学異方性層Ｂを形成した。
【００６１】
【化１３】

【００６２】
波長５５０ｎｍにおける光学異方性層Ｂのレターデーション値を測定したところ、１３９ｎｍであった。
このようにして、λ／４板を作製した。波長（λ）４８０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１１９ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２４８）、波長（λ）５５０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１３８ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２５１）、そして、波長（λ）６３０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１５５ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２４６）であった。
【００６３】
（液晶ディスプレイ用バックライト装置の作製）
以上のように作製したλ／４板を用いた以外は、実施例１と同様にして液晶ディスプレイ用バックライト装置を作製した。
波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲において、垂直入射光に対する平均偏光度を測定したところ、９１％であった。
【００６４】
［比較例１］
ポリカーボネートフイルムを一軸延伸して、波長５５０ｎｍでのレターデーション値が１４０ｎｍのλ／４板を作製した。
作製したλ／４板を用いた以外は、実施例１と同様にして液晶ディスプレイ用バックライト装置を作製した。
波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲において、垂直入射光に対する平均偏光度を測定したところ、８２％であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いるλ／４板の代表的な態様を示す模式図である。
【図２】液晶ディスプレイ用バックライト装置に用いるλ／４板の別の代表的な態様を示す模式図である。
【図３】液晶ディスプレイ用バックライト装置の機能を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｄ、２ａ、３ａ左回り円偏光成分
１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ右回り円偏光成分
４ａ直線偏光
Ａ光学異方性層Ａ
Ｂ光学異方性層Ｂ
Ｃｈコレステリック液晶層
ＬＳ光源
ＲＰ反射板
ａ光学異方性層Ａの遅相軸
ｂ光学異方性層Ｂの遅相軸
ｄディスコティック液晶性分子
ｒ棒状液晶性分子
λ／４ λ／４板
θ ａとｂとの同一面内での角度[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a backlight device for a liquid crystal display in which a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate are arranged in this order.
[0002]
[Prior art]
For liquid crystal displays, TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (Supper Twisted Nematic), VA (Vertically Aligned), HAN (Hybrid Aligned) Various display modes such as Nematic) have been proposed. In any liquid crystal display, a liquid crystal cell and a polarizing element are basically essential components. With respect to the linearly polarized light that has passed through the polarizing element, the rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell (in different alignment states when a voltage is applied and when no voltage is applied) function optically to display an image.
The polarizing element has a function of transmitting a linearly polarized light component that matches the direction of the polarization axis (transmission axis) and absorbing a linearly polarized light component in a direction orthogonal to the direction of the polarization axis. Therefore, only half of the amount of light from the light source can be used for image display.
[0003]
Since the liquid crystal display is characterized by small size, light weight, and low power consumption, it is difficult to increase the amount of light by increasing the size of the light source. In view of this, a backlight device for a liquid crystal display that utilizes all of the amount of light from the light source for image display has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-146416, 8-271731, 10-319235, and 10-319). No. 51578).
The backlight devices for liquid crystal displays that have been proposed so far consist of a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate, and use the selective reflection of the cholesteric liquid crystal to display all the light from the light source as an image. Use. Therefore, in this backlight device, the performance of the cholesteric liquid crystal layer is very important. Most of the descriptions in the above publications relate to the improvement of the cholesteric liquid crystal layer.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a backlight device for a liquid crystal display comprising a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate, the performance of the λ / 4 plate is very important in addition to the cholesteric liquid crystal layer. Even though the conventional λ / 4 plate is called “λ / 4 plate”, most of them achieve λ / 4 at a specific wavelength. If the wavelength region in which λ / 4 can be achieved is narrow, the entire amount of light from the light source cannot be used for image display.
JP-A-5-27118, JP-A-5-27119, JP-A-10-68816, and JP-A-10-90521 are laminated with two polymer films to achieve λ / 4 in a wide wavelength region (broadband). A possible retardation plate is disclosed. However, when the two polymer films are laminated, the λ / 4 plate becomes thick, and the advantage of the thin liquid crystal display is reduced.
An object of the present invention is to provide a backlight device for a liquid crystal display that can use most of the amount of light from a light source for image display and is thin.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The object of the present invention is the following (1) to(3)This was achieved by a backlight device for liquid crystal displays.
  (1) A backlight device for a liquid crystal display in which a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate are arranged in this order, and the λ / 4 plate is optically anisotropic with the optical anisotropic layer A And one of the optically anisotropic layers A and B is formed of discotic liquid crystalline molecules having an average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees.In layersYes, on the otherIsIt is a remer film and is a broadband λ / 4 plate having retardation / wavelength values measured at wavelengths of 480 nm, 550 nm, and 630 nm, all in the range of 0.2 to 0.3. Backlight device for liquid crystal display.
  (2)A backlight device for a liquid crystal display in which a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate are arranged in this order, wherein the λ / 4 plate includes an optically anisotropic layer A and an optically anisotropic layer B One of the optically anisotropic layers A and B is a layer formed of discotic liquid crystalline molecules having an average tilt angle in the range of 50 to 90 degrees, and the other is an average tilt angle of 0 to 40 And a retardation value / wavelength value measured at wavelengths of 480 nm, 550 nm, and 630 nm are all in the range of 0.2 to 0.3. It is a broadband λ / 4 plateBacklight device for liquid crystal display.
  (3) Λ/ 4 The thickness of the plate is 500 nm to 20 μm (1)Or (2)A backlight device for a liquid crystal display as described in 1.
[0006]
【The invention's effect】
As a result of the study by the present inventor, by using two optically anisotropic layers A and B and forming at least one of A and B from liquid crystal molecules, a broadband λ / 4 suitable for a backlight device for liquid crystal display. It was found that a plate was obtained. By using the two optically anisotropic layers A and B, a λ / 4 plate can be achieved in a wide wavelength region. When the broadband λ / 4 plate is used in a backlight device for a liquid crystal display, all of the light amount from the light source can be used for image display in a wide wavelength region.
When at least one of the two optically anisotropic layers A and B is formed of liquid crystal molecules, a thinner λ / 4 plate can be obtained than when two polymer films are laminated. As a result, a lightweight and thin backlight device suitable for use in a liquid crystal display was obtained.
Further, when the optically anisotropic layer is formed from liquid crystalline molecules, the optical properties can be easily adjusted. The optical orientation of the optically anisotropic layer containing liquid crystalline molecules can be easily adjusted by the rubbing direction of the liquid crystalline molecules. Therefore, it is not necessary to cut the film into chips as in the prior art.
As described above, according to the present invention, the entire light quantity from the light source can be used for image display, and a thin liquid crystal display backlight device can be obtained.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Optical properties of λ / 4 plate]
A λ / 4 plate used in a backlight device for a liquid crystal display functions as a λ / 4 plate in a wide wavelength region. Specifically, it means that the values of retardation value (Re) / wavelength (λ) measured at wavelengths of 480 nm, 550 nm and 630 nm are all in the range of 0.2 to 0.3. The retardation value / wavelength value is preferably in the range of 0.21 to 0.29, more preferably in the range of 0.22 to 0.28, and 0.23 to 0.27. More preferably, it is within the range, and most preferably within the range of 0.24 to 0.26.
The retardation value (Re) means an in-plane retardation value for light incident from the normal direction of the optically anisotropic layer. Specifically, it is a value defined by the following formula.
Retardation value (Re) = (nx−ny) × d
Where nx and ny are the in-plane main refractive indices of the optically anisotropic layer, and d is the thickness (nm) of the optically anisotropic layer.
[0008]
The broadband λ / 4 plate in which the two optically anisotropic layers A and B are laminated can be classified into two types.
In the first embodiment, the angle between the in-plane slow axis of the optically anisotropic layer A and the in-plane slow axis of the optically anisotropic layer B is set to 75 ° to 105 °. The angle between the slow axes is preferably 80 ° to 100 °, more preferably 85 ° to 95 °, and most preferably 87 ° to 93 °.
In the present specification, the “slow axis” means a direction in which the refractive index is maximized. The angle between the slow axes means the angle between two slow axes projected on the same plane.
In the first embodiment, the optically anisotropic layers A and B preferably have a retardation value that satisfies the following formula (1).
(1) Re550A <Re550B
(2) Re480B / Re550B <Re480A / Re550A
In the formula, Re480A and Re550A are retardation values of the optically anisotropic layer A measured at a wavelength of 480 nm and a wavelength of 550 nm, respectively; and Re480B and Re550B are optical anisotropies measured at a wavelength of 480 nm and a wavelength of 550 nm, respectively. It is the retardation value of layer B.
[0009]
The values of Re550A and Re550B preferably satisfy the following formula (1a), more preferably satisfy the following formula (1b), more preferably satisfy the following formula (1c), and the following formula (1d) Is more preferable, and it is most preferable that the following formula (1e) is satisfied.
(1a) 100 nm <Re550B-Re550A <180 nm
(1b) 120 nm <Re550B-Re550A <160 nm
(1c) 125 nm <Re550B-Re550A <150 nm
(1d) 130 nm <Re550B-Re550A <145 nm
(1e) 135 nm <Re550B-Re550A <140 nm
The values of Re480A, Re550A, Re480B, and Re550B preferably satisfy the following formula (2a), and more preferably satisfy the following formula (2b).
(2a) Re450A / Re550A-Re450B / Re550B> 0.08
(2b) Re450A / Re550A-Re450B / Re550B> 0.10
[0010]
The values of Re480A and Re550A preferably satisfy the following formula (3a), more preferably satisfy the following formula (3b), and most preferably satisfy the following formula (3c).
(3a) 1.30 <Re480A / Re550A
(3b) 1.45 <Re480A / Re550A
(3c) 1.60 <Re480A / Re550A
The values of Re480B and Re550B preferably satisfy the following formula (4a), more preferably satisfy the following formula (4b), and most preferably satisfy the following formula (4c).
(4a) Re480A / Re550A <1.20
(4b) Re480A / Re550A <1.15
(4c) Re480A / Re550A <1.10
[0011]
The λ / 4 plate of the first aspect may further have a transparent support. When the transparent support is elongated (has a longitudinal direction), the angle between the longitudinal direction and the slow axis of the optically anisotropic layer A is set to 40 ° to 50 °, and the longitudinal direction and the optical anisotropy are set. The angle with the slow axis of the layer B is also preferably set to 40 ° to 50 °. The angle between the longitudinal direction and the slow axis of the optically anisotropic layer A or B is preferably 41 ° to 49 °, more preferably 42 ° to 48 °, and 43 ° to 47 °. It is more preferable that the angle is 44 ° to 46 °.
The long transparent support is generally a roll or a rectangular sheet. In the roll-shaped transparent support, the longitudinal direction corresponds to the winding direction. In a rectangular transparent support, the longitudinal direction corresponds to the direction of the long side of the rectangle.
[0012]
In the second aspect, the angle between the in-plane slow axis of the optically anisotropic layer A and the in-plane slow axis of the optically anisotropic layer B is set to 50 ° to 70 °. The angle between the slow axes is preferably 52 ° to 68 °, more preferably 54 ° to 66 °, still more preferably 55 ° to 65 °, and 56 ° to 64 °. Most preferably it is.
In the second embodiment, the retardation value of the optically anisotropic layer A measured at a wavelength of 550 nm is preferably 150 to 350 nm, more preferably 210 to 300 nm, and further preferably 220 to 296 nm. It is preferably 230 to 292 nm, more preferably 240 to 288 nm, and most preferably 250 to 284 nm.
In the second aspect, the retardation value of the optically anisotropic layer B measured at a wavelength of 550 nm is preferably 60 to 170 nm, more preferably 115 to 150 nm, and further preferably 118 to 148 nm. It is preferably 121 to 146 nm, more preferably 122 to 144 nm, still more preferably 125 to 142 nm.
When the optically anisotropic layer A is formed from liquid crystalline molecules, a twist structure may be introduced into the optically anisotropic layer A. The twist angle is preferably 3 to 45 °.
[0013]
The λ / 4 plate of the second aspect may further have a transparent support. When the transparent support is elongated (has a longitudinal direction), the angle between the longitudinal direction and one slow axis of the optically anisotropic layer A or B is set to 60 ° to 80 °, and the longitudinal direction and the optical The angle with the other slow axis of the anisotropic layer A or B is preferably set to 10 ° to 30 °. The angle between the longitudinal direction and one slow axis of the optically anisotropic layer A or B is preferably 64 ° to 79 °, more preferably 68 ° to 78 °, and 72 ° to 77 °. It is more preferable that the angle is 74 ° to 76 °. The angle between the longitudinal direction and the other slow axis of the optically anisotropic layer A or B is preferably 11 ° to 26 °, more preferably 12 ° to 22 °, and more preferably 13 ° to 18 °. It is more preferable that the angle is 14 ° to 16 °.
The long transparent support and its longitudinal direction are as described in the first embodiment.
[0014]
[Configuration of backlight device for liquid crystal display]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical aspect of a λ / 4 plate used in a backlight device for a liquid crystal display.
The λ / 4 plate shown in FIG. 1 belongs to the second aspect described above as an optical property. This λ / 4 plate has a structure in which an optically anisotropic layer A (A) made of a polymer film and an optically anisotropic layer B (B) formed of discotic liquid crystalline molecules are laminated. The angle (θ) in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °.
The optically anisotropic layer A is made of a polymer film. The stretching direction (or orthogonal direction) of the polymer film corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
The optically anisotropic layer B contains discotic liquid crystalline molecules (d). The discotic liquid crystal molecules (d) are vertically aligned. The direction of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (d) corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
[0015]
FIG. 2 is a schematic view showing another typical aspect of a λ / 4 plate used in a backlight device for a liquid crystal display.
The λ / 4 plate shown in FIG. 2 also belongs to the second aspect described above as an optical property. This λ / 4 plate has a structure in which an optically anisotropic layer A (A) formed from discotic liquid crystalline molecules and an optically anisotropic layer B (B) formed from rod-like liquid crystalline molecules are laminated. The angle (θ) in the same plane between the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A and the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B is 60 °.
The optically anisotropic layer A contains discotic liquid crystalline molecules (d). The discotic liquid crystal molecules (d) are vertically aligned. The direction of the disc surface of the discotic liquid crystalline molecule (d) corresponds to the slow axis (a) of the optically anisotropic layer A.
The optically anisotropic layer B contains rod-like liquid crystal molecules (r). The rod-like liquid crystal molecules (r) are horizontally aligned. The major axis direction of the rod-like liquid crystal molecule (r) corresponds to the slow axis (b) of the optically anisotropic layer B.
[0016]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the function of the backlight device for a liquid crystal display.
As shown in FIG. 3, the backlight device for a liquid crystal display includes a reflector (RP), a light source (LS), a cholesteric liquid crystal layer (Ch), and a λ / 4 plate (λ / 4) in this order. .
The reflector (RP) has a normal (similar to a mirror) reflection function.
A light source (LS) may be arrange | positioned at the side surface of the laminated body shown in FIG. 3, and light may be guide | induced to the inside of a laminated body with a light-guide plate or a light diffusing plate.
The cholesteric liquid crystal layer (Ch) transmits a circularly polarized component that is counterclockwise (counterclockwise in FIG. 3) to the spiral of the liquid crystal molecule (clockwise in FIG. 3), and is the same as the spiral of the liquid crystal molecule (FIG. 3). Reflects the circularly polarized component in the clockwise direction. However, unlike normal reflection, the direction of the circularly polarized light component (clockwise in FIG. 3) does not change.
The λ / 4 plate (λ / 4) is composed of the optically anisotropic layer A (A) and the optically anisotropic layer B (B) as described with reference to FIGS. The λ / 4 plate (λ / 4) has a function of converting circularly polarized light into linearly polarized light.
[0017]
The counterclockwise circularly polarized light component (2a) emitted from the light source (LS) to the cholesteric liquid crystal layer (Ch) side can pass through the cholesteric liquid crystal layer (Ch). The counterclockwise circularly polarized light component (3a) that has passed is converted into linearly polarized light (4a) by the λ / 4 plate (λ / 4). That is, it is converted into linearly polarized light in the order of 2a → 3a → 4a.
The clockwise circularly polarized light component (1b) emitted from the light source (LS) to the reflecting plate (RP) side is reflected as a counterclockwise circularly polarized light component (1a) by the reflecting plate (RP). The reflected light passes through the light source (LS), passes through the cholesteric liquid crystal layer (Ch) as described above, and is converted into linearly polarized light (4a). That is, it is converted into linearly polarized light in the order of 1b → 1a → 2a → 3a → 4a.
The clockwise circularly polarized light component (2c) emitted from the light source (LS) to the cholesteric liquid crystal layer (Ch) side is reflected by the cholesteric liquid crystal layer (Ch). The reflected light is also a clockwise circular polarization component (2b). The reflected light passes through the light source (LS), is reflected by the reflector (RP), passes through the light source (LS) again, passes through the cholesteric liquid crystal layer (Ch), and is linearly polarized light. Converted to (4a). That is, it is converted into linearly polarized light in the order of 2c → 2b → 1b → 1a → 2a → 3a → 4a.
The counterclockwise circularly polarized light component (1d) emitted from the light source (LS) to the reflecting plate (RP) side is reflected by the reflecting plate (RP) as a clockwise circularly polarized light component (1c). The reflected light passes through the light source (LS), is reflected by the cholesteric liquid crystal layer (Ch), passes through the light source (LS) again, is reflected by the reflector (RP), and is reflected by the light source (LS). ) Three times, through the cholesteric liquid crystal layer (Ch), and converted into linearly polarized light (4a). That is, it is converted into linearly polarized light in the order of 1d → 1c → 2c → 2b → 1b → 1a → 2a → 3a → 4a.
As described above, all of the light from the light source (LS) is converted into linearly polarized light (4a) and used for image display on the liquid crystal display.
[0018]
[Optically anisotropic layer made of polymer film]
A polymer film can be used for one of the optically anisotropic layers A and B.
The polymer film is formed from a polymer that can impart optical anisotropy to the film. Examples of such polymers include polyolefins (eg, polyethylene, polypropylene, norbornene polymers), polyvinyl alcohol, polymethacrylic acid esters, polyacrylic acid esters and cellulose esters. Moreover, a copolymer or a polymer mixture of these polymers may be used.
The optical anisotropy of the film is preferably obtained by stretching. The stretching is preferably uniaxial stretching. Uniaxial stretching is preferably longitudinal uniaxial stretching using a difference in peripheral speed between two or more rolls or tenter stretching in which both sides of the polymer film are gripped and stretched in the width direction. In addition, using two or more polymer films, the optical properties of the entire two or more films may satisfy the above conditions.
When the intrinsic birefringence of the polymer used is positive, the direction in which the in-plane refractive index of the polymer film is maximum corresponds to the stretching direction of the film. When the intrinsic birefringence of the polymer to be used is negative, the direction in which the in-plane refractive index of the polymer film is maximum corresponds to the direction perpendicular to the stretching direction of the film.
The polymer film is preferably produced by a solvent cast method in order to reduce unevenness in birefringence.
The thickness of the polymer film is preferably 20 to 500 nm, more preferably 50 to 200 nm, and most preferably 50 to 100 nm.
[0019]
[Optically anisotropic layer formed from liquid crystalline molecules]
At least one of the optically anisotropic layers A and B is preferably formed from liquid crystalline molecules. More preferably, both optically anisotropic layers A and B are formed from liquid crystalline molecules. As the liquid crystalline molecule, a discotic liquid crystalline molecule or a rod-like liquid crystalline molecule is preferable. It is particularly preferable that one of the optically anisotropic layers A and B is formed from discotic liquid crystalline molecules and the other is formed from rod-like liquid crystalline molecules.
The liquid crystalline molecules are preferably substantially uniformly aligned, more preferably fixed in a substantially uniformly aligned state, and the liquid crystalline molecules are fixed by a polymerization reaction. Is most preferred.
[0020]
When using discotic liquid crystalline molecules, it is preferable to align them substantially vertically. Substantially perpendicular means that the average angle (average tilt angle) between the disc surface of the discotic liquid crystalline molecules and the surface of the optically anisotropic layer is in the range of 50 to 90 degrees. The discotic liquid crystalline molecules may be obliquely aligned or may be gradually changed (hybrid alignment). Even in the case of oblique alignment or hybrid alignment, the average inclination angle is preferably 50 to 90 degrees.
Discotic liquid crystalline molecules are described in various literature (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., Vol. 71, page 111 (1981); edited by the Chemical Society of Japan, Quarterly Review, No. 22, Liquid Crystal Chemistry, Chapter 5, Chapter 10 Section 2 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., Page 1794 (1985); J. Zhang et al., J Am. Chem. Soc., Vol. 116, page 2655 (1994)). The polymerization of discotic liquid crystalline molecules is described in JP-A-8-27284.
[0021]
In order to fix the discotic liquid crystalline molecules by polymerization, it is necessary to bond a polymerizable group as a substituent to the discotic core of the discotic liquid crystalline molecules. However, when the polymerizable group is directly connected to the disc-shaped core, it becomes difficult to maintain the orientation state in the polymerization reaction. Therefore, a linking group is introduced between the discotic core and the polymerizable group. Accordingly, the discotic liquid crystalline molecule having a polymerizable group is preferably a compound represented by the following formula (I).
(I) D (-LQ)_n
Where D is a discotic core; L is a divalent linking group; Q is a polymerizable group; and n is an integer from 4 to 12.
Examples of the disk-shaped core (D) of the formula (I) are shown below. In each of the following examples, LQ (or QL) means a combination of a divalent linking group (L) and a polymerizable group (Q).
[0022]
[Chemical 1]

[0023]
[Chemical 2]

[0024]
[Chemical 3]

[0025]
[Formula 4]

[0026]
[Chemical formula 5]

[0027]
[Chemical 6]

[0028]
[Chemical 7]

[0029]
In the formula (I), the divalent linking group (L) is selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, —CO—, —NH—, —O—, —S—, and combinations thereof. A divalent linking group is preferred. The divalent linking group (L) is a combination of at least two divalent groups selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, —CO—, —NH—, —O—, and —S—. More preferably, it is a group. The divalent linking group (L) is most preferably a group obtained by combining at least two divalent groups selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, -CO- and -O-. The alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms. The alkenylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms. The number of carbon atoms in the arylene group is preferably 6 to 10. The alkylene group, alkenylene group and arylene group may have a substituent (eg, alkyl group, halogen atom, cyano, alkoxy group, acyloxy group).
[0030]
Examples of the divalent linking group (L) are shown below. The left side is bonded to the discotic core (D), and the right side is bonded to the polymerizable group (Q). AL represents an alkylene group or an alkenylene group, and AR represents an arylene group.
L1: -AL-CO-O-AL-
L2: -AL-CO-O-AL-O-
L3: -AL-CO-O-AL-O-AL-
L4: -AL-CO-O-AL-O-CO-
L5: -CO-AR-O-AL-
L6: -CO-AR-O-AL-O-
L7: -CO-AR-O-AL-O-CO-
L8: -CO-NH-AL-
L9: -NH-AL-O-
L10: -NH-AL-O-CO-
[0031]
L11: -O-AL-
L12: -O-AL-O-
L13: -O-AL-O-CO-
L14: -O-AL-O-CO-NH-AL-
L15: -O-AL-S-AL-
L16: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L17: -O-CO-AR-O-AL-CO-
L18: -O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L19: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L20: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L21: -S-AL-
L22: -S-AL-O-
L23: -S-AL-O-CO-
L24: -S-AL-S-AL-
L25: -S-AR-AL-
[0032]
The polymerizable group (Q) of the formula (I) is determined according to the type of polymerization reaction. Examples of the polymerizable group (Q) are shown below.
[0033]
[Chemical 8]

[0034]
The polymerizable group (Q) is preferably an unsaturated polymerizable group (Q1 to Q7) or an epoxy group (Q8), more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group ( Most preferably Q1-Q6).
In the formula (I), n is an integer of 4 to 12. A specific number is determined according to the type of discotic core (D). In addition, although the combination of several L and Q may differ, it is preferable that it is the same.
[0035]
A twist structure may be introduced into the optically anisotropic layer formed from discotic liquid crystalline molecules. The twist angle is preferably 3 to 45 °. In order to introduce a twisted structure into the optically anisotropic layer, an asymmetric carbon atom is introduced into AL (alkylene group or alkenylene group) of the divalent linking group (L), and the discotic liquid crystal molecule is twisted in a spiral shape. Can be oriented.
Instead of introducing an asymmetric carbon atom into the divalent linking group (L) of the discotic liquid crystalline molecule, an optically active compound containing a chiral carbon atom (chiral agent) is added to the optically anisotropic layer. However, a twist structure can be introduced into the optically anisotropic layer. As a compound containing an asymmetric carbon atom, various natural or synthetic compounds can be used. In the compound containing an asymmetric carbon atom, the same or similar polymerizable group as the discotic liquid crystalline molecule may be introduced. When a polymerizable group is introduced, a compound containing an asymmetric carbon atom is optically anisotropic due to the same or similar polymerization reaction at the same time that the discotic liquid crystalline molecule is fixed after being substantially vertically (homogeneous) aligned. Can be fixed in layers.
Two or more kinds of discotic liquid crystalline molecules (for example, a molecule having an asymmetric carbon atom in a divalent linking group and a molecule not having it) may be used in combination.
[0036]
In the case of using rod-like liquid crystalline molecules, it is preferable that the alignment is substantially horizontal (homogeneous). Substantially horizontal means that the average angle (average inclination angle) between the major axis direction of the rod-like liquid crystal molecules and the surface of the optically anisotropic layer is in the range of 0 to 40 degrees. The rod-like liquid crystal molecules may be obliquely aligned or may be gradually changed (hybrid alignment). Even in the case of oblique orientation or hybrid orientation, the average inclination angle is preferably 0 to 40 degrees.
Examples of rod-like liquid crystalline molecules include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines. , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. In addition to the above low-molecular liquid crystalline molecules, high-molecular liquid crystalline molecules can also be used.
Similarly to the discotic liquid crystalline molecule, a polymerizable group (Q) is introduced into the rod-like liquid crystalline molecule, and the rod-like liquid crystalline molecule is aligned in a substantially horizontal state by a polymerization reaction. It is particularly preferable to fix rod-like liquid crystalline molecules.
[0037]
The thickness of one optically anisotropic layer is preferably 100 nm to 10 μm, more preferably 500 nm to 10 μm, and most preferably 2 to 8 μm.
The total thickness of the optically anisotropic layers A and B, that is, the thickness of the λ / 4 plate is preferably 500 nm to 20 μm, and more preferably 600 nm to 15 μm.
[0038]
[Alignment film]
In order to align the discotic liquid crystal molecules substantially vertically, it is important to reduce the surface energy of the alignment film. Specifically, the surface energy of the alignment film is lowered by the functional group of the polymer, thereby bringing the discotic liquid crystalline molecules into an upright state. As the functional group for reducing the surface energy of the alignment film, a fluorine atom and a hydrocarbon group are effective. A hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms is particularly preferred. In order for a fluorine atom or a hydrocarbon group to be present on the surface of the alignment film, it is preferable to introduce a fluorine atom or a hydrocarbon group into the side chain rather than the main chain of the polymer.
When fluorine atoms are used as the functional group for reducing the surface energy, the polymer used for the alignment film preferably contains 0.05 to 80% by weight of fluorine atoms, and preferably contains 0.1 to 70% by weight. More preferably, it is contained in a proportion of 0.5 to 65% by weight, more preferably 1 to 60% by weight.
The hydrocarbon group is an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear. The aliphatic group is preferably an alkyl group (which may be a cycloalkyl group) or an alkenyl group (which may be a cycloalkenyl group). The aliphatic group preferably has a steroid structure. The steroid structure means a cyclopentanohydrophenanthrene ring structure or a ring structure in which a part of the bond of the ring is a double bond in an aliphatic ring range (a range in which an aromatic ring is not formed). The aromatic group preferably has a biphenyl structure or a tolan structure.
The hydrocarbon group may have a substituent that does not exhibit strong hydrophilicity, such as a halogen atom. The hydrocarbon group has preferably 10 to 100 carbon atoms, more preferably 10 to 60, and most preferably 10 to 40 carbon atoms.
The main chain of the polymer preferably has a polyimide structure, a polyvinyl alcohol structure or a poly (meth) acrylic acid structure.
[0039]
Polyimide is generally synthesized by a condensation reaction of tetracarboxylic acid and diamine. A polyimide corresponding to a copolymer may be synthesized using two or more kinds of tetracarboxylic acids or two or more kinds of diamines. The fluorine atom or hydrocarbon group may be present in the repeating unit derived from tetracarboxylic acid, may be present in the repeating unit derived from diamine, or may be present in both repeating units.
When introducing a hydrocarbon group into polyimide, it is particularly preferable to form a steroid structure in the main chain or side chain of the polyimide.
Polyimide may be applied in the state of polyamic acid, and an imide bond may be formed after the application.
[0040]
Polyvinyl alcohol is generally produced by saponification treatment of polyvinyl acetate. Then, a modified polyvinyl alcohol suitable as an alignment film is obtained by bonding (modifying) a fluorine atom-containing group or hydrocarbon group to a part of the vinyl alcohol repeating unit obtained by saponification.
The modified polyvinyl alcohol preferably contains a repeating unit containing a fluorine atom or a hydrocarbon group in a range of 2 to 80 mol%, more preferably 3 to 70 mol%. The vinyl alcohol repeating unit is preferably contained in the modified polyvinyl alcohol in the range of 20 to 95 mol%, more preferably in the range of 25 to 90 mol%. The vinyl acetate repeating unit is preferably contained in the modified polyvinyl alcohol in the range of 0 to 30 mol%, more preferably in the range of 2 to 20 mol%.
The main chain of the modified polyvinyl alcohol and a group containing a fluorine atom or a hydrocarbon group are not directly connected, but -O-, -CO-, -SO₂Bonding is preferably via a divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group, and combinations thereof.
[0041]
A modified poly (meth) acrylic acid suitable for an alignment film can be obtained by bonding (modifying) a group containing a fluorine atom or a hydrocarbon group to a part of a repeating unit of polyacrylic acid or polymethacrylic acid.
The modified poly (meth) acrylic acid preferably contains a repeating unit containing a fluorine atom or a hydrocarbon group in a range of 2 to 80 mol%, and more preferably in a range of 3 to 70 mol%. The (meth) acrylic acid repeating unit is preferably contained in the modified (meth) acrylic acid in the range of 20 to 98 mol%, more preferably in the range of 30 to 97 mol%. .
The main chain of the modified poly (meth) acrylic acid and a group containing a fluorine atom or a hydrocarbon group are not directly connected, but -O-, -CO-, -SO₂Bonding is preferably via a divalent linking group selected from-, -NH-, an alkylene group, an arylene group, and combinations thereof.
[0042]
In order to align the rod-like liquid crystal molecules substantially horizontally, it is important not to lower the surface energy of the alignment film, contrary to the alignment film described above. Specifically, it is preferable not to introduce a functional group (a fluorine atom and a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms) that lowers the surface energy into the polymer constituting the alignment film. In other words, a normal alignment film of rod-like liquid crystalline molecules can be used.
A general alignment film of rod-like liquid crystalline molecules is described in many documents (for example, Shoichi Matsumoto, Liquid Crystal Display Technology, pp. 196-201, Sangyo Tosho, 1996). Many alignment films of rod-like liquid crystal molecules are commercially available for liquid crystal cells. In the present invention, a known or commercially available polymer for a liquid crystal cell can be used as it is as a horizontal alignment film of rod-like liquid crystalline molecules.
It is possible to align the rod-like liquid crystalline molecules substantially horizontally without using an alignment film. For example, when an optical anisotropic layer formed from rod-like liquid crystalline molecules is provided on an optical anisotropic layer formed from discotic liquid crystalline molecules, the optical anisotropic layer formed from discotic liquid crystalline molecules is aligned. It can function as a film. In addition, before applying the rod-like liquid crystalline molecules on the temporary support (described later), the temporary support or an intermediate layer described later can be rubbed to function as an alignment film.
[0043]
The polymerization degree of the polymer used for the alignment film is preferably 200 to 5000, and more preferably 300 to 3000. The molecular weight of the polymer is preferably 9000 to 200000, more preferably 13000 to 130,000.
Two or more kinds of polymers may be used in combination.
In the formation of the alignment film, it is preferable to perform a rubbing treatment. The rubbing treatment is performed by rubbing the surface of the film containing the polymer several times in a certain direction with paper or cloth.
[0044]
[Manufacture of λ / 4 plate]
The optically anisotropic layer can be formed by applying a coating liquid containing liquid crystalline molecules or the following polymerizable initiators and other additives onto a temporary support or an alignment film provided thereon.
As the temporary support, a glass plate or a polymer film is preferably used. A thermoplastic resin layer is provided between the temporary support and the optically anisotropic layer or between the temporary support and the alignment film so that the optically anisotropic layer to be formed can be easily peeled off from the temporary support. It is preferable to make it. The thermoplastic resin is preferably softened or tacky at a temperature of 150 ° C. or lower. The thermoplastic resin is preferably easily dissolved in a specific solvent (for example, an alkaline aqueous solution) so that the removal is easy. Thermoplastic resins that can be dissolved in an alkaline aqueous solution have been proposed in the technical field of photosensitive transfer materials (for example, described in JP-A-5-72724 and JP-A-5-173320). These thermoplastic resins can be diverted to the production of λ / 4 plates.
In order to improve the adhesion between the thermoplastic resin layer and the optically anisotropic layer, an intermediate layer may be provided.
[0045]
As a solvent used for preparing the coating solution, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination.
The coating liquid can be applied by a known method (eg, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).
[0046]
After coating, the aligned liquid crystalline molecules are fixed while maintaining the alignment state. The immobilization is preferably carried out by a polymerization reaction of the polymerizable group (P) introduced into the liquid crystal molecule. The polymerization reaction includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator. A photopolymerization reaction is preferred.
Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatic acyloin. Compound (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compound (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), a combination of triarylimidazole dimer and p-aminophenyl ketone (US Pat. No. 3,549,367) Acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (U.S. Pat. No. 4,212,970).
[0047]
The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight, based on the solid content of the coating solution.
It is preferable to use ultraviolet rays for light irradiation for polymerization of liquid crystalline molecules.
Irradiation energy is 20mJ / cm² ~ 50J / cm² Preferably, 100 to 800 mJ / cm² More preferably. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.
A λ / 4 plate composed of the optically anisotropic layers A and B can be formed by repeating the above coating, orientation and curing procedures.
The λ / 4 plate can be peeled off from the temporary support. When the λ / 4 plate is disposed in the liquid crystal cell, the formed λ / 4 plate can be transferred from the temporary support to one substrate of the liquid crystal cell.
After peeling off or transferring the λ / 4 plate, the alignment film and the thermoplastic resin layer that are no longer necessary may be removed. If the liquid crystalline molecules are fixed by polymerization in the aligned state, the liquid crystalline molecules can maintain the aligned state even without the alignment film.
[0048]
[Backlight device for liquid crystal display]
The backlight device for a liquid crystal display includes a reflector, a light source, and a cholesteric liquid crystal layer in addition to the λ / 4 plate.
The reflector and the light source are the same as the reflector and the light source used in a normal liquid crystal display.
The selective reflection of cholesteric liquid crystal is one of the optical properties of liquid crystal that has been known for a long time, and is described in various documents. The cholesteric liquid crystal preferably exhibits selective reflection in a wavelength region of 480 nm to 630 nm. It is preferable to provide a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different selective reflection center wavelengths. The cholesteric liquid crystal layer used in the backlight device for liquid crystal display is described in JP-A-8-146416, JP-A-8-271731, JP-A-10-319235 and JP-T-10-513578.
[0049]
[Liquid crystal display]
Backlight devices for liquid crystal displays include TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (Supper Twisted Nematic), VA (Vertically Aligned), and HAN. This is effective for liquid crystal displays of various display modes such as (Hybrid Aligned Nematic).
[0050]
【Example】
[Example 1]
(Formation of optically anisotropic layer A)
The polycarbonate film was stretched to obtain an optically anisotropic layer A having a retardation value of 274 nm at a wavelength of 550 nm.
[0051]
(Formation of optically anisotropic layer B)
A diluted solution of steroid-modified polyamic acid was applied on the optically anisotropic layer A to a thickness of 1 μm using a bar coater. The coating layer was dried with hot air at 60 ° C. for 2 minutes, and the surface was rubbed to form an alignment film made of the following modified polyimide. The angle between the rubbing direction and the slow axis of the optically anisotropic layer A was 60 °.
[0052]
[Chemical 9]

[0053]
On the alignment film, a coating solution having the following composition was applied to vertically align the discotic liquid crystalline molecules. The thickness of the formed layer was 6.2 μm. Next, the discotic liquid crystalline molecules were polymerized by irradiation with ultraviolet rays. In this way, an optically anisotropic layer B was formed.
When the retardation value of the optically anisotropic layer B at a wavelength of 550 nm was measured, it was 137 nm.
In this way, a λ / 4 plate was produced. The retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 480 nm is 118 nm (Re / λ: 0.246), and the retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 550 nm is 137.50 nm (Re / λ: 0). 250), and the retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 630 nm was 159 nm (Re / λ: 0.252).
[0054]
────────────────────────────────────
Optically anisotropic layer B coating solution composition
────────────────────────────────────
The following discotic liquid crystalline molecules (1) 32.6% by weight
Cellulose acetate butyrate 0.7% by weight
The following modified trimethylolpropane triacrylate 3.2% by weight
0.4% by weight of the following sensitizer
1.1% by weight of the following photopolymerization initiator
Methyl ethyl ketone 62.0% by weight
────────────────────────────────────
[0055]
[Chemical Formula 10]

[0056]
Embedded image

[0057]
Embedded image

[0058]
(Production of backlight device for liquid crystal display)
A 0.1 μm-thick polyvinyl alcohol-based alignment film was formed on the cellulose acetate support by a bar coating method. The alignment film is rubbed, and a tetrahydrofuran solution of a polymer thermotropic cholesteric liquid crystal is applied onto the alignment film by a bar coating method, aligned and aged at 155 ° C., and then rapidly cooled to have a selective reflection center wavelength of 450 nm. A cholesteric liquid crystal layer was formed.
Next, a cholesteric liquid crystal layer having a selective reflection center wavelength of 700 nm was formed in the same manner except that the ratio of the chiral mesogenic group in the polymer thermotropic cholesteric liquid crystal was increased.
The two formed cholesteric liquid crystal layers were bonded to each other and heated at 140 ° C. for 10 minutes to form a pitch variable region.
The optically anisotropic layer B side of the λ / 4 plate was bonded to the cholesteric liquid crystal layer with an adhesive. Further, a commercially available liquid crystal display reflector and a light source were attached to produce a backlight device for a liquid crystal display.
When the average degree of polarization with respect to normal incidence light was measured in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, it was 91%.
[0059]
[Example 2]
(Formation of optically anisotropic layer A)
A diluted solution of steroid-modified polyamic acid was applied on a transparent glass substrate having a thickness of 1.1 mm using a bar coater. The coating layer was baked at 200 ° C. for 1 hour, and the surface was rubbed to form an alignment film made of the modified polyimide shown in Example 1.
A coating solution for the optically anisotropic layer A was prepared by increasing the solute concentration of the coating solution for the optically anisotropic layer B used in Example 1. On the alignment film, a coating solution for the optically anisotropic layer A was applied, and the discotic liquid crystalline molecules were vertically aligned. Next, the discotic liquid crystalline molecules were polymerized by irradiation with ultraviolet rays. In this way, an optically anisotropic layer A was formed. The retardation value of the optically anisotropic layer A at a wavelength of 550 nm was measured and found to be 265 nm.
[0060]
(Formation of optically anisotropic layer B)
A polyvinyl alcohol alignment film having a thickness of 0.1 μm was formed on the optically anisotropic layer A by spin coating. The surface of the alignment film was rubbed in a direction of 60 ° with respect to the slow axis of the optically anisotropic layer A.
On the alignment film, 91% by weight of the following rod-like liquid crystalline molecules, 5% by weight of the modified trimethylolpropane triacrylate used in Example 1, 1% by weight of the sensitizer used in Example 1, and used in Example 1 A coating solution in which 3% by weight of the photopolymerization initiator dissolved in methylene chloride was applied and heated to 115 ° C. to horizontally align the rod-like liquid crystalline molecules. Next, ultraviolet light was irradiated to polymerize the rod-like liquid crystal molecules. In this way, an optically anisotropic layer B was formed.
[0061]
Embedded image

[0062]
When the retardation value of the optically anisotropic layer B at a wavelength of 550 nm was measured, it was 139 nm.
In this way, a λ / 4 plate was produced. The retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 480 nm is 119 nm (Re / λ: 0.248), and the retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 550 nm is 138 nm (Re / λ: 0.251). The retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 630 nm was 155 nm (Re / λ: 0.246).
[0063]
(Production of backlight device for liquid crystal display)
A backlight device for a liquid crystal display was produced in the same manner as in Example 1 except that the λ / 4 plate produced as described above was used.
When the average degree of polarization with respect to normal incidence light was measured in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, it was 91%.
[0064]
[Comparative Example 1]
A polycarbonate film was uniaxially stretched to produce a λ / 4 plate having a retardation value of 140 nm at a wavelength of 550 nm.
A backlight device for a liquid crystal display was produced in the same manner as in Example 1 except that the produced λ / 4 plate was used.
When the average degree of polarization with respect to normal incidence light was measured in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, it was 82%.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical embodiment of a λ / 4 plate used in a backlight device for a liquid crystal display.
FIG. 2 is a schematic diagram showing another typical aspect of a λ / 4 plate used in a backlight device for a liquid crystal display.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing functions of a backlight device for a liquid crystal display.
[Explanation of symbols]
1a, 1d, 2a, 3a counterclockwise circularly polarized light component
1b, 1c, 2b, 2c clockwise circular polarization component
4a Linearly polarized light
A Optically anisotropic layer A
B Optically anisotropic layer B
Ch cholesteric liquid crystal layer
LS light source
RP reflector
a Slow axis of optically anisotropic layer A
b Slow axis of optically anisotropic layer B
d Discotic liquid crystalline molecules
r Rod-like liquid crystalline molecules
λ / 4 λ / 4 plate
θ The angle of a and b in the same plane

Claims

A backlight device for a liquid crystal display in which a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate are arranged in this order, where the λ / 4 plate includes an optically anisotropic layer A and an optically anisotropic layer B It consists of a, a layer one is formed from the discotic liquid crystal molecules average inclination angle is within the range of 50 to 90 degrees of the optically anisotropic layers a and B, and the other Gapo Rimmer film, and A wideband λ / 4 plate having retardation values / wavelength values measured at wavelengths of 480 nm, 550 nm, and 630 nm, all in the range of 0.2 to 0.3, and a backlight device for a liquid crystal display .

A backlight device for a liquid crystal display in which a reflector, a light source, a cholesteric liquid crystal layer, and a λ / 4 plate are arranged in this order, where the λ / 4 plate includes an optically anisotropic layer A and an optically anisotropic layer B One of the optically anisotropic layers A and B is a layer formed of discotic liquid crystalline molecules having an average tilt angle in the range of 50 to 90 degrees, and the other is an average tilt angle of 0 to 40 And a retardation value / wavelength value measured at wavelengths of 480 nm, 550 nm, and 630 nm are all in the range of 0.2 to 0.3. A backlight device for a liquid crystal display, which is a broadband λ / 4 plate .

The backlight device for a liquid crystal display according to claim 1 or 2 , wherein the λ / 4 plate has a thickness of 500 nm to 20 µm .