JP3996292B2

JP3996292B2 - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3996292B2
Application number: JP03483999A
Authority: JP
Inventors: 洋士伊藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP2000235184A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶セル、偏光素子および光学補償シートからなり、光学補償シートが透明支持体および光学的異方性層を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶セル、偏光素子および光学補償シート（位相差板）からなる。透過型液晶表示装置では、二枚の偏光素子を液晶セルの両側に取り付け、一枚または二枚の光学補償シートを液晶セルと偏光素子との間に配置する。反射型液晶表示装置では、反射板、液晶セル、一枚の光学補償シート、そして一枚の偏光素子の順に配置する。
液晶セルは、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および棒状液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子の配向状態の違いで、透過型については、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）、反射型については、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードが提案されている。
【０００３】
光学補償シートは、画像着色を解消したり、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。光学補償シートとしては、延伸複屈折フイルムが従来から使用されていた。
延伸複屈折フイルムからなる光学補償シートに代えて、透明支持体上に液晶性分子（特にディスコティック液晶性分子）を含む光学的異方性層を有する光学補償シートを使用することが提案されている。光学的異方性層は、液晶性分子を配向させ、その配向状態を固定することにより形成する。一般に、重合性基を有する液晶性分子を用いて、重合反応によって配向状態を固定する。液晶性分子は、大きな複屈折率を有する。そして、液晶性分子には、多様な配向形態がある。液晶性分子を用いることで、従来の延伸複屈折フイルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能になった。
【０００４】
光学補償シートの光学的性質は、液晶セルの光学的性質、具体的には上記のような表示モードの違いに応じて決定する。液晶性分子、特にディスコティック液晶性分子を用いると、液晶セルの様々な表示モードに対応する様々な光学的性質を有する光学補償シートを製造することができる。
ディスコティック液晶性分子を用いた光学補償シートでは、様々な表示モードに対応するものが既に提案されている。例えば、ＴＮモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平６−２１４１１６号公報、米国特許５５８３６７９号、同５６４６７０３号、ドイツ特許公報３９１１６２０Ａ１号の各明細書に記載がある。また、ＩＰＳモードまたはＦＬＣモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平１０−５４９８２号公報に記載がある。さらに、ＯＣＢモードまたはＨＡＮモードの液晶セル用光学補償シートは、米国特許５８０５２５３号および国際特許出願ＷＯ９６／３７８０４号の各明細書に記載がある。さらにまた、ＳＴＮモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平９−２６５７２号公報に記載がある。そして、ＶＡモードの液晶セル用光学補償シートは、特許番号第２８６６３７２号公報に記載がある。
【０００５】
液晶表示装置は、その軽量、薄型との特徴を利用して、携帯可能な機器（例えば、モバイル・パーソナル・コンピューター）に用いられている。携帯して屋外で使用する場合には、使用条件として温度変化を考慮しなければならない。また、液晶表示装置の発熱量は小さいが、自動車やパーソナル・コンピューターのディスプレイとして使用する場合には、隣接する機械の発熱によって高温になることもある。
液晶セルに使用する棒状液晶性分子は、温度変化に伴って、光学的性質も変化する。前述したように光学補償シートの光学的性質は、液晶セルの光学的性質に対応するように設計されている。従って、液晶セルの光学的性質が変化すると、光学補償シートはそれに対応（光学補償）できなくなる。そこで、温度変化に対応して、光学補償シートの光学的性質を、液晶セルの光学的性質と同様に変化させることが考えられた。
【０００６】
特開平７−１９９１７４号公報に、メソゲン基を側鎖に有する高分子のフイルムからなる光学位相差板（光学補償シート）を有する液晶表示装置が開示されている。同公報記載の発明では、高分子の側鎖にメソゲン基を導入することによって、光学補償シートの光学的性質の温度変化を、液晶セルの光学的性質の温度変化に対応させている。
特開平９−１０１５１７号公報には、側鎖型高分子液晶を他の高分子のフイルム中に分散させた光学位相差板（光学補償シート）を有するＳＴＮ型液晶表示装置が開示されている。同公報記載の発明では、側鎖型高分子液晶を用いることで、光学補償シートの光学的性質の温度変化を、液晶セルの光学的性質の温度変化に対応させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１９９１７４号および同９−１０１５１７号の各公報に記載の発明は、いずれも光学補償シートに用いる物質（主に液晶性分子）の分子構造を再設計することによって、光学補償シートの光学的性質の温度変化を、液晶セルの光学的性質の温度変化に対応させている。
しかし、前述したように、光学補償シートの光学的性質は、液晶セルの表示モードの違いに応じて決定する必要がある。従って、上記各公報記載の発明を実施するためには、液晶セルの光学的性質の温度変化に加えて、表示モードの違いにも対応させて、光学補償シートに用いる液晶性分子の分子構造を再設計する必要がある。すなわち、光学補償シートに用いる液晶性分子として、液晶セルの表示モードの種類×液晶セルの棒状液晶性分子の種類に相当する数の化合物を準備する必要がある。
本発明の目的は、光学補償シートに使用する液晶性分子の分子構造を再設計する必要なく、光学補償シートのレターデーションの温度変化率が液晶セルのレターデーションの温度変化率に近似している液晶表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、液晶セル、偏光素子および光学補償シートからなり、光学補償シートが透明支持体および光学的異方性層を有する液晶表示装置であって、光学的異方性層が重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子との混合物の重合反応によって形成した層であり、液晶セルのレターデーション変化率と光学補償シートのレターデーション変化率とが下記式を満足することを特徴とする液晶表示装置により達成された。
│Ｒｅ^ＬＣ６０／Ｒｅ^ＬＣ３０−Ｒｅ^ＯＣ６０／Ｒｅ^ＯＣ３０│＜０．１
式中、Ｒｅ^ＬＣ６０は、６０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ^ＬＣ３０は、３０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ^ＯＣ６０は、６０℃における光学補償シートのレターデーションであり；そして、Ｒｅ^ＯＣ３０は、３０℃における光学補償シートのレターデーションである。
上記液晶表示装置は、液晶セルのレターデーション変化率と光学補償シートのレターデーション変化率とが上記式を満足するように、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子との混合比を調節し、そして混合物の重合反応によって光学的異方性層を形成することにより製造できる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明者の研究の結果、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子（以下、非重合性液晶性分子と略す）との混合物の重合反応によって光学的異方性層を形成すると、光学補償シートの光学的性質（具体的にはレターデーション）が、液晶セルと同様に、温度に対応して変化することが判明した。そして、光学的性質の温度変化率は、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性液晶性分子との混合比の調整によって調節することができる。
重合性ディスコティック液晶性分子の重合反応によって形成された光学的異方性層を有する光学補償シートは、前述したように液晶セルの様々な表示モードに対応するものが既に提案されている。そのような既に知られている光学補償シートの製造において、非重合性液晶性分子を重合性ディスコティック液晶性分子と混合することによって、温度に対応して変化する光学的性質が変化する光学補償シートが得られる。そして、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性液晶性分子との混合比を調節することによって、光学補償シートのレターデーションの温度変化率を液晶セルのレターデーションの温度変化率に近似させることができる。
以上の結果、本発明の液晶表示装置では、液晶セルの表示モードの種類と液晶セルの棒状液晶性分子の種類に応じて光学補償シートに用いる液晶性分子の分子構造を再設計する必要なく、光学補償シートのレターデーションの温度変化率を液晶セルのレターデーションの温度変化率に近似させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、透過型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
図１の（ａ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、偏光素子（１ａ）、光学補償シートの透明支持体（２ａ）、光学補償シートの光学的異方性層（３ａ）、液晶セルの下基板（４ａ）、棒状液晶性分子（５）、液晶セルの上基板（４ｂ）、光学補償シートの光学的異方性層（３ｂ）、光学補償シートの透明支持体（２ｂ）、そして偏光素子（１ｂ）からなる。
図１の（ｂ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、偏光素子（１ａ）、光学補償シートの透明支持体（２）、光学補償シートの光学的異方性層（３）、液晶セルの下基板（４ａ）、棒状液晶性分子（５）、液晶セルの上基板（４ｂ）、そして偏光素子（１ｂ）からなる。
図１の（ｃ）に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、偏光素子（１ａ）、液晶セルの下基板（４ａ）、棒状液晶性分子（５）、液晶セルの上基板（４ｂ）、光学補償シートの光学的異方性層（３）、光学補償シートの透明支持体（２）、そして偏光素子（１ｂ）からなる。
図２は、反射型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
図２に示す反射型液晶表示装置は、反射板（ＲＰ）側から順に、液晶セルの下基板（４ａ）、棒状液晶性分子（５）、液晶セルの上基板（４ｂ）、光学補償シートの光学的異方性層（３）、光学補償シートの透明支持体（２）、そして偏光素子（１）からなる。
【００１１】
［光学補償シートの光学的異方性層］
光学的異方性層は、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性液晶性分子との混合物の重合反応によって形成する。
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。
重合性基をディスコティック液晶性分子に導入するためには、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。
【００１２】
（Ｉ）
Ｄ（−Ｌ−Ｐ）_n
式中、Ｄは円盤状コアであり；Ｌは二価の連結基であり；Ｐ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、ＬＰ（またはＰＬ）は、二価の連結基（Ｌ）と重合性基（Ｐ）との組み合わせを意味する。
【００１３】
【化１】

【００１４】
【化２】

【００１５】
【化３】

【００１６】
【化４】

【００１７】
【化５】

【００１８】
【化６】

【００１９】
【化７】

【００２０】
【化８】

【００２１】
【化９】

【００２２】
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。
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（Ｐ）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。
【００２３】
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−
Ｌ11：−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ12：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
【００２４】
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−
【００２５】
なお、ＳＴＮモードのような棒状液晶性分子がねじれ配向している液晶セルを、光学的に補償するためには、ディスコティック液晶性分子もねじれ配向させることが好ましい。上記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すると、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。また、不斉炭素原子を含む光学活性を示す化合物（カイラル剤）を光学的異方性層に添加しても、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。
【００２６】
式（Ｉ）の重合性基（Ｐ）は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基（Ｐ）の例を以下に示す。
【００２７】
【化１０】

【００２８】
【化１１】

【００２９】
【化１２】

【００３０】
【化１３】

【００３１】
【化１４】

【００３２】
【化１５】

【００３３】
重合性基（Ｐ）は、不飽和重合性基（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ１７）またはエポキシ基（Ｐ６、Ｐ１８）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（Ｐ１、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ１７）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Ｐ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。
二種類以上の重合性ディスコティック液晶性分子を併用してもよい。
【００３４】
非重合性液晶性分子としてディスコティック液晶性分子を用いる。
【００３５】
非重合性ディスコティック液晶性分子は、前述した重合性ディスコティック液晶性分子の重合性基（Ｐ）を、水素原子またはアルキル基に変更した化合物であることが好ましい。すなわち、非重合性ディスコティック液晶性分子は、下記式（II）で表わされる化合物であることが好ましい。
（II）
Ｄ（−Ｌ−Ｒ）_n
式中、Ｄは円盤状コアであり；Ｌは二価の連結基であり；Ｒは水素原子またはアルキル基であり；そして、ｎは４乃至１２の整数である。
式（II）の円盤状コア（Ｄ）の例は、ＬＰ（またはＰＬ）をＬＲ（またはＲＬ）に変更する以外は、前記の重合性ディスコティック液晶分子の例と同様である。
また、二価の連結基（Ｌ）の例も、前記の重合性ディスコティック液晶分子の例と同様である。
Ｒのアルキル基は、炭素原子数が１乃至４０であることが好ましく、１乃至３０であることがさらに好ましい。環状アルキル基よりも鎖状アルキル基の方が好ましく、分岐を有する鎖状アルキル基よりも直鎖状アルキル基の方が好ましい。Ｒは、水素原子または炭素原子数が１乃至３０の直鎖状アルキル基であることが特に好ましい。
二種類以上の非重合性液晶性分子を併用してもよい。
【００３６】
重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性液晶性分子との混合比は、温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の液晶セルのレターデーション変化率であるＲｅ^LC６０／Ｒｅ^LC３０と温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の光学補償シートのレターデーション変化率であるＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０との差が０．１未満となるように調節する。
液晶セルと光学補償シートのレターデーションは、下記式で定義される面内レターデーション（Ｒｅ）を意味する。
Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
式中、ｎｘおよびｎｙは、液晶セルまたは光学補償シートの面内の主屈折率であり；そして、ｄは液晶セルまたは光学補償シートの厚さである。
液晶性分子を含む層は、原則として、温度が上昇するに伴いレターデーションが低下する。従って、Ｒｅ^LC６０／Ｒｅ^LC３０およびＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０は、いずれも０〜１の範囲の値になる。
非重合性液晶性分子の混合比を増加させると、光学補償シートのレターデーション変化率（Ｒｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０）は低下し、非重合性液晶性分子の混合比を低下させると、光学補償シートのレターデーション変化率（Ｒｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０）は上昇する。このように混合比を調整することで、Ｒｅ^LC６０／Ｒｅ^LC３０とＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０との差を０．１未満に調節できる。
重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性液晶性分子との具体的な混合比については、以上のように光学補償シートのレターデーション変化率を調節するため、一般的な制限はない。ただし、一方が極端に少量では、レターデーション変化率は調節されない。また、重合性ディスコティック液晶性分子の割合が少ないと、光学的異方性層内の配向状態を固定することが難しくなる（バインダーポリマーを用いて固定するとの手段もあるが）。従って、混合物中の重合性ディスコティック液晶性分子の割合は、１乃至９９．９重量％であることが好ましく、２乃至９９．８重量％であることがより好ましく、５乃至９９．５重量％であることがさらに好ましく、１０乃至９９重量％であることが最も好ましい。
【００３７】
光学的異方性層は、重合性ディスコティック液晶性分子、非重合性液晶性分子、あるいは下記の重合性開始剤や任意の添加剤（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）を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成する。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。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。
【００３８】
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、重合性ディスコティック液晶性分子に導入した重合性基（Ｐ）の重合反応によって実施する。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。
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。
ディスコティック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。
【００３９】
光学的異方性層の厚さは、０．１乃至１０μｍであることが好ましく、０．５乃至５μｍであることがさらに好ましく、１乃至５μｍであることが最も好ましい。
光学的異方性層内での液晶性分子の配向状態は、前述したように、液晶セルの表示モードの種類に応じて決定される。液晶性分子の配向状態は、具体的には、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される。
【００４０】
［配向膜］
配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・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）の累積のような手段で、設けることができる。さらに、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も知られている。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。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。
配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶セルの表示モードの種類に応じて決定する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直に配向している表示モード（例、ＶＡ、ＯＣＢ、ＨＡＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に水平に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード（例、ＳＴＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に垂直に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード（例、ＴＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に斜めに配向させる機能を有する配向膜を用いる。
具体的なポリマーの種類については、前述した様々な表示モードに対応するディスコティック液晶性分子を用いた光学補償シートについての文献に記載がある。
なお、配向膜を用いて液晶性分子を配向させてから、その配向状態のまま重合により液晶性分子を固定して光学的異方性層を形成し、光学的異方性層のみ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。そのため、液晶表示装置では、配向膜は（製造工程において必須ではあるが）必須の要素ではない。
【００４１】
［光学補償シートの透明支持体］
光学補償シートの透明支持体として、一般には、光学的等方性のポリマーフイルムが用いられる。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。光学的等方性とは、具体的には、面内レターデーション（Ｒｅ）が１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。また、厚み方向のレターデーション（Ｒth）は、４０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。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。
【００４２】
液晶表示モードの種類によっては、透明支持体として光学的異方性のポリマーフイルムが用いられる場合もある。すなわち、光学的異方性層の光学的異方性に透明支持体の光学的異方性も加えて、液晶セルの光学的異方性に対応する（光学的に補償する）場合もある。そのような目的で光学的異方性透明支持体を使用する場合、透明支持体の面内レターデーション（Ｒｅ）は、２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、厚み方向のレターデーション（Ｒth）は、８０ｎｍ以上であることが好ましく、１２０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
【００４３】
透明支持体を形成する材料は、光学的等方性支持体とするか、光学的異方性支持体とするかに応じて決定する。光学的等方性支持体の場合は、一般にガラスまたはセルロースエステルが用いられる。光学的異方性支持体の場合は、一般に合成ポリマー（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）が用いられる。セルロースエステルまたは合成ポリマーのフイルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。光学的異方性支持体の場合は、合成ポリマーフイルムを延伸することによって光学的異方性を得る。
透明支持体の厚さは、２０乃至５００μｍであることが好ましく、５０乃至２００μｍであることがさらに好ましい。
透明支持体とその上に設けられる層（接着層、配向膜あるいは光学的異方性層）との接着を改善するため、透明支持体に表面処理（例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理）を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層（下塗り層）を設けてもよい。
【００４４】
［液晶表示装置］
本発明は、様々な表示モードの液晶セルに適用できる。前述したように、ディスコティック液晶性分子を用いた光学補償シートは、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）およびＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）に対応するものが既に提案されている。本発明は、いずれの表示モードの液晶表示装置においても有効である。
偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜からなる。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フイルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
保護膜は偏光膜の両面に設けられる。光学補償シートの透明支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜としても機能させることができる。その他の偏光膜の保護膜としては、光学的等方性が高いセルロースエステルフイルム、特にトリアセチルセルロースフイルムを用いることが好ましい。
【００４５】
【実施例】
［実施例１］
厚さ０．７ｍｍのガラス板を透明支持体として用いた。
下記の組成の塗布液を、バーコーターを用いて透明支持体の上に塗布した。塗布層を、６０℃で２分間乾燥した。塗布層の表面をラビング処理して、配向膜を形成した。配向膜の厚さは、０．５μｍであった。
【００４６】
────────────────────────────────────
配向膜塗布液
────────────────────────────────────
下記の変性ポリビニルアルコール２ｇ
グルタルアルデヒド０．１ｇ
水７５ｇ
メタノール２４ｇ
────────────────────────────────────
【００４７】
【化１６】

【００４８】
以下の組成の塗布液を、バーコーターを用いて配向膜の上に塗布し、１３０℃で２分間加熱して、ディスコティック液晶性化合物（１）および（２）を配向させた。
【００４９】

【００５０】
【化１７】

【００５１】
【化１８】

【００５２】
【化１９】

【００５３】
１３０℃の温度を維持して、４秒間の紫外線を照射し、ディスコティック液晶性化合物（１）のビニル基を重合させ、配向状態を固定した。光学補償シートを作製した。
２０℃から８０℃の範囲で、光学補償シートのレターデーションを測定した。結果を図３に示す。温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の光学補償シートのレターデーション変化率であるＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０は、０．９３であった。
【００５４】
市販のＴＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート２枚および偏光素子２枚を取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
２０℃から８０℃の範囲で、液晶セルのレターデーションを測定した。結果を図３に示す。温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の液晶セルのレターデーション変化率であるＲｅ^LC６０／Ｒｅ^LC３０は、０．９０であった。
図３は、実施例１、２および比較例１で作製した光学補償シートと液晶セルのレターデーション温度依存性を示すグラフである。図１の縦軸は、３０℃でのレターデーションを１とする相対レターデーション値である。図１の横軸は、温度（℃）である。
液晶表示装置を６０℃の恒温室に入れ、コントラスト比が１０以上となる視野角（上下および左右）を調べた。また、３０℃での画像の状態から、６０℃での画像の状態への変化を目視で確認した。結果を第１表に示す。
【００５５】
［実施例２］
光学的異方性層塗布液の組成を以下のように変更した以外は、実施例１と同様に光学補償シートを作製した。
【００５６】

【００５７】
２０℃から８０℃の範囲で、光学補償シートのレターデーションを測定した。結果を図３に示す。温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の光学補償シートのレターデーション変化率であるＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０は、０．８９であった。
市販のＴＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート２枚および偏光素子２枚を取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
液晶表示装置を６０℃の恒温室に入れ、コントラスト比が１０以上となる視野角（上下および左右）を調べた。また、３０℃での画像の状態から、６０℃での画像の状態への変化を目視で確認した。結果を第１表に示す。
【００５８】
［比較例１］
光学的異方性層塗布液の組成を以下のように変更した以外は、実施例１と同様に光学補償シートを作製した。
【００５９】

【００６０】
【化２０】

【００６１】
２０℃から８０℃の範囲で、光学補償シートのレターデーションを測定した。結果を図３に示す。温度が３０℃から６０℃に上昇した場合の光学補償シートのレターデーション変化率であるＲｅ^OC６０／Ｒｅ^OC３０は、０．９９であった。
市販のＴＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート２枚および偏光素子２枚を取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
液晶表示装置を６０℃の恒温室に入れ、コントラスト比が１０以上となる視野角（上下および左右）を調べた。また、３０℃での画像の状態から、６０℃での画像の状態への変化を目視で確認した。結果を第１表に示す。
【００６２】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】透過型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
【図２】反射型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図である。
【図３】実施例１、２および比較例１で作製した光学補償シートと液晶セルのレターデーション温度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
ＢＬバックライト
ＲＰ反射板
１、１ａ、１ｂ偏光素子
２、２ａ、２ｂ光学補償シートの透明支持体
３、３ａ、３ｂ光学補償シートの光学的異方性層
４ａ液晶セルの下基板
４ｂ液晶セルの上基板
５棒状液晶性分子

Claims

液晶セル、偏光素子および光学補償シートからなり、光学補償シートが透明支持体および光学的異方性層を有する液晶表示装置であって、光学的異方性層が重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子との混合物の重合反応によって形成した層であり、液晶セルのレターデーション変化率と光学補償シートのレターデーション変化率とが下記式を満足することを特徴とする液晶表示装置。
│Ｒｅ^ＬＣ６０／Ｒｅ^ＬＣ３０−Ｒｅ^ＯＣ６０／Ｒｅ^ＯＣ３０│＜０．１
式中、Ｒｅ^ＬＣ６０は、６０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ^ＬＣ３０は、３０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ^ＯＣ６０は、６０℃における光学補償シートのレターデーションであり；そして、Ｒｅ^ＯＣ３０は、３０℃における光学補償シートのレターデーションである。
液晶セル、偏光素子および光学補償シートからなり、光学補償シートが透明支持体および重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子との混合物の重合反応によって形成した光学的異方性層を有する液晶表示装置の製造方法であって、液晶セルのレターデーション変化率と光学補償シートのレターデーション変化率とが下記式を満足するように、重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子との混合比を調節し、そして混合物の重合反応によって光学的異方性層を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
│Ｒｅ ^ＬＣ６０／Ｒｅ ^ＬＣ３０−Ｒｅ ^ＯＣ６０／Ｒｅ ^ＯＣ３０│＜０．１
式中、Ｒｅ ^ＬＣ６０は、６０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ ^ＬＣ３０は、３０℃における液晶セルのレターデーションであり；Ｒｅ ^ＯＣ６０は、６０℃における光学補償シートのレターデーションであり；そして、Ｒｅ ^ＯＣ３０は、３０℃における光学補償シートのレターデーションである。