JP4460664B2 - 光学補償シートおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、透明支持体、配向膜および液晶性分子から形成された光学的異方性層をこの順に積層した光学補償シート、およびそれを用いた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）から形成された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】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置の製造では、液晶セル、偏光素子および光学補償シートのような部品を順次、接着剤で貼り付ける。液晶セル、偏光素子および光学補償シートは、液晶セルの表示モードに対応して、それぞれの光学的方向（偏光軸や遅相軸）を厳密に調節する必要がある。そのため、貼り付ける方向が規格外となる不良品が、若干生じることは避けられない。それらの不良品は、部品を剥がして再利用することが望ましい。
ところが、液晶セルから光学補償シートを剥がそうとすると、光学補償シートが破壊されて再利用できないとの問題が生じた。光学補償シートの一部が付着した液晶セルの方も、再利用するためには付着した光学補償シートの一部を除去する清掃作業が必要である。
【０００６】
本発明者の研究により、光学補償シートそのものの剥離強度よりも液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度が強いため、液晶セルから光学補償シートを剥がす際に、光学補償シートが破壊されていることが判明した。液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度は、液晶表示装置全体の強度を維持するために、一定の値（３８０ｇ／ｃｍ程度）が必要とされる。そのため、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度を低下させることは困難で、光学補償シートそのものの剥離強度を向上させる必要がある。しかし、光学補償シートの光学的機能に悪影響を与えることなく、強度を向上させる適当な手段は、従来の技術では提案されていなかった。
本発明の目的は、強度が優れた光学補償シートを提供することである。
また、本発明の目的は、製造時の貼り合わせ工程において不良品が生じても、部品を再利用することが可能な液晶表示装置を提供することでもある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記（１）〜（４）の光学補償シート、および下記（５）、（６）の液晶表示装置により達成された。
（１）透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層をこの順に積層した光学補償シートであって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合していることを特徴とする光学補償シート。
（２）シリカ微粒子が、０．００１乃至０．５μｍの範囲の平均粒子径を有する（１）に記載の光学補償シート。
（３）配向膜が架橋されたポリマーからなる（１）に記載の光学補償シート。
（４）光学的異方性層が、３乃至１０μｍの範囲の厚さを有する（１）に記載の光学補償シート。
【０００８】
（５）液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および液晶セルと一方または両方の偏光素子との間に配置された一枚または二枚の光学補償シートが互いに接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている透過型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
（６）反射板、液晶セル、光学補償シートおよび偏光素子が、この順に接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている反射型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
【０００９】
【発明の効果】
本発明者は研究の結果、光学補償シートの最も弱い構成要素（通常は配向膜）に無機微粒子を添加することで、光学補償シートの光学的機能に悪影響を与えることなく、光学補償シートの剥離強度を４００ｇ／ｃｍ以上に強化することに成功した。無機微粒子の応力分散作用によって、添加した構成要素の強度が向上する。これにより、光学補償シートそのものの剥離強度を、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強くすることが可能になった。
本発明によれば、液晶表示装置の製造時の貼り合わせ工程において不良品が生じても、光学補償シートを破壊することなく、光学補償シートを液晶セルから剥ぎ取ることができる。従って、光学補償シートと液晶セルとの貼り合わせに使用した接着剤を拭き取るだけで、光学補償シートと液晶セルを再利用することができる。
また、本発明では光学補償シートの強度が向上しているため、光学補償シートの取り扱いが容易であるとの利点もある。
【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】
［光学補償シートの剥離強度］
光学補償シートの剥離強度は、液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて光学補償シートの光学的異方性層を貼り付け、透明支持体の一端を１８０゜の方向に剥離するために要する応力をテンシロンで測定する。
本発明では、光学補償シートの剥離強度を４００ｇ／ｃｍ以上にする。剥離強度は、４５０ｇ／ｃｍ以上であることが好ましく、５００ｇ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。剥離強度には理論的な上限はないが、技術的には２０００ｇ／ｃｍ程度が限度である。
【００１２】
［無機微粒子］
光学補償シートの剥離強度を強化するため、無機微粒子を、透明支持体、配向膜および光学的異方性層の少なくとも一つに添加することが好ましい。通常は、最も弱い構成要素のみに添加する。一般には、配向膜が最も弱い構成要素である。ただし、具体的な構成（後述）によっては、透明支持体や光学的異方性層の強度も強化する必要がある。
無機微粒子としては、金属、炭素（例、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維）、酸化金属（例、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン）、フェライト（例、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト）、金属水酸化物（例、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム）、金属硫酸塩（例、硫酸カルシウム、硫酸バリウム）、タルク、クレー、マイカ、ガラス、金属ケイ酸塩（例、ケイ酸カルシウム）、金属チタン酸塩（例、チタン酸カルシウム、チタン酸鉛）、金属ジルコン酸塩（例、ジルコン酸鉛）、窒化金属（例、窒化アルミニウム）または炭化金属（例、炭化ケイ素）の粉末を用いることができる。酸化金属の粉末が好ましく、シリカが特に好ましい。
無機微粒子は、添加する構成要素（配向膜、透明支持体または光学的異方性層）の１乃至３０重量％の範囲の量で使用することが好ましく、２乃至２５重量％の範囲の量で使用することがさらに好ましく、４乃至２０重量％の範囲の量で使用することが最も好ましい。
無機微粒子の平均粒子径は、０．００１乃至０．５μｍであることが好ましく、０．００２乃至０．２μｍであることがさらに好ましく、０．００５乃至０．１μｍであることが最も好ましい。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、ノルボルネン樹脂）が用いられる。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。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。
透明支持体が前述した無機微粒子を含む場合は、ソルベントキャスト法におけるポリマーの溶液（ドープ）に無機微粒子を添加すればよい。
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。
【００１６】
［光学補償シートの配向膜］
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。
配向膜の厚さは、０．０１乃至５μｍであることが好ましく、０．０５乃至１μｍであることがさらに好ましい。
【００１７】
前述したように、無機微粒子を配向膜に添加することで、配向膜の強度を強化することが好ましい。本発明者の研究によれば、配向膜と光学的異方性層との界面が特に剥離しやすい。
無機微粒子の使用に加えて、配向膜に使用するポリマーを架橋して、配向膜の強度をさらに強化してもよい。配向膜に使用するポリマーに架橋性基を導入して、架橋性基を反応させることにより、ポリマーを架橋させることができる。なお、配向膜に使用するポリマーの架橋については、特開平８−３３８９１３号公報に記載がある。架橋性基としては、水酸基が特に好ましい。
配向膜に使用するポリマーは、架橋剤を用いて架橋性基を反応させることが好ましい。架橋剤の例には、アルデヒド（例、ホルムアルデヒド、グリオキザール、グルタルアルデヒド）、Ｎ−メチロール化合物（例、ジメチロールウレア、メチロールジメチルヒダントイン）、ジオキサン（例、２，３−ジヒドロキシジオキサン）、活性ビニル化合物（例、１，３，５−トリアクロイル−ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジン、ビス（ビニルスルホン）メタン、Ｎ，Ｎ−メチレンビス−［β−（ビニルスルホニル）プロピオンアミド］）、活性ハロゲン化合物（例、２，４−ジクロロ−６−ヒドロキシ−ｓ−トリアジン）、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。アルデヒドが好ましく、グルタルアルデヒドが特に好ましい。
【００１８】
架橋剤は、配向膜のポリマーの０．１乃至２０重量％の範囲の量で使用することが好ましく、０．５乃至１５重量％の範囲の量で使用することがさらに好ましい。
架橋性基とは別に、重合性基を配向膜に使用するポリマーに導入して、後述するディスコティック液晶性分子に導入する重合性基（Ｐ）と反応させて、配向膜と光学的異方性層との界面の剥離力を強化することもできる。
重合性基の例は、ディスコティック液晶性分子に導入する重合性基（Ｐ）の例と同様である。
架橋性基または重合性基は、配向膜に使用するポリマーの側鎖に導入する。具体的には、配向機能を有するポリマーを形成するためのモノマーと架橋性基または重合性基を有するモノマーとを共重合させて、得られたコポリマーを配向膜に使用する。
【００１９】
［光学補償シートの光学的異方性層］
光学的異方性層は、液晶性分子から形成する。
液晶性分子としては、棒状液晶性分子またはディスコティック液晶性分子が好ましく、ディスコティック液晶性分子が特に好ましい。
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。高分子液晶性分子は、以上のような低分子液晶性分子に相当する側鎖を有するポリマーである。高分子液晶性分子を用いた光学補償シートについては、特開平５−５３０１６号公報に記載がある。
【００２０】
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。
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、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。
【００２１】
（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。
【００２２】
【化１】
【００２３】
【化２】
【００２４】
【化３】
【００２５】
【化４】
【００２６】
【化５】
【００２７】
【化６】
【００２８】
【化７】
【００２９】
【化８】
【００３０】
【化９】
【００３１】
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。
【００３２】
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−
【００３３】
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−
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
【化１０】
【００３７】
【化１１】
【００３８】
【化１２】
【００３９】
【化１３】
【００４０】
【化１４】
【００４１】
【化１５】
【００４２】
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。
【００４３】
二種類以上のディスコティック液晶性分子を併用してもよい。例えば、以上述べたような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を併用することができる。
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。
【００４４】
光学的異方性層は、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。
【００４５】
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。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。
【００４６】
光学的異方性層の厚さは、０．１乃至２０μｍであることが好ましく、０．５乃至１５μｍであることがさらに好ましく、１乃至１０μｍであることが最も好ましい。ただし、液晶セルのモードによっては、高い光学的異方性を得るために、光学的異方性層を厚く（３乃至１５μｍに）する場合がある。本発明者の研究によれば、光学的異方性層を厚いと、配向膜と光学的異方性層との密着性が低下し、配向膜が破壊されやすい。従って、本発明は、光学的異方性層が比較的厚い場合に、特に効果がある。
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。
【００４７】
［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。それ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。
【００４８】
【実施例】
［比較例１］
ゼラチン下塗り層を設けたトリアセチルセルロースフイルムを、透明支持体として用いた。
下記の変性ポリビニルアルコールＡ７５重量部、下記の変性ポリビニルアルコールＢ２５重量部およびグルタルアルデヒド（架橋剤）５重量部を、水とメタノールの混合溶媒（水／メタノール重量比：７５／２５）に溶解して、２重量％の塗布液を調製した。塗布液を透明支持体の上に塗布、乾燥、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。
【００４９】
【化１６】
【００５０】
【化１７】
【００５１】
下記のディスコティック液晶性化合物（１）１．６ｇ、フェノキシジエチレングリコールアクリレート０．４ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１−１．０、イーストマンケミカル社製）０．０５ｇおよび光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）０．０１ｇをメチルエチルケトン３．６５ｇに溶解して塗布液を調製した。塗布液を＃４のワイヤーバーで配向膜の上に塗布した。これを金属枠に貼り付けて固定した状態で、１２０℃の恒温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物（１）を配向させた。１２０℃の温度を維持して、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。このようにして、厚さ４μｍの光学的異方性層を形成し、光学補償シートを作製した。
【００５２】
【化１８】
【００５３】
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、３００ｇ／ｃｍ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枚をエポキシ系接着剤（アラルダイド、チバガイギー社製）で接着し、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＴＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＨＡＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
【００５５】
［実施例１］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を１重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、５５０ｇ／ｃｍであった。
【００５６】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００５７】
［実施例２］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を３重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、６５０ｇ／ｃｍであった。
【００５８】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００５９】
［実施例３］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を５重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、７５０ｇ／ｃｍであった。
【００６０】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００６１】
［実施例４］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を１０重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、８００ｇ／ｃｍであった。
【００６２】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００６３】
［比較例２］
ゼラチン下塗り層を設けたトリアセチルセルロースフイルムを、透明支持体として用いた。
下記の可溶性ポリイミドをメチルエチルケトンに溶解して、４重量％の塗布液を調製した。塗布液を透明支持体の上に塗布、乾燥、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、０．２μｍであった。
【００６４】
【化１９】
【００６５】
下記のディスコティック液晶性化合物（２）９１重量部、下記のディスコティック液晶性化合物（３）９重量部、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート１．５重量部、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１−０．２、イーストマンケミカル社製）０．２５重量部、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１−１．０、イーストマンケミカル社製）０．２５重量部および光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）３重量部をメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製した。塗布液を配向膜の上に塗布した。これを金属枠に貼り付けて固定した状態で、１２０℃の恒温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物（２）および（３）を配向させた。１２０℃の温度を維持して、紫外線を照射し、ディスコティック液晶性化合物（２）のビニル基を重合させ、配向状態を固定した。このようにして、厚さ８μｍの光学的異方性層を形成し、光学補償シートを作製した。
【００６６】
【化２０】
【００６７】
【化２１】
【００６８】
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、２５０ｇ／ｃｍであった。
【００６９】
市販のＳＴＮ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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＳＴＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
【００７０】
［実施例５］
配向膜の塗布液に、粒径が４０乃至６０ｎｍの球状シリカ微粒子を、可溶性ポリイミド９０重量部に対して１０重量部添加した以外は、比較例２と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、４５０ｇ／ｃｍであった。
【００７１】
市販のＳＴＮ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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＳＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【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。
【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
【産業上の利用分野】
本発明は、透明支持体、配向膜および液晶性分子から形成された光学的異方性層をこの順に積層した光学補償シート、およびそれを用いた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）から形成された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】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置の製造では、液晶セル、偏光素子および光学補償シートのような部品を順次、接着剤で貼り付ける。液晶セル、偏光素子および光学補償シートは、液晶セルの表示モードに対応して、それぞれの光学的方向（偏光軸や遅相軸）を厳密に調節する必要がある。そのため、貼り付ける方向が規格外となる不良品が、若干生じることは避けられない。それらの不良品は、部品を剥がして再利用することが望ましい。
ところが、液晶セルから光学補償シートを剥がそうとすると、光学補償シートが破壊されて再利用できないとの問題が生じた。光学補償シートの一部が付着した液晶セルの方も、再利用するためには付着した光学補償シートの一部を除去する清掃作業が必要である。
【０００６】
本発明者の研究により、光学補償シートそのものの剥離強度よりも液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度が強いため、液晶セルから光学補償シートを剥がす際に、光学補償シートが破壊されていることが判明した。液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度は、液晶表示装置全体の強度を維持するために、一定の値（３８０ｇ／ｃｍ程度）が必要とされる。そのため、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度を低下させることは困難で、光学補償シートそのものの剥離強度を向上させる必要がある。しかし、光学補償シートの光学的機能に悪影響を与えることなく、強度を向上させる適当な手段は、従来の技術では提案されていなかった。
本発明の目的は、強度が優れた光学補償シートを提供することである。
また、本発明の目的は、製造時の貼り合わせ工程において不良品が生じても、部品を再利用することが可能な液晶表示装置を提供することでもある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記（１）〜（４）の光学補償シート、および下記（５）、（６）の液晶表示装置により達成された。
（１）透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層をこの順に積層した光学補償シートであって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合していることを特徴とする光学補償シート。
（２）シリカ微粒子が、０．００１乃至０．５μｍの範囲の平均粒子径を有する（１）に記載の光学補償シート。
（３）配向膜が架橋されたポリマーからなる（１）に記載の光学補償シート。
（４）光学的異方性層が、３乃至１０μｍの範囲の厚さを有する（１）に記載の光学補償シート。
【０００８】
（５）液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および液晶セルと一方または両方の偏光素子との間に配置された一枚または二枚の光学補償シートが互いに接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている透過型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
（６）反射板、液晶セル、光学補償シートおよび偏光素子が、この順に接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている反射型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
【０００９】
【発明の効果】
本発明者は研究の結果、光学補償シートの最も弱い構成要素（通常は配向膜）に無機微粒子を添加することで、光学補償シートの光学的機能に悪影響を与えることなく、光学補償シートの剥離強度を４００ｇ／ｃｍ以上に強化することに成功した。無機微粒子の応力分散作用によって、添加した構成要素の強度が向上する。これにより、光学補償シートそのものの剥離強度を、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強くすることが可能になった。
本発明によれば、液晶表示装置の製造時の貼り合わせ工程において不良品が生じても、光学補償シートを破壊することなく、光学補償シートを液晶セルから剥ぎ取ることができる。従って、光学補償シートと液晶セルとの貼り合わせに使用した接着剤を拭き取るだけで、光学補償シートと液晶セルを再利用することができる。
また、本発明では光学補償シートの強度が向上しているため、光学補償シートの取り扱いが容易であるとの利点もある。
【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】
［光学補償シートの剥離強度］
光学補償シートの剥離強度は、液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて光学補償シートの光学的異方性層を貼り付け、透明支持体の一端を１８０゜の方向に剥離するために要する応力をテンシロンで測定する。
本発明では、光学補償シートの剥離強度を４００ｇ／ｃｍ以上にする。剥離強度は、４５０ｇ／ｃｍ以上であることが好ましく、５００ｇ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。剥離強度には理論的な上限はないが、技術的には２０００ｇ／ｃｍ程度が限度である。
【００１２】
［無機微粒子］
光学補償シートの剥離強度を強化するため、無機微粒子を、透明支持体、配向膜および光学的異方性層の少なくとも一つに添加することが好ましい。通常は、最も弱い構成要素のみに添加する。一般には、配向膜が最も弱い構成要素である。ただし、具体的な構成（後述）によっては、透明支持体や光学的異方性層の強度も強化する必要がある。
無機微粒子としては、金属、炭素（例、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維）、酸化金属（例、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン）、フェライト（例、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト）、金属水酸化物（例、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム）、金属硫酸塩（例、硫酸カルシウム、硫酸バリウム）、タルク、クレー、マイカ、ガラス、金属ケイ酸塩（例、ケイ酸カルシウム）、金属チタン酸塩（例、チタン酸カルシウム、チタン酸鉛）、金属ジルコン酸塩（例、ジルコン酸鉛）、窒化金属（例、窒化アルミニウム）または炭化金属（例、炭化ケイ素）の粉末を用いることができる。酸化金属の粉末が好ましく、シリカが特に好ましい。
無機微粒子は、添加する構成要素（配向膜、透明支持体または光学的異方性層）の１乃至３０重量％の範囲の量で使用することが好ましく、２乃至２５重量％の範囲の量で使用することがさらに好ましく、４乃至２０重量％の範囲の量で使用することが最も好ましい。
無機微粒子の平均粒子径は、０．００１乃至０．５μｍであることが好ましく、０．００２乃至０．２μｍであることがさらに好ましく、０．００５乃至０．１μｍであることが最も好ましい。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、ノルボルネン樹脂）が用いられる。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。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。
透明支持体が前述した無機微粒子を含む場合は、ソルベントキャスト法におけるポリマーの溶液（ドープ）に無機微粒子を添加すればよい。
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。
【００１６】
［光学補償シートの配向膜］
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。
配向膜の厚さは、０．０１乃至５μｍであることが好ましく、０．０５乃至１μｍであることがさらに好ましい。
【００１７】
前述したように、無機微粒子を配向膜に添加することで、配向膜の強度を強化することが好ましい。本発明者の研究によれば、配向膜と光学的異方性層との界面が特に剥離しやすい。
無機微粒子の使用に加えて、配向膜に使用するポリマーを架橋して、配向膜の強度をさらに強化してもよい。配向膜に使用するポリマーに架橋性基を導入して、架橋性基を反応させることにより、ポリマーを架橋させることができる。なお、配向膜に使用するポリマーの架橋については、特開平８−３３８９１３号公報に記載がある。架橋性基としては、水酸基が特に好ましい。
配向膜に使用するポリマーは、架橋剤を用いて架橋性基を反応させることが好ましい。架橋剤の例には、アルデヒド（例、ホルムアルデヒド、グリオキザール、グルタルアルデヒド）、Ｎ−メチロール化合物（例、ジメチロールウレア、メチロールジメチルヒダントイン）、ジオキサン（例、２，３−ジヒドロキシジオキサン）、活性ビニル化合物（例、１，３，５−トリアクロイル−ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジン、ビス（ビニルスルホン）メタン、Ｎ，Ｎ−メチレンビス−［β−（ビニルスルホニル）プロピオンアミド］）、活性ハロゲン化合物（例、２，４−ジクロロ−６−ヒドロキシ−ｓ−トリアジン）、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。アルデヒドが好ましく、グルタルアルデヒドが特に好ましい。
【００１８】
架橋剤は、配向膜のポリマーの０．１乃至２０重量％の範囲の量で使用することが好ましく、０．５乃至１５重量％の範囲の量で使用することがさらに好ましい。
架橋性基とは別に、重合性基を配向膜に使用するポリマーに導入して、後述するディスコティック液晶性分子に導入する重合性基（Ｐ）と反応させて、配向膜と光学的異方性層との界面の剥離力を強化することもできる。
重合性基の例は、ディスコティック液晶性分子に導入する重合性基（Ｐ）の例と同様である。
架橋性基または重合性基は、配向膜に使用するポリマーの側鎖に導入する。具体的には、配向機能を有するポリマーを形成するためのモノマーと架橋性基または重合性基を有するモノマーとを共重合させて、得られたコポリマーを配向膜に使用する。
【００１９】
［光学補償シートの光学的異方性層］
光学的異方性層は、液晶性分子から形成する。
液晶性分子としては、棒状液晶性分子またはディスコティック液晶性分子が好ましく、ディスコティック液晶性分子が特に好ましい。
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。高分子液晶性分子は、以上のような低分子液晶性分子に相当する側鎖を有するポリマーである。高分子液晶性分子を用いた光学補償シートについては、特開平５−５３０１６号公報に記載がある。
【００２０】
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。
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、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。
【００２１】
（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。
【００２２】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
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。
【００３２】
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−
【００３３】
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−
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
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。
【００４３】
二種類以上のディスコティック液晶性分子を併用してもよい。例えば、以上述べたような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を併用することができる。
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。
【００４４】
光学的異方性層は、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。
【００４５】
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。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。
【００４６】
光学的異方性層の厚さは、０．１乃至２０μｍであることが好ましく、０．５乃至１５μｍであることがさらに好ましく、１乃至１０μｍであることが最も好ましい。ただし、液晶セルのモードによっては、高い光学的異方性を得るために、光学的異方性層を厚く（３乃至１５μｍに）する場合がある。本発明者の研究によれば、光学的異方性層を厚いと、配向膜と光学的異方性層との密着性が低下し、配向膜が破壊されやすい。従って、本発明は、光学的異方性層が比較的厚い場合に、特に効果がある。
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。
【００４７】
［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。それ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。
【００４８】
【実施例】
［比較例１］
ゼラチン下塗り層を設けたトリアセチルセルロースフイルムを、透明支持体として用いた。
下記の変性ポリビニルアルコールＡ７５重量部、下記の変性ポリビニルアルコールＢ２５重量部およびグルタルアルデヒド（架橋剤）５重量部を、水とメタノールの混合溶媒（水／メタノール重量比：７５／２５）に溶解して、２重量％の塗布液を調製した。塗布液を透明支持体の上に塗布、乾燥、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。
【００４９】
【化１６】
【化１７】
下記のディスコティック液晶性化合物（１）１．６ｇ、フェノキシジエチレングリコールアクリレート０．４ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１−１．０、イーストマンケミカル社製）０．０５ｇおよび光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）０．０１ｇをメチルエチルケトン３．６５ｇに溶解して塗布液を調製した。塗布液を＃４のワイヤーバーで配向膜の上に塗布した。これを金属枠に貼り付けて固定した状態で、１２０℃の恒温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物（１）を配向させた。１２０℃の温度を維持して、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。このようにして、厚さ４μｍの光学的異方性層を形成し、光学補償シートを作製した。
【００５２】
【化１８】
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、３００ｇ／ｃｍ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枚をエポキシ系接着剤（アラルダイド、チバガイギー社製）で接着し、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＴＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＨＡＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
【００５５】
［実施例１］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を１重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、５５０ｇ／ｃｍであった。
【００５６】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００５７】
［実施例２］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を３重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、６５０ｇ／ｃｍであった。
【００５８】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００５９】
［実施例３］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を５重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、７５０ｇ／ｃｍであった。
【００６０】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００６１】
［実施例４］
配向膜の塗布液に、粒径が１０乃至２０ｎｍの棒状シリカ微粒子を１０重量部添加した以外は、比較例１と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、８００ｇ／ｃｍであった。
【００６２】
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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
市販のＨＡＮ型液晶セルに、作製した光学補償シート１枚および偏光素子１枚を上記と同様に取り付けて、図２に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＨＡＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【００６３】
［比較例２］
ゼラチン下塗り層を設けたトリアセチルセルロースフイルムを、透明支持体として用いた。
下記の可溶性ポリイミドをメチルエチルケトンに溶解して、４重量％の塗布液を調製した。塗布液を透明支持体の上に塗布、乾燥、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、０．２μｍであった。
【００６４】
【化１９】
下記のディスコティック液晶性化合物（２）９１重量部、下記のディスコティック液晶性化合物（３）９重量部、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート１．５重量部、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１−０．２、イーストマンケミカル社製）０．２５重量部、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１−１．０、イーストマンケミカル社製）０．２５重量部および光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）３重量部をメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製した。塗布液を配向膜の上に塗布した。これを金属枠に貼り付けて固定した状態で、１２０℃の恒温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物（２）および（３）を配向させた。１２０℃の温度を維持して、紫外線を照射し、ディスコティック液晶性化合物（２）のビニル基を重合させ、配向状態を固定した。このようにして、厚さ８μｍの光学的異方性層を形成し、光学補償シートを作製した。
【００６６】
【化２０】
【化２１】
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、２５０ｇ／ｃｍであった。
【００６９】
市販のＳＴＮ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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体をＳＴＮ型液晶セルから引き剥がそうとしたところ、光学補償シートが破壊されてしまった。
【００７０】
［実施例５］
配向膜の塗布液に、粒径が４０乃至６０ｎｍの球状シリカ微粒子を、可溶性ポリイミド９０重量部に対して１０重量部添加した以外は、比較例２と同様に光学補償シートを作製した。
液晶セルの基板に普通に使用されているソーダガラス板のクリア表面に、市販の接着剤を用いて、作製した光学補償シートの光学的異方性層を貼り付けた。透明支持体の一端を１８０゜の方向に引っ張り、剥離するために要する応力をテンシロンで測定した。測定された剥離強度は、４５０ｇ／ｃｍであった。
【００７１】
市販のＳＴＮ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枚を比較例１と同様に取り付けて、図１の（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作成した。
光学補償シートと偏光素子との積層体は、光学補償シートを破壊することなくＳＴＮ型液晶セルから引き剥がすことができた。
【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。
【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 (6)
- 透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層をこの順に積層した光学補償シートであって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合していることを特徴とする光学補償シート。
- シリカ微粒子が、０．００１乃至０．５μｍの範囲の平均粒子径を有する請求項１に記載の光学補償シート。
- 配向膜が架橋されたポリマーからなる請求項１に記載の光学補償シート。
- 光学的異方性層が、３乃至１０μｍの範囲の厚さを有する請求項１に記載の光学補償シート。
- 液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および液晶セルと一方または両方の偏光素子との間に配置された一枚または二枚の光学補償シートが互いに接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている透過型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
- 反射板、液晶セル、光学補償シートおよび偏光素子が、この順に接着剤によって貼り付けられており、光学補償シートが偏光素子側から順に、透明支持体、配向膜およびディスコティック液晶性分子から形成され液晶性分子が配向している状態で固定されている光学的異方性層が積層されている反射型液晶表示装置であって、配向膜がシリカ微粒子を１乃至３０重量％の範囲の量で含み、透明支持体と光学的異方性層とが剥離強度が４００ｇ／ｃｍ以上となる強度で結合しており、光学補償シートそのものの剥離強度が、液晶セルと光学補償シートとの粘着面の剥離強度よりも強いことを特徴とする液晶表示装置。
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