JPH0416919A - 光学位相板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学位相板、特に複屈折型液晶表示素子用補償
板として好ましく用いることのできるプラスチック製光
学位相板に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕液晶は
、電場や磁場、せん断力などの外場によって配向状態が
変化し、これに伴う光学的性質の変化を利用することに
より各種光エレクトロニクスの分野で利用されている。

このうち液晶性高分子は低分子液晶に較べて液晶状態で
高粘性であるため、液晶状態で配向させたのち、ガラス
転移点以下に冷却することによって液晶の配向状態を固
定化することができるという低分子液晶に見られない特
徴を有している。これを利用して、熱書き込みの光メモ
リーや光学フィルターなどの光エレクトロニクス分野で
の応用が試みられている。これらを実現するためには所
望の分子配向を高度に制御する必要がある。たとえば一
種の光学フィルターであるスーパーツィステッドネマテ
ィック（ＳＴＮ）型液晶表示素子用の色補償板は、ＳＴ
Ｎ型液晶表示素子の液晶セルと偏光板の間に挿入され、
液晶セルによって楕円偏光となった光を直線偏光に戻す
ように機能する必要があるが、この様な機能は液晶性高
分子を水平に、かつ、一定の方向に高い秩序度と均一性
を持って配向させることによって初めて発現させること
ができる。

低分子液晶の場合、配向制御方法はほぼ確立されている
が、液晶性高分子（高分子液晶）の場合、十分には確立
されていない。液晶性高分子の配向制御の例としては、
すり応力のような外力を加える方法、磁場や電場のよう
な外場を与える方法等が知られているが、これらは大面
積の配向制御が不可能であったり、均一性の点で十分と
は言えない。また、配向処理を施した基板間の空隙に低
分子を注入する方法をそのまま液晶性高分子に適用した
場合には、液晶性高分子の高粘性のため、注入時の流れ
に沿って液晶性高分子が配向してしまい、所望の配向が
得られなかったり、大きな面積になると注入すら困難と
なる。

本発明者らは、配向処理した基板に液晶性高分子を塗布
し、そのままの状態で加熱することにより、液晶性高分
子を均一に配向させることを見出したが、この方法では
配向処理を基板に施すことが必要で、ポリイミドなどを
基板に塗布した後にラビングを行うなどの工程や、基板
にＳｉＯを斜方蒸着するなどの工程を行う必要があり、
工程数が多くなり、手間のかかるものであった。

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決し、
著しく簡便な方法で液晶性高分子を配向させることによ
り得られ、大面積にわたって均質な光学位相板を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するため、本発明によれば、透光性基板上に液晶性高分
子層を設けてなる光学位相板において、該基板が一軸延
伸したプラスチックフィルムからなり、かつ該基板のリ
ターデーションと該液晶性高分子層のリターデーション
の和が０．５〜１．５碑の範囲にあり、さらに該基板と
該高分子液晶層が直接液していることを特徴とする光学
位相板が提供される。

以下１本発明の構成を詳述する。第１図は本発明により
提供きれる光学位相板の断面図を示すもので、基板１と
液晶性高分子層２のみから構成され、これら基板１及び
液晶性高分子層２は下記のような特徴を有する。

基板１は、−軸延伸したプラスチックフィルムからなり
、その構成材料としてはポリエチレンテレフタレート、
ボリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチ
レンテレフタレートなどのポリエステル系プラスチック
やポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン
、ポリスルボン、ポリフェニレンスルフィドなどを用い
ることができる。本発明者らは、−軸延伸したプラスチ
ックフィルム上で、配向膜やラビング処理がなくても液
晶性高分子が配向することを確認した。もし配向が不充
分である場合には、配向膜を用いずに基板上を直接ラビ
ングすることにより、充分な配向が得られる。従って、
一般の場合に必要な次の工程 配向剤調整→配向剤塗布→乾燥（および加熱・硬化）を
省くことができ、全工程が著しく簡略化される。

補助的にラビングを行う場合は、不織布やスポンジなど
一般の配向剤に対して用いるラビング材が使用可能であ
る。

基板１に液晶性高分子を塗布する方法としては、液晶性
高分子が流動性を有するガラス転移点以上の温度で直接
塗布する方法、または液晶性高分子を溶媒に溶解させ、
溶液として塗布または印刷する方法を用いることができ
る。膜厚の均一性と制御のしやすさの点で後者を特に好
ましく用いる。

液晶性高分子の溶媒としては、用いる液晶性高分子の種
類１重合度等によって異なるが、通常下記の物より選ば
れる。

クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、オルソジ
クロロベンゼンなどのハロゲン系炭化水素、フェノール
、０−クロロフェノール、クレゾールなどのフェノール
系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒お
よびこれらの混合溶媒。

溶液濃度は塗布法、液晶性高分子の粘性、目的とする膜
厚等により異なるが、液晶表示素子用の補償板を例にす
ると、要求される膜厚は２〜１０．程度であるので通常
は２〜５０ｗｔ％の範囲で使用され、好ましくは５〜３
ｋｔ％の範囲で使用される。塗布法としてはスピンコー
ド法、ロールコート法、グラビアコート法、ディッピン
グ法、スクリーン印刷法などを採用できる。液晶性高分
子を塗布後、溶媒を乾燥して除去し、液晶性高分子が液
晶性を示す温度で熱処理して液晶性高分子を配向させる
。

液晶性高分子を配向させるときの温度は、液晶性高分子
のガラス転移点以上であり、かつ液晶性高分子の等方性
液体への転移温度より低いことが必要である。基板の界
面効果により配向を助ける意味でポリマーの粘性は低い
方がよく、したがって温度は高い方がよいが、あまり高
いとコストの増大と作業性の悪化を招き好ましくない。

−船釣には５０℃〜３００℃の範囲が好ましい。

本発明において用いることのできる液晶性高分子はサー
モトロピックな液晶性高分子であり、構造は特に限定さ
れないが、例えばポリエステル、ポリエステルアミド、
ポリカーボネート、ポリエーテル等で主鎖に液晶性残基
を有する下記構造の主鎖型液晶性高分子ニ ー＋Ｍ１−Ｘ１）−（Ａ１−Ｘ２（ ｘｌ、ｘ２：　−ｃｏｏ−、−ｃｏＮＨ＝、　−ｏｃｏ
−、−ｏ−等Ｍ”　：　−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−、−ｐ
ｈ＝Ｎ＝Ｎ−Ｐｈ−、−ｐｈ−ｐｈ−。

了 Ａ”　ニー（Ｏ１２鮨、（Ｈ２鉗２暗、　（ＣＨ２Ｃｌ
（２０爾偶 ↓ 整数を表わす。） あるいはビニル系高分子、ポリシロキサンなどで側鎖に
液晶性残基を有する下記構造の側鎖型液晶性高分子： Ｍ２：　−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ’　、−０−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ
３，−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ’　、−０−Ｐｈ−ＣＯ
Ｏ−Ｐｈ−Ｒ’　。

（但し、Ｒ３はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原
子、ニトロ基又はシアノ基であり、ｎは０〜１８の整数
を表わす。） などを例示することができる。液晶性高分子は単独でま
たは混合して用いられる。

液晶性高分子の配向にねしれ構造を導入するには、液晶
性高分子としてコレステリック液晶相を呈するものを用
いればよい。コレステリンク液晶相を呈する液晶性高分
子は前述のようにネマティック相を呈する液晶性高分子
中に光学活性基を導入するか、光学活性な物質を添加す
ればよい。この場合、厚み方向に自然ピッチに相当する
ねじれ角、すなわち自然ピッチをＰＯ１膜厚をｄ、ねし
れ角をωとしたときにω＝３６０　ｘ　ｄ／Ｐｏ　（’
　）なるねしれ角を形成する。

光学位相板のリターデーションＲ（波長５５０ｎｍでの
値とする）の大きさは、その用途によって異るが、例え
ばＳＴＮ型液晶表示素子の色補償用として用いる場合は
３００ｎｍ〜６００ｎｍのものが現在多く使用されてい
る。また、ＳＴＮ型液晶表示素子と逆ねしれ構造を持っ
たセルを色補償用の位相板として用いる方法もあるが、
この場合はねしれも考慮したリターデーションの値は１
，０〜１．２ＩＩＪｎとなっている。

本発明では、基板もリターデーションを持つため、基板
と液晶性高分子層の全体としてのリターデーションの値
を０．３〜１．５声としている。このように規定するこ
とにより、本発明の位相板の有利性を生かしつつ従来の
位相板と全く同様に使用することができる。上記の範囲
外では良好なコントラストを得ることが困難となる。ま
た、液晶性高分子の配向にはねじれ構造を持たせること
ができるため、従来のねじれ構造を持たない位相板より
も高い色補償効果が得られるようになる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１） 延伸していないポリエチレンテレフタレートフィルムを
約１６０℃のオーブンで加熱し、リターデーションが約
３００　ｎ　ｍとなるように一軸延伸した。

この基板上に下記の化学構造を持った液晶性高分子の３
０％溶液をスピンナーにより塗布した。

次いで９０℃のオーブンに入れて１時間乾燥させた後、
オーブンの温度を１１０℃に１０分間保った後、高分子
液晶層付き基板をとり出し、・光学位相板とした。この
クロスニコルにした２枚の偏光板の間にはさみ消光位を
さがすことにより、液晶性高分子の配向方向は基板の延
伸方向に対して、平行か垂直であることがわかった。そ
の結果、約１．ｃａｎ程度のリターデーションまでほぼ
−様な液晶性高分子層を得ることができた。基板と液晶
性高分子層の全体のリターデーションが５６０ｎｍとな
った光学位相板をＳＴＮ型液晶表示素子と偏光板の間に
はさんだところ、ＳＴＮ型液晶表示素子に特有の複屈折
色が消え、はぼ白黒型の表示が可能となった。

（実施例２） 実施例１において、基板を延伸した後に、ナイロン植毛
布を用いて、延伸方向と平行に基板面をラビングし、ラ
ビングした面上に、液晶性高分子の溶液を塗布し、実施
例１と同様の温度処理を施して光学位相板を作製した。

この光学位相板を二枚の偏光板にはさんで観察したとこ
ろ。配向ムラは全く認められなかった。

（実施例３） ポリエチレンテレフタレートフィルムを１６０℃のオー
ブンで延伸し、リターデーションが４０Ｏｒ＋ｍの基板
を用意した。実施例１と同じ液晶性高分子溶液に、光学
活性物質であるメルク社製の８８１１を添加し、上記の
基板に塗布した。これを９０℃のオーブンで１時間乾燥
した後、オーブンの温度を１２０℃に上げ、１５分間保
った後にとり呂した。基板側から、基板の延伸方向に偏
向した光を入射させたところ、液晶性高分子層側から出
射した光の偏光面は入射時とは異っていた。入射時と出
射時の偏光面の差は、液晶性高分子層の厚さと光学活性
物質の濃度に比例することと、光学活性物質の旋光能に
よる旋光度よりもはるかに大きいことから、液晶性高分
子層のねじれ構造による旋光効果であることがわかった
。そして液晶性高分子層の厚さと、光学活性物質の濃度
を調整し、上記の手順でねじれ角が２００°、ねじれを
考慮したリターデーションが１．１閾の位相板を作成し
た。これをＳＴＮ型液晶表示素子と偏光板の間にはさん
だところ、実施例１．２で作製した位相板を用いたとき
よりも、さらに無採色の表示が可能となり、コントラス
トも著しく向上した。

〔発明の効果〕

本発明の光学位相板では、−軸延伸したプラスチック基
板上に直接液晶性高分子を塗布し、配向させているので
、配向膜が不要で、作成工程が著しく簡略化される。ま
た、基板のリターデーションと液晶性高分子層のリター
デーションの値が全体として０．３〜１．５戸となって
いるので、複屈折型液晶衣−示素子の複屈折色を補償す
るための位相板として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学位相板の構成例を示す断面図
である。 ｌ・・基板 ２・液晶性高分子層 特許呂願人　株式会社　リ　コ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性基板上に液晶性高分子層を設けてなる光学
   位相板において、該基板が一軸延伸したプラスチックフ
   ィルムからなり、かつ該基板のリターデーションと該液
   晶性高分子層のリターデーションの和が０．３〜１．５
   μｍの範囲にあり、さらに該基板と該液晶性高分子層が
   直接接していることを特徴とする光学位相板。