JPH09133810A - 円偏光二色性光学素子及びその装置並びに液晶ポリマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶ポリマーの固化物からなる薄くて軽く、
ピッチ等の配向状態が実用温度で変化しにくい円偏光二
色性光学素子を得ること、及び成膜性に優れグランジャ
ン配向を良好なモノドメイン状態で形成できて、その配
向処理を数分間等の短時間で達成でき、ガラス状態に安
定して固定化できて耐久性や保存安定性に優れる円偏光
二色性光学素子を形成でき、そのコレステリック相の螺
旋ピッチを容易に制御できる液晶ポリマーを得ること。 【構成】 グランジャン配向したコレステリック液晶相
からなる液晶ポリマーの固化層を有する円偏光二色性光
学素子（１）、及び少なくとも２種の特殊なアクリル系
モノマー単位からなる共重合体を成分とする液晶ポリマ
ー。 【効果】 可視光域で円偏光二色性を示す光学素子も容
易に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、液晶ポリマーの固化層か
らなる円偏光二色性の光学素子、及びそれを利用した明
るさに優れる液晶表示装置やバックライト装置、並びに
かかる光学素子の形成に好適な液晶ポリマーに関する。

【０００２】

【背景技術】従来、低分量体からなる液状のコレステリ
ック液晶をガラス等の基板間に配向状態で封入してなる
円偏光二色性の光学素子が知られていた。これは、液晶
分子の螺旋軸が光学素子に対して垂直なグランジャン配
向したもので、当該螺旋軸に対して平行に入射する（入
射角０度）自然光の内、ある波長の光の約半分を右（又
は左）円偏光として反射し、残りの約半分を左（又は
右）円偏光として透過するもので、その波長λは、式：
λ＝ｎ・ｐで決定される（式中、ｎは液晶の平均屈折
率、ｐはコレステリック相の螺旋ピッチである）。また
反射円偏光の左右は、コレステリック相の螺旋状態で決
定され、螺旋の旋回方向と一致する。

【０００３】前記した円偏光二色性の光学素子では、反
射光と透過光に分離されるため、その反射光も利用でき
る可能性があり、ポリビニルアルコール等の延伸フィル
ムに二色性染料等を吸着させてなる偏光板の代替品とし
て期待されている。けだし、かかる偏光板は液晶表示装
置等に多用されているが、直線偏光として透過する光は
入射光の５０％以下で、他の光は偏光板内に吸収されて
利用することが不可能であり、そのため液晶表示装置の
高輝度化や低消費電力化を困難とする一因となっている
からである。

【０００４】しかしながら、従来の円偏光二色性光学素
子には、前記したように基板を併用する必要があるため
厚くて重いものとなり、液晶表示装置の軽量性や薄型性
等を阻害する問題点があった。またコレステリック液晶
の配向状態、例えばピッチが温度等で変化しやすい問題
点もあった。

【０００５】コレステリック系の液晶ポリマーの提案も
あるが（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許明細
書第５３３２５２２号）、低分子量体の如くに良好な配
向状態のフィルム等の固化物を得ることが困難であった
り、配向処理に数時間等の長時間を要したり、ガラス転
移温度が低く耐久性不足で実用性に乏しかったりして、
いずれの場合にもフィルム等の固化状態の円偏光二色性
光学素子を得ることは困難であった。

【０００６】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶ポリマーの固化物
からなる薄くて軽く、ピッチ等の配向状態が実用温度で
変化しにくい円偏光二色性光学素子を得ることを課題と
する。また成膜性に優れグランジャン配向を良好なモノ
ドメイン状態で形成できて、その配向処理を数分間等の
短時間で達成でき、ガラス状態に安定して固定化できて
耐久性や保存安定性に優れる円偏光二色性光学素子を形
成でき、そのコレステリック相の螺旋ピッチを容易に制
御できる液晶ポリマーを得ることも課題とする。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は、グランジャン配向したコ
レステリック液晶相からなる液晶ポリマーの固化層を有
することを特徴とする円偏光二色性光学素子、及び下記
の一般式（ａ）で表わされるモノマー単位６０〜９５重
量％と、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位４０〜
５重量％からなる共重合体を成分とすることを特徴とす
る液晶ポリマーを提供するものである。 一般式（ａ）： （ただし、Ｒ¹は水素又はメチル基、ｍは１〜６の整
数、Ｘ¹はＣＯ₂基又はＯＣＯ基であり、ｐ及びｑは１又
は２で、かつｐ＋ｑ＝３を満足する。） 一般式（ｂ）： （ただし、Ｒ²は水素又はメチル基、ｎは１〜６の整
数、Ｘ²はＣＯ₂基又はＯＣＯ基、Ｘ³は−ＣＯ−Ｒ³又は
−Ｒ⁴であり、そのＲ³は Ｒ⁴は であり、Ｒ⁵は下記のものである。）

【０００８】

【発明の効果】上記の構成により、薄くて軽い液晶ポリ
マーの固化物からなり、ピッチ等の配向状態が実用温度
で変化しにくい円偏光二色性光学素子を得ることができ
る。また本発明の液晶ポリマーを用いて、良好なモノド
メイン状態のグランジャン配向の膜を成膜性よく容易に
形成でき、その配向処理も数分間等の短時間で達成でき
てガラス状態に安定して固定化でき、耐久性や保存安定
性に優れる円偏光二色性光学素子を効率よく形成でき、
そのコレステリック相の螺旋ピッチの制御も容易で可視
光域で円偏光二色性を示す光学素子も容易に得ることが
できる。

【０００９】

【発明の実施形態】本発明の光学素子は、グランジャン
配向したコレステリック液晶相からなる液晶ポリマーの
固化層を有して円偏光二色性を示すものである。かかる
光学素子の形成には、適宜な液晶ポリマーを用いうる
が、好ましく用いうるものは下記の一般式（ａ）で表わ
されるモノマー単位と、一般式（ｂ）で表わされるモノ
マー単位を成分とする共重合体である。

【００１０】一般式（ａ）： （ただし、Ｒ¹は水素又はメチル基、ｍは１〜６の整
数、Ｘ¹はＣＯ₂基又はＯＣＯ基であり、ｐ及びｑは１又
は２で、かつｐ＋ｑ＝３を満足する。）

【００１１】一般式（ｂ）： （ただし、Ｒ²は水素又はメチル基、ｎは１〜６の整
数、Ｘ²はＣＯ₂基又はＯＣＯ基、Ｘ³は−ＣＯ−Ｒ³又は
−Ｒ⁴であり、そのＲ³は Ｒ⁴は であり、Ｒ⁵は下記のものである。）

【００１２】前記の一般式（ａ）、一般式（ｂ）で表わ
されるモノマー単位を形成しうるアクリル系モノマー
は、適宜な方法で合成することができる。ちなみに、式
（ａ１）で表わされるアクリル系モノマーの合成例を下
記に示した。

【００１３】

【００１４】すなわち前記においては、先ずエチレンク
ロロヒドリンと４−ヒドロキシ安息香酸を、ヨウ化カリ
ウムを触媒としてアルカリ水溶液中で加熱還流させてヒ
ドロキシカルボン酸を得た後、それをアクリル酸又はメ
タクリル酸と脱水反応させて（メタ）アクリレートと
し、その（メタ）アクリレートを４−シアノ−４'−ヒ
ドロキシビフェニルでＤＣＣ（ジシクロヘキシルカルボ
ジイミド）とＤＭＡＰ（ジメチルアミノピリジン）の存
在下にエステル化することにより目的物の（ａ１）を得
ることができる。

【００１５】また、式（ｂ１）で表わされるアクリル系
モノマーの合成例を下記に示した。

【００１６】前記においては、先ずヒドロキシアルキル
ハライドと４−ヒドロキシ安息香酸を、ヨウ化カリウム
を触媒としてアルカリ水溶液中で加熱還流させてヒドロ
キシカルボン酸を得た後、それをアクリル酸又はメタク
リル酸と脱水反応させて（メタ）アクリレートとしその
（メタ）アクリレートを、４位にＲ³基含有のＣＯ基を
有するフェノールでＤＣＣとＤＭＡＰの存在下にエステ
ル化することにより目的物の（ｂ１）を得ることができ
る。

【００１７】なお４位にＲ³基含有のＣＯ基を有するフ
ェノールは、例えば下記の如く、先ずクロロ蟻酸メチル
と４−ヒドロキシ安息香酸をアルカリ水溶液中で反応さ
せてカルボン酸とし、それをオキサリルクロリドで酸ク
ロライドとした後、ピリジン／テトラヒドロフラン中で
Ｈ−Ｒ³と反応させてＲ³基を導入し、ついでそれをアン
モニア水で処理して保護基を除去することにより得るこ
とができる。

【００１８】上記した式（ｂ１）の合成において、最終
工程で加える次の化合物 を、下記のものに代えることにより式（ｂ２）で表され
るアクリル系モノマーを得ることができる。

【００１９】すなわち、ヒドロキシカルボン酸を（メ
タ）アクリル酸と脱水反応させて（メタ）アクリレート
とした後、その（メタ）アクリレートを４位に不斉炭素
基を有するフェノールでＤＣＣとＤＭＡＰの存在下にエ
ステル化することにより目的物の（ｂ２）を得ることが
できる。

【００２０】なお４位に不斉炭素基を有するフェノール
は、例えば下記の如く、４−ヒドロキシベンズアルデヒ
ドと（Ｓ）−（−）−１−フェニルエチルアミンをトル
エン中で共沸脱水することにより得ることができる。

【００２１】従って一般式（ａ）、一般式（ｂ）で表わ
されるモノマー単位を形成しうる他のアクリル系モノマ
ーも、目的の導入基を有する適宜な原料を用いて上記に
準じて合成することができる。

【００２２】光学素子の形成に用いる液晶ポリマーは、
上記した一般式（ａ）で表わされるモノマー単位の１種
又は２種以上と、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単
位の１種又は２種以上とが共重合したものである。その
共重合割合は、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位
の含有率が過多では液晶性に乏しくなり、過少ではコレ
ステリック液晶性に乏しくなることより、一般式（ａ）
で表わされるモノマー単位６０〜９５重量％、一般式
（ｂ）で表わされるモノマー単位４０〜５重量％が好ま
しい。

【００２３】共重合体の分子量は、過少では成膜性に乏
しくなり、過多では液晶としての配向性、モノドメイン
化に乏しくなって均一な配向状態を形成しにくくなるこ
とより、重量平均分子量に基づき２千〜１０万、就中
２．５千〜５万が好ましい。

【００２４】共重合体の調製は、例えばラジカル重合方
式、カチオン重合方式、アニオン重合方式などの通例の
アクリル系モノマーの重合方式に準じて行うことができ
る。なおラジカル重合方式を適用する場合、各種の重合
開始剤を用いうるが、就中アゾビスイソブチロニトリル
や過酸化ベンゾイルなどの分解温度が高くもなく、かつ
低くもない中間的温度で分解するものが好ましく用いら
れる。

【００２５】共重合体は、その一般式（ｂ）で表わされ
るモノマー単位の含有率に基づいてコレステリック液晶
のピッチが変化する。図３、図４に当該含有率と円偏光
二色性を示す中心波長との関係を例示した。なお図３に
おけるグラフは、共重合体のモノマー成分に後記実施例
における化学式で表わされる（ａ２）と（ｂ３）を、図
４の場合は（ａ２）と（ｂ６）を用いたものである。円
偏光二色性を示す波長は、当該ピッチで決定されること
より、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位の含有率
の制御で円偏光二色性を示す波長を調節することができ
る。従って後記する実施例の如く、可視光域の光に対し
て円偏光二色性を示す光学素子も容易に得ることができ
る。

【００２６】共重合体は、その１種、又は２種以上を混
合して光学素子の形成に用いることができる。円偏光二
色性を示す波長域の異なる２種以上の共重合体を混合す
ることによっても、円偏光二色性を示す波長域を調節す
ることができる。本発明においては、得られる光学素子
の耐久性や、ピッチ等の配向特性の実用時における温度
変化等に対する安定性、ないし無変化性などの点よりガ
ラス転移温度が８０℃以上の液晶ポリマーとしたものが
光学素子の形成に好ましく用いうる。

【００２７】なお本発明においては、上記した一般式
（ａ）又は一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位の１
種又は２種以上からなる、その一般式に基づいたホモ型
ポリマーを一般式（ａ）系のポリマーと一般式（ｂ）系
のポリマーとの混合系の液晶ポリマーとして光学素子の
形成に用いることもできる。その混合割合や分子量等に
ついては上記した共重合体に準じることができる。

【００２８】円偏光二色性を示す光学素子の形成は、従
来の配向処理に準じた方法で行いうる。ちなみにその例
としては、基板上にポリイミドやポリビニルアルコール
等からなる配向膜を形成してそれをレーヨン布等でラビ
ング処理した後、その上に液晶ポリマーを展開してガラ
ス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポ
リマー分子がグランジャン配向した状態でガラス転移温
度未満に冷却してガラス状態とし、当該配向が固定化さ
れた固化層を形成する方法などがあげられる。

【００２９】前記の基板としては、例えばトリアセチル
セルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドやポリ
アリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポリス
ルホンやポリエーテルスルホン、エポキシ系樹脂の如き
プラスチックからなるフイルム、あるいはガラス板など
の適宜なものを用いうる。基板上に形成した液晶ポリマ
ーの固化層は、基板との一体物としてそのまま光学素子
に用いうるし、基板より剥離してフィルム等からなる光
学素子として用いることもできる。

【００３０】液晶ポリマーの展開は、加熱溶融方式によ
ってもよいし、溶剤による溶液として展開することもで
きる。その溶剤としては、例えば塩化メチレンやシクロ
ヘキサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタ
ン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの
適宜なものを用いうる。展開は、バーコーターやスピナ
ー、ロールコーターなどの適宜な塗工機にて行うことが
できる。

【００３１】形成する液晶ポリマーの固化層の厚さは、
薄すぎると円偏光二色性を示しにくくなり、厚すぎると
均一配向性に劣って円偏光二色性を示さなかったり、配
向処理に長時間を要することなどより、０．５〜２０μ
m、就中１〜１０μmが好ましい。なお光学素子の形成に
際しては、当該共重合体以外のポリマーや安定剤、可塑
剤などの無機や有機、あるいは金属類などからなる種々
の添加剤を必要に応じて配合することができる。

【００３２】本発明の光学素子は、円偏光二色性を示す
ものであるが、単層の液晶ポリマー固化層では通例、円
偏光二色性を示す波長域に限定がある。その限定は通
常、約１００nmの波長域に及ぶ広いものであるが、液晶
表示装置等に適用する場合には可視光の全域で円偏光二
色性を示すことが望まれる。

【００３３】本発明においては、異なる波長の光に対し
て円偏光二色性を示す液晶ポリマーの固化層を積層する
ことで、円偏光二色性を示す波長域を拡大することがで
きる。かかる積層化は、当該波長域の拡大のほか、斜め
入射光の波長シフトに対処する点などにも有利である。
積層化は、反射円偏光の中心波長が異なる組合せで２層
以上積層することができる。積層に際しては、粘着剤な
どを用いて各界面での表面反射損の低減を図ることが好
ましい。

【００３４】ちなみに、反射円偏光の中心波長が３００
〜９００nmの液晶ポリマー固化層を同じ方向の円偏光を
反射する組合せで、かつ選択反射の中心波長が異なる、
就中それぞれ５０nm以上異なる組合せで用いて、その２
〜６種類を積層することで広い波長域で円偏光二色性を
示す光学素子を形成することができる。なお同じ方向の
円偏光を反射するものの組合せとする点は、各層で反射
される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光
状態となることを防止し、反射層等を介して反射円偏光
を再利用する場合にその効率の向上を目的とする。

【００３５】本発明の光学素子は、その円偏光二色性に
基づいて入射光を左右の円偏光に分離して透過光及び反
射光として供給するものであるが、視野角の広さに優
れ、視角変化に対する光学特性の変化が小さくて、斜め
方向からも直接観察される直視型等の液晶表示装置など
の種々の装置に好ましく適用することができる。特に反
射層等を介して反射円偏光を再利用することで光の利用
効率の向上を図ることができ、大面積化等も容易である
ことより液晶表示装置等におけるバックライトシステム
などとして好ましく用いうる。

【００３６】図１、図２に本発明の光学素子をバックラ
イトシステムに用いた液晶表示装置を例示した。４がバ
ックライトシステムであり、１がその光学素子、２が円
偏光を直線偏光化するための位相差層、３が光源であ
る。また、５が偏光板、６が液晶セルである。なお、１
１，１２，１３は積層型の光学素子を形成する液晶ポリ
マー固化層、３１は光源ホルダ、４１，４４は光拡散
板、４２は発光層、４３，４６は反射層、４５は収容空
間、７は補償用の位相差板である。

【００３７】液晶表示装置は一般に、偏光板、液晶セ
ル、バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板
等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことな
どにより形成されるが、本発明においては図例の如く、
光学素子１と円偏光を直線偏光化するための位相差層２
を介して光を液晶セル６に入射させる点を除いて特に限
定はなく、従来に準じて形成することができる。

【００３８】従って、偏光状態の光を液晶セルに入射さ
せる必要のある液晶表示装置であればよい。ツイストネ
マチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用い
たものなどに好ましく用いうるが、非ツイスト系の液晶
や二色性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液
晶、あるいは強誘電性液晶を用いたものなどにも用いう
る。液晶の駆動方式についても特に限定はない。

【００３９】図例では、液晶セル６の両側に偏光板５を
有するものを示したが、バックライト側の偏光板は、光
学素子等を介して直線偏光性に優れる光を供給しうる場
合には省略することもできる。その直線偏光化は、すな
わち光学素子を透過した円偏光の直線偏光化は、光学素
子１の上に配置した位相差層２を介して行われる。従っ
て液晶セルは、バックライトシステムにおける位相差層
２の上に配置される。

【００４０】光学素子を透過した円偏光を直線偏光化す
るための位相差層は、光学素子より出射した円偏光の位
相を変化させて直線偏光成分の多い状態に変換し偏光板
等を透過しやすい光とすることを目的とする。従って位
相差層としては、光学素子より出射した円偏光を、１／
４波長の位相差に相当して直線偏光を多く形成しうると
共に、他の波長の光を前記直線偏光と可及的にパラレル
な方向に長径方向を有し、かつ可及的に直線偏光に近い
扁平な楕円偏光に変換しうるものが好ましく用いうる。

【００４１】前記の如き位相差層を配置することによ
り、その出射光の直線偏光方向や楕円偏光の長径方向が
偏光板の透過軸と可及的に平行になるように配置して、
偏光板を透過しうる直線偏光成分の多い状態の光を得る
ことができる。

【００４２】位相差層は、適宜な材質で形成でき、透明
で均一な位相差を与えるものが好ましい。一般には、ポ
リカーボネートの如きプラスチックの延伸フィルムから
なる位相差板、ネマチック液晶ポリマーの一方向配向物
や捻じれ配向物などが用いられる。位相差層の位相差
は、光学素子より出射される円偏光の波長域などに応じ
て適宜に決定しうる。ちなみに可視光域では波長特性や
実用性等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より
正の複屈折の波長分散を示すものであることも加味し
て、その位相差が小さいもの、就中１００〜２００nmの
位相差を与えるものが好ましく用いうる場合が多い。

【００４３】位相差層は、１層又は２以上の層として形
成することができる。１層からなる位相差層の場合に
は、複屈折の波長分散が小さいものほど波長毎の偏光状
態の均一化をはかることができて好ましい。一方、位相
差層の重畳層化は、波長域における波長特性の改良に有
効であり、その組合せは波長域などに応じて適宜に決定
してよい。

【００４４】なお可視光域を対象に２層以上の位相差層
とする場合、上記の如く１００〜２００nmの位相差を与
える層を１層以上の奇数層として含ませることが直線偏
光成分の多い光を得る点より好ましい。１００〜２００
nmの位相差を与える層以外の層は、通例２００〜４００
nmの位相差を与える層で形成することが波長特性の改良
等の点より好ましいが、これに限定するものではない。

【００４５】上記に例示した液晶表示装置は、バックラ
イトシステムの底面に反射層４３，４６を設けて、光学
素子１による反射円偏光をその反射層を介して反射さ
せ、戻り光として再度光学素子に入射させて光の利用効
率の向上を図ったものである。すなわち、光学素子によ
る反射円偏光を反射層との間に閉じ込めて反射層と光学
素子との間で反射を繰り返させて光学素子を透過しうる
円偏光状態に変換し、反射ロス等による光の未利用分を
低減するようにしたものである。

【００４６】前記により、位相差層を介した円偏光の直
線偏光化による偏光板に吸収される光成分の含有率の低
下措置と共に、従来では反射ロスや吸収ロスとなってい
た光も有効利用でき、光の利用効率が向上して、明るく
て視認性に優れる液晶表示装置を形成することができ
る。

【００４７】前記の反射層としては、アルミニウムや銀
等からなる金属面の如く反射反転を生じる層が好まし
い。これにより、反射円偏光の左右を逆転させて透過側
の円偏光と同じ状態とすることができ、透過効率の向上
を図り得て光の利用効率を効率的に高めることができ
る。なお例えば凹凸面等で代表される拡散反射層にて
も、その拡散に基づいて偏光状態がランダムに混在し偏
光状態が解消されて光の利用効率の向上を図りうる。

【００４８】発光層としては、一方の面側に光を出射す
るようにした適宜なものを用いうる。好ましくは、光を
吸収なく効率的に出射するものが用いられる。（冷，
熱）陰極管等の線状光源や発光ダイオード等の光源３を
導光板（４２）の側面に配し、その導光板に導光板内を
伝送される光を拡散や反射、回折や干渉等により板の片
面側に出射するようにした、液晶表示装置で公知のサイ
ドライト型バックライト（図１）やＥＬランプ、直下型
（図２）のものなどはその例である。なお光学素子は、
かかる発光層の光出射側に配置される。

【００４９】前記において内部の伝送光を片面側に出射
するようにした導光板は、例えば透明又は半透明の樹脂
板の光出射面又はその裏面にドット状やストライプ状に
拡散体を設けたものや、樹脂板の裏面に凹凸構造を付与
したものなどとして得ることができる。

【００５０】発光層の形成に際しては、均一な発光を得
るための光拡散板４１，４４、光の出射方向を制御する
ためのプリズムシート、漏れ光を戻すための反射手段、
線状光源からの出射光を導光板の側面に導くための光源
ホルダ３１などの補助手段を必要に応じて所定位置に配
置して適宜な組合せ体とすることができる。

【００５１】なお高度な直線偏光の入射による良好なコ
ントラスト比の表示を得る点よりは、偏光板として、特
にバックライト側の偏光板として、すなわち液晶セルに
おける視認光の入射側に配置した光学素子に近い側の偏
光板として、例えばヨウ素系や染料系の吸収型直線偏光
子などの如く、偏光度の高いものを用いたものが好まし
い。

【００５２】液晶表示装置やバックライトシステム等の
形成部品は、積層一体化されていてもよいし、分離状態
にあってもよい。また液晶表示装置の形成に際しては、
例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチグレ
ア層、反射防止膜、保護層や保護板、液晶セルと偏光板
の間に設ける補償用の位相差板などの適宜な光学素子を
適宜に配置することができる。なお光学素子と位相差層
を組合せ使用する場合にも、それらは積層一体化されて
いてもよいし、分離状態にあってもよい。その配置位置
は、発光層の光出射側と位相差層との間に光学素子が介
在する状態とされる。

【００５３】前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものであり、図１，図２における符号の７がそれ
である。本発明においては、視認側又は／及びバックラ
イト側の液晶セルと偏光板の間等に必要に応じて配置さ
れる。なお補償用の位相差板としては、波長域などに応
じて適宜なものを用いることができ、１層又は２層以上
の重畳層として形成されていてもよい。

【００５４】上記のように本発明による液晶表示装置
は、光学素子による反射円偏光を反射層等を介した偏光
変換により出射光として再利用することで反射ロスを防
止し、その出射光を位相差層を介し位相制御して偏光板
透過性の直線偏光成分をリッチに含む光状態に変換する
ことで偏光板による吸収ロスを防止し、光利用効率の向
上をはかりうるようにしたものである。

【００５５】位相差層を出射した光を光源として利用す
る点よりは、直線偏光や楕円偏光の長径方向成分などと
して偏光板を透過しうる直線偏光成分を６５％以上、就
中７０％以上含むことが好ましい。また、表示の色変化
を防止する点などより、光学素子と位相差層との組合せ
において、自然光からなる入射光をＮＢＳ方式に基づく
色変化△ａｂが１０以下の状態の偏光として出射するも
のが好ましい。液晶ポリマー固化層の積層化は、かかる
色変化の低減の点よりも有利である。

【００５６】その場合、バックライト側の偏光板の偏光
軸と位相差板の進相軸又は遅相軸との配置角度は、位相
差層の位相差特性や、それに入射する円偏光の特性など
に応じて適宜に決定することができる。ちなみに、上記
した１００〜２００nmの位相差を与える位相差板の場
合、左円偏光が入射するときには、偏光板の偏光軸を基
準（０度）として位相差板の進相軸の配置角度を０〜９
０度、好ましくは３５〜５５度、特に４５度とすること
で偏光板透過光を向上させることができる。

【００５７】一方、右円偏光が入射する場合には、位相
差板の遅相軸に基づいて前記の角度設定を行うことによ
り、偏光板透過光を向上させることができる。２層以上
の位相差板からなる場合、特にその外部側表面層を１０
０〜２００nmの位相差を与える層が占める場合にはその
層に基づいて、当該配置角度に設定することが好まし
い。

【００５８】

【実施例】

実施例１

【００５９】前記の化学式（ａ２）で表わしたモノマー
３３．９重量部（８２ミリモル）と化学式（ｂ３）で表
わしたモノマー９．１６重量部（１８ミリモル）をテト
ラヒドロフラン４３０mlに加熱溶解させ、５５〜６０℃
に安定させて反応器内部を窒素ガスで置換し、酸素不存
在下にアゾビスイソブチロニトリル０．５重量部を溶解
したテトラヒドロフラン溶液５mlを滴下して６時間重合
処理し、その反応液をジエチルエーテル３０００ml中に
撹拌下に徐々に注いで白色ポリマーの沈殿物を得、それ
を遠心分離後乾燥してさらに２回、再沈精製し重量平均
分子量７０００の共重合体を得た。この共重合体は、ガ
ラス転移温度が８８℃で、等方相転移温度が２２５℃で
あり、その間の温度でコレステリック構造を示すもので
あった。

【００６０】厚さ５０μmのトリアセチルセルロースフ
ィルムに厚さ約０．１μmのポリビニルアルコール層を
設け、それをレーヨン布でラビング処理し、その処理面
に前記共重合体の１０重量％塩化メチレン溶液をバーコ
ーターにて塗工し、乾燥後１４０℃で１５分間加熱配向
処理して室温にて放冷して液晶ポリマーの配向をガラス
状態に固定化した。この液晶ポリマーの厚さは２μmで
あり、トリアセチルセルロースフィルムとの一体物から
なるフィルム状の光学素子は、鏡面的に青色光を反射す
る円偏光二色性を示し、この反射光は波長４１０〜４８
５nmの左円偏光であった。なお当該光学素子の透過特性
を図５に示した。

【００６１】実施例２ 化学式（ａ２）のモノマー３６．３重量部（８８ミリモ
ル）、化学式（ｂ３）のモノマー６．１１重量部（１２
ミリモル）の割合で用いたほかは実施例１に準じて重量
平均分子量７５００の共重合体を得、光学素子を得た。
この共重合体は、ガラス転移温度が９２℃で、等方相転
移温度が２４０℃であり、その間の温度でコレステリッ
ク構造を示すものであった。また光学素子は、鏡面的に
赤色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光は波
長５８０〜６９５nmの左円偏光であった。なお当該光学
素子の透過特性を図６に示した。

【００６２】実施例３ 実施例１及び実施例２に準じて得た共重合体を０．４７
／０．５３（実施例１／実施例２）の比率で混合し、実
施例１に準じて光学素子を得た。この光学素子は、鏡面
的に緑色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光
は波長４８０〜５８５nmの左円偏光であった。なお当該
光学素子の透過特性を図７に示した。

【００６３】実施例４

【００６４】化学式（ａ２）のモノマー１６．５重量部
（４０ミリモル）、前記の化学式（ａ３）のモノマー１
７．１重量部（４０ミリモル）、及び（ｂ４）のモノマ
ー９．１８重量部（２０ミリモル）の割合で用いたほか
は実施例１に準じて重量平均分子量１１５００の共重合
体を得た。この共重合体は、ガラス転移温度が１０５℃
で、等方相転移温度が２３８℃であり、その間の温度で
コレステリック構造を示すものであった。

【００６５】一方、前記の共重合体を用いて実施例１に
準じ１５０℃、１５分間の配向処理条件で厚さ３μmの
液晶ポリマー固化層を形成して光学素子を得た。この光
学素子は、鏡面的に赤黄色光を反射する円偏光二色性を
示し、この反射光は波長５６５〜６７５nmの右円偏光で
あった。なお、当該光学素子の透過特性を図８に示し
た。

【００６６】実施例５ 下記の化学式（ａ４）のモノマー３６．３重量部（８５
ミリモル）、及び（ｂ５）のモノマー９．０９重量部
（１５ミリモル）の割合で用いたほかは実施例１に準じ
て重量平均分子量２１０００の共重合体を得た。この共
重合体は、ガラス転移温度が９５℃で、等方相転移温度
が２１５℃であり、その間の温度でコレステリック構造
を示すものであった。

【００６７】

【００６８】一方、前記の共重合体を用いて実施例１に
準じ厚さ５μmの液晶ポリマー固化層を形成して光学素
子を得た。この光学素子は、鏡面的に赤色光を反射する
円偏光二色性を示し、この反射光は波長５９０〜６９５
nmの右円偏光であった。なお、当該光学素子の透過特性
を図９に示した。

【００６９】実施例６ 実施例１，２，３に準じて得た光学素子をアクリル系粘
着層を介し積層して、波長４１０〜６９０nmの範囲で円
偏光二色性を示す光学素子を得た。この光学素子の透過
特性を図１０に示した。

【００７０】前記の光学素子に、ポリカーボネートから
なる２枚の延伸フィルムの積層体からなる１／４波長板
をアクリル系粘着層を介し積層し、それに自然光を入射
させたところ、ＮＢＳ方式に基づく色変化△ａｂは３
で、非常に小さいものであった。また、この１／４波長
板付設の光学素子を８０℃、１０００時間の加熱試験、
又は６０℃、９０％ＲＨ、１０００時間の湿熱試験に供
したところ、いずれの試験においても光学特性や外観な
ど変化が殆ど認められず、耐久性に優れるものであっ
た。

【００７１】さらに前記の１／４波長板付設の光学素子
を用いて、図１に準じた構造の液晶表示装置を形成した
ところ、９０ｃｄ／ｍ²の輝度を示し、これはかかる光
学素子を用いない場合（６０ｃｄ／ｍ²）に比べて５０
％の輝度の向上を示した。

【００７２】実施例７

【００７３】上記化学式（ａ２）で表わしたモノマー３
１．８重量部（７７ミリモル）と前記の化学式（ｂ６）
で表わしたモノマー１０．２重量部（２３ミリモル）を
テトラヒドロフラン４１５mlに加熱溶解させたほかは実
施例１に準じて、重量平均分子量７３００、ガラス転移
温度８５℃、等方相転移温度２１５℃で、その間の温度
でコレステリック構造を示す共重合体を得、それを用い
て実施例１に準じ、１５０℃で５分間加熱配向処理する
方式で、鏡面的に青色光を反射する円偏光二色性を示
し、反射光の波長が４１０〜４８５nmの左円偏光である
光学素子を得た。その光学素子の透過特性を図１１に示
した。

【００７４】実施例８ 化学式（ａ２）のモノマー３５．５重量部（８６ミリモ
ル）、化学式（ｂ６）のモノマー６．２０重量部（１４
ミリモル）の割合で用いたほかは実施例７に準じて重量
平均分子量７１００の共重合体を得、光学素子を得た。
この共重合体は、ガラス転移温度が８９℃で、等方相転
移温度が２３０℃であり、その間の温度でコレステリッ
ク構造を示すものであった。また光学素子は、鏡面的に
赤色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光は波
長５８０〜６９５nmの左円偏光であった。その光学素子
の透過特性を図１２に示した。

【００７５】実施例９ 実施例７及び実施例８に準じて得た共重合体を０．４７
／０．５３（実施例７／実施例８）の比率で混合し、実
施例７に準じて光学素子を得た。この光学素子は、鏡面
的に緑色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光
は波長４８０〜５８５nmの左円偏光であった。その光学
素子の透過特性を図１３に示した。

【００７６】実施例１０ 実施例７，８，９に準じて得た光学素子をアクリル系粘
着層を介し積層して、波長４１０〜６９０nmの範囲で円
偏光二色性を示す光学素子を得た。この光学素子の透過
特性を図１４に示した。

【００７７】前記の光学素子に、ポリカーボネートから
なる２枚の延伸フィルムの積層体からなる１／４波長板
をアクリル系粘着層を介し積層し、それに自然光を入射
させたところ、ＮＢＳ方式に基づく色変化△ａｂは３
で、非常に小さいものであった。また、この１／４波長
板付設の光学素子を８０℃、１０００時間の加熱試験、
又は６０℃、９０％ＲＨ、１０００時間の湿熱試験に供
したところ、いずれの試験においても光学特性や外観な
ど変化が殆ど認められず、耐久性に優れるものであっ
た。

【００７８】さらに前記の１／４波長板付設の光学素子
を用いて、図１に準じた構造の液晶表示装置を形成した
ところ、９０ｃｄ／ｍ²の輝度を示し、これはかかる光
学素子を用いない場合（６０ｃｄ／ｍ²）に比べて５０
％の輝度の向上を示した。

【００７９】比較例 下記の化学式（Ｃ）のモノマー３９．０重量部（８０ミ
リモル）、及び（Ｄ）のモノマー９．１４重量部（２０
ミリモル）の割合で用いたほかは実施例１に準じて重量
平均分子量１８０００の共重合体を得た。この共重合体
は、ガラス転移温度が７１℃で、等方相転移温度が２０
５℃であり、その間の温度でコレステリック構造を示す
ものであった。

【００８０】一方、前記の共重合体を用いて実施例１に
準じ液晶ポリマー固化層の形成を試みたが、均一配向物
を得ることができず、厚さ３μmの液晶ポリマー層も鏡
面的な反射は示さず、拡散反射を示して円偏光二色性は
不充分なものであった。この光学素子の透過特性を図１
５に示した。なお当該拡散反射は、均一なグランジャン
配向が形成されていないためであると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置例の断面図

【図２】他の液晶表示装置例の断面図

【図３】一般式（ｂ）のモノマー単位の含有率と円偏光
二色性を示す中心波長との関係を示したグラフ

【図４】他の、一般式（ｂ）のモノマー単位の含有率と
円偏光二色性を示す中心波長との関係を示したグラフ

【図５】透過特性を示したグラフ

【図６】他の透過特性を示したグラフ

【図７】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図８】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図９】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１０】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１１】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１２】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１３】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１４】さらに他の透過特性を示したグラフ

【図１５】さらに他の透過特性を示したグラフ

【符号の説明】

１：光学素子（１１，１２，１３：液晶ポリマーの固化
層） ２：位相差層 ３：光源 ４：バックライトシステム ５：偏光板
６：液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 周 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グランジャン配向したコレステリック液
   晶相からなる液晶ポリマーの固化層を有することを特徴
   とする円偏光二色性光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１において、液晶ポリマーが８０
   ℃以上のガラス転移温度を有し、かつ下記の一般式
   （ａ）で表わされるモノマー単位と一般式（ｂ）で表わ
   されるモノマー単位を含有する共重合体を成分とするも
   のである光学素子。 一般式（ａ）： （ただし、Ｒ¹は水素又はメチル基、ｍは１〜６の整
   数、Ｘ¹はＣＯ₂基又はＯＣＯ基であり、ｐ及びｑは１又
   は２で、かつｐ＋ｑ＝３を満足する。） 一般式（ｂ）： （ただし、Ｒ²は水素又はメチル基、ｎは１〜６の整
   数、Ｘ²はＣＯ₂基又はＯＣＯ基、Ｘ³は−ＣＯ−Ｒ³又は
   −Ｒ⁴であり、そのＲ³は Ｒ⁴は であり、Ｒ⁵は下記のものである。）
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、可視光域の光
   に対して円偏光二色性を示す光学素子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、異なる波長の光
   に対して円偏光二色性を示す液晶ポリマーの固化層の積
   層体からなる光学素子。
5. 【請求項５】 請求項１〜４において、円偏光を直線偏
   光化する位相差層を有する光学素子。
6. 【請求項６】 請求項５において、自然光からなる入射
   光をＮＢＳ方式に基づく色変化△ａｂが１０以下の状態
   の偏光として出射する光学素子。
7. 【請求項７】 請求項１〜６に記載の光学素子を液晶セ
   ルにおける視認光の入射側に有することを特徴とする液
   晶表示装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜６に記載の光学素子を光出射
   側に有することを特徴とするバックライト装置。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の一般式（ａ）で表わさ
   れるモノマー単位６０〜９５重量％と、一般式（ｂ）で
   表わされるモノマー単位４０〜５重量％からなる共重合
   体を成分とすることを特徴とする液晶ポリマー。