JPH09230333A - 光学異方素子を用いた液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、正面のコントラストおよび輝度の
低下がなく、視角特性に優れ、高速表示が可能な液晶素
子を提供する事を目的としている。 【解決手段】 ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる
液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、
該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異
方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が
透明支持体および円盤状化合物を含む光学異方性層を有
し、そのヘイズが５％以下であり、また液晶セルがセル
中央部にねじれ配向が存在するベンド配向液晶セルある
いはＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は視角特性、耐久性に
優れ、高速表示が可能な液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本語ワードプロセッサやディスクトッ
プパソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴ
は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液
晶素子に変換されてきている。現在普及している液晶素
子（以下ＬＣＤと称す）の多くは、ねじれネマティック
液晶を用いている。このような液晶を用いた表示方式と
しては、複屈折モードと旋光モードとの２つの方式に大
別できる。

【０００３】複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子
配列のねじれ角９０°以上ねじれたもので、急崚な電気
光学特性をもつ為、能動素子（薄膜トランジスタやダイ
オード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造でも
時分割駆動により大容量の表示が得られる。しかし、応
答速度が遅く（数百ミリ秒）、諧調表示が困難という欠
点を持ち、能動素子を用いた液晶素子（ＴＦＴ−ＬＣＤ
やＭＩＭ−ＬＣＤなど）の表示性能を越えるまでにはい
たらない。

【０００４】ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液
晶分子の配列状態が９０°ねじれた旋光モードの表示方
式（ＴＮ型液晶素子）が用いられている。この表示方式
は、応答速度が数＋ミリ秒程度であり、高い表示コント
ラストを示すことから他の方式のＬＣＤと比較して最も
有力な方式である。しかし、ねじれネマティック液晶を
用いている為に、表示方式の原理上、見る方向によって
表示色や表示コントラストが変化するといった視角特性
上の問題があり、ＣＲＴの表示性能を越えるまでにはい
たらない。

【０００５】ＴＮ型ＬＣＤに対して、ＳＩＤ’９２ Ｄ
ｉｇｅｓｔ ｐ．７９８などに見られるように、画素を
分割し、それぞれ電圧印加時のチルト方向を逆向きにし
て、視角特性を補償する方法が提案されている。この方
法によると、上下方向の階調反転に関する視角特性は改
善されるが、コントラストの視角特性はほとんど改善さ
れない。

【０００６】更に、特開平６−７５１１６号、ＥＰ０５
７６３０４Ａ１、および特開平６−２１４１１６号公報
において、光学的に負の一軸性を示し、その光学軸が傾
斜している位相差板を用いることにより、ＴＮ型ＬＣＤ
の視角特性を改良する方法が提案されている。また特開
平６−３４７７４２号、ＥＰ６２８８４７Ａ１、特開平
７−２０４３４号、特開平７ー６３９１６号公報に、液
晶性高分子を用いた光学フイルムが提案されている。こ
れらの方法によれば視野角は従来のものと比べ、改善は
されるが、それでもＣＲＴ代替を検討する程の広い視野
角は実現困難であり、また動画に対応しうる高速表示も
困難であった。

【０００７】そこで従来の液晶モードでは見られない広
視野角、高速応答という特徴を有するベンド配向液晶セ
ル（＝πセル）がＳＩＤ‘９３ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．２
７３、ｐ．２７７、ＵＳ５、４１０、４２２等で提案さ
れ、更に’９５第４２回春の応用物理学会２９ａ−ＳＺ
Ｃ−２０などで、この考え方を反射型ＬＣＤに応用した
ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）型液晶セルが提案された。この液晶モードで、動画
に対応し得る高速表示が可能となったが、視野角に関し
ては、まだ十分とは言えなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、正面のコン
トラストおよび輝度の低下がなく、視角特性に優れ、高
速表示が可能な液晶素子を提供する事を目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により達成された。 （１） ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セ
ルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶
セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子
を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支
持体および円盤状化合物を含む光学異方性層を有し、そ
のヘイズが５％以下であり、また液晶セルがセル中央部
にねじれ配向が存在するベンド配向液晶セルあるいはＨ
ＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。 （２） 該円盤状化合物の円盤面が、透明支持体の面に
対して傾いて配置されており、かつ円盤面と透明支持体
とのなす角度が光学異方層の深さ方向において変化して
いる事を特徴とする（１）に記載の液晶素子。 （３） 該角度が光学異方性層の底面からの距離の増加
とともに増加している事を特徴とする（２）に記載の液
晶素子。 （４） 該光学異方素子を、液晶素子の両側の、液晶素
子と偏光素子との間に１枚づつ合計２枚配置した事を特
徴とする（１）に記載の液晶素子。 （５） 該光学異方素子を、液晶素子の一方の側の偏光
素子との間に２枚積層して配置した事を特徴とする
（１）に記載の液晶素子。 （６） 該液晶セルのラビング方向と該偏光素子の透過
軸とのなす角度が２２．５゜から６７．５゜の範囲にあ
り、該透過軸と該円盤状化合物の円盤面の法線方向のフ
イルム面への正射影の平均方向とがー２０゜から２０゜
の範囲にある事を特徴とする（４）または（５）に記載
の液晶素子。 （７） 該透明支持体の残留揮発分が２％以下である事
を特徴とする（１）に記載の液晶素子。 （８） 光学異方性層の引掻強度が約２０ｇ以上である
事を特徴とする（１）に記載の液晶素子。 （９） 該光学異方素子の、光学異方性層の反対の面に
化学処理、機械処理、コロナ放電処理、火炎処理、ＵＶ
処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処
理、又はオゾン酸化の処理活性化処理が施されている事
を特徴とする（１）に記載の液晶素子。 （１０） 該光学異方素子の屈折率異方性をΔｎ３と
し、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶
対値が５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である事を特徴
とする請求項１記載の液晶素子。 （１１） 光学異方性層と透明支持体との間に、配向膜
が形成されている事を特徴とする（１）に記載の液晶素
子。 （１２） 該支持体が溶液流延して得られるフイルムで
ある事を特徴とする（１）に記載の液晶素子。 （１３） ノーマリーホワイトモードであることを特徴
とする（１）記載の液晶素子。

【００１０】

【発明の実施の形態】ＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤの
視野角が狭い原因の一つは、見る方向によってレターデ
ーションが異なるというものである。図１に示したよう
に、方向１４は液晶の複屈折の比較的大きい方向である
ため、レターデーションが大きい。また、方向１５は液
晶の複屈折が比較的小さい方向であるため、レターデー
ションが小さい。

【００１１】これに対して、図２に示したベンド配向液
晶セルにおいては、見る方向によるレターデーションの
違いが比較的小さい。図２に示したように、方向２４は
下基板２３付近では液晶の複屈折が小さく、上基板２１
付近では液晶の複屈折が大きい。方向２５はこの逆であ
り、方向２４と２５でレターデーションは等しい。した
がって、液晶セルの厚み方向中央部に対して対称となる
ために自己補償型のセルだということができる。これら
の特徴を有するために、ベンド配向液晶セルでは視野角
は原理的に広い。反射型ＬＣＤとして用いられるＨＡＮ
型液晶セルの例を図３に示すが、ＨＡＮ型液晶セルにつ
いても同様なことが言える。

【００１２】しかしながら、ベンド配向液晶セル、ＨＡ
Ｎ型反射型ＬＣＤにおいても、視角を大きくすることに
伴って、黒表示部からの光の透過率が著しく増大し、結
果としてコントラストの急激な低下を招いていることに
なる。本発明は、この様な斜方入射におけるコントラス
トの低下を防ぎ、視角特性を改善し、同時に、正面のコ
ントラストを改善しようとするものである。

【００１３】もし、黒表示において液晶セルが正の一軸
性の光学異方体だとするならば、これを光学的に補償す
るには、図４に示したように、負の一軸性の光学異方体
を用いればよい。そうすることによって、斜めから見た
場合の液晶セルによって生じるレターデーションは、負
の一軸性の光学異方体によってキャンセルされ、光漏れ
を抑えることができる。

【００１４】しかし、実際の液晶セルを正の一軸性の光
学異方体とし、負の一軸性の光学異方体によって補償す
るのには限界がある。本発明者らは、鋭意検討した結
果、更に大幅な視野角改善をし、ＣＲＴ代替の可能性を
切り開くためには、図５や図６に示したように、黒表示
におけるベンド配向液晶セルやＨＡＮ型液晶セルと同様
な配向状態を負の一軸性の化合物で実現した光学異方素
子が必要であることを見出した。本発明における液晶素
子とは、表示のために用いられる直視型、投写型の素
子、光変調素子として用いられる素子などを含む。

【００１５】本発明はベンド配向液晶セルあるいはＨＡ
Ｎ型液晶セル等の高速表示が可能な液晶素子に、透明支
持体および円盤状化合物を含む光学異方性層を有し、ヘ
イズが５％以下の光学異方素子を適用することにより、
正面のコントラスト、輝度を低下させる事なく視野角の
改良を実現したものである。

【００１６】本発明における透明支持体としては、透明
である限りどのような材料でも使用することができる
が、光透過率が８０％以上の材料が好ましい。このよう
な材料としては、ゼオネックス（日本ゼオン（株）
製）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製）及びフジタ
ック（富士写真フイルム（株）製）などの市販品を使用
することができる。また本発明に用いられる透明支持体
は、表面の平滑性の点から溶液流延で得られるフイルム
が好ましく、光学異方素子の耐湿熱性の点から、支持体
に含まれる残留揮発分は２％以下である事が好ましい。

【００１７】透明支持体の面内の主屈折率をｎｘ、ｎ
ｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、厚さをｄとしたとき、
三軸の主屈折率の中でｎｚが一番小さく、式｛（ｎｘ＋
ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２で表されるレターデーション
が、１００〜１０００ｎｍであることが好ましく、更
に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。また、
透明支持体の法線方向のレターデーションの絶対値｜
（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜は、０〜２００ｎｍであること
が好ましく、更に０〜１００ｎｍであることが好まし
い。

【００１８】この透明支持体と後述する配向膜との接着
強度を増大させるために、透明支持体上にゼラチン等を
塗布する事で下塗層を設ける事が好ましい。更に下塗層
は、透明支持体との接着強度を大きくするために、透明
支持体を表面を活性化処理した後形成する事が好まし
い。活性化処理としては、化学処理、機械処理、コロナ
放電処理、火炎処理、ＵＶ処理、高周波処理、グロー放
電処理、活性プラズマ処理、又はオゾン酸化処理を挙げ
ることができる。

【００１９】円盤状化合物には、一般にディスコティッ
ク液晶相（ディスコネマティック相）をとる化合物と、
ディスコティック液晶相をとらない化合物とがあるが、
これらは一般に負の一軸性の光学特性を有している。

【００２０】本発明の円盤状化合物の例としては、Ｃ．
Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．
７１巻、１１１頁（１９８１年）に記載されているベン
ゼン誘導体、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏ
ｌ．Ｃｒｙｓｔ．１２２巻、１４１頁（１９８５年）、
Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔ、Ａ、７８巻、８２頁（１９
９０年）に記載されているトルキセン誘導体、Ｂ．Ｋｏ
ｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、
７０頁（１９８４年）に記載されたシクロヘキサン誘導
体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．
Ｃｏｍｍｕｎ．、１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈ
ａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１
１６巻、２６５５頁（１９９４年）に記載されているア
ザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルな
どを挙げることができる。

【００２１】上記円盤状化合物は、一般的にこれらを分
子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、
置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射状に置
換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコ
ティック液晶と呼ばれるものが含まれる。但し、分子自
身が負の一軸性を示し、一定の配向を付与できるもので
あれば、上記記載に限定されるものではない。また、本
発明において、円盤状化合物を含むとは、最終的にでき
たものが前記化合物である必要はなく、例えば、前記の
低分子円盤状化合物が熱、光等で反応する基を有してお
り、結果的に熱、光等で反応により重合または架橋し、
高分子量化したものも含まれる。

【００２２】上記円盤状化合物の好ましい例を下記に示
す。

【００２３】

【化１】

【００２４】

【化２】

【００２５】

【化３】

【００２６】

【化４】

【００２７】本発明の光学異方素子は、好ましくは透明
支持体を表面処理し、その上に配向膜を設け、更にその
上に光学異方性層を形成することで作製される。

【００２８】配向膜は、一般に透明支持体または上記下
塗層上に設けられる。配向膜は、その上に設けられる光
学異方性層に含まれる円盤状化合物の円盤面の配向方向
を規定するように機能し、その好ましい例としては、有
機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理された
層、無機化合物の斜方蒸着層、及びマイクログルーブを
有する層、さらに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及びステアリル酸メチルな
どのラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）により形
成される累積膜、あるいは電場あるいは磁場の付与によ
り誘導体を配向させた層を挙げることができる。

【００２９】有機化合物の例としては、ポリメチルメタ
クリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチ
レン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコー
ル、アルキル変性ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メ
チロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン
共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセル
ロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリ
エステル、ポリイミド、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合
体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチル
セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカ
ーボネートなどのポリマー及びシランカップリング剤な
どの化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの
例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導
体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび
アルキル基（炭素原子数６以上が好ましい）を有するア
ルキル変性ポリビニルアルコール等を挙げることができ
る。

【００３０】中でもアルキル変性のポリビニルアルコー
ルは特に好ましく、円盤状化合物を均一に配向させる能
力に優れている。これは配向膜表面のアルキル鎖と円盤
状化合物のアルキル側鎖との強い相互作用のためだと推
察される。アルキル変性に用いるアルキル基は、炭素原
子数６〜１４が好ましく、更に、−Ｓ―、―（ＣＨ３）
Ｃ（ＣＮ）−、または、−（Ｃ２Ｈ５）Ｎ−ＣＳ−Ｓ−
を介してポリビニルアルコールに結合していることが好
ましい。上記アルキル変性ポリビニルアルコールは、末
端にアルキル基を有するものであり、けん化度８０％以
上、重合度２００以上が好ましい。また、上記側鎖にア
ルキル基を有するポリビニルアルコールとして、クラレ
（株）製のＭＰ１０３、ＭＰ２０３、Ｒ１１３０などの
市販品を利用することができる。さらに配向膜と光学異
方性層との接着強度を高めるため、これらアルキル変性
ポリビニルアルコールに、円盤状化合物が有するアルキ
ル基、アルコキシ基、置換ベンゾイル基等を導入する事
が好ましい。本発明の配向膜として好ましいアルキル変
性ポリビニルアルコールの例を下記に示す。

【００３１】

【化５】

【００３２】

【化６】

【００３３】また、ＬＣＤの配向膜として広く用いられ
ているポリイミド膜（好ましくはフッ素原子含有ポリイ
ミド）も有機配向膜として好ましい。これはポリアミッ
ク酸（例えば、日立化成（株）製のＬＱ／ＬＸシリー
ズ、日産化学（株）製のＳＥシリーズ等）を支持体面に
塗布し、１００〜３００℃で０．５〜１時間焼成した
後、ラビングすることにより得られる。更に、本発明の
配向膜は耐湿熱性のため、上記ポリマーに反応性基を導
入する、あるいは上記ポリマーをイソシアネート化合
物、エポキシ化合物、およびアルデヒド化合物などの架
橋剤とともに使用する事で、これらのポリマーを硬化さ
せる事が好ましい。

【００３４】また、前記ラビング処理は、ＬＣＤの液晶
配向処理工程として広く採用されている処理方法を利用
することができる。すなわち、配向膜の表面を、紙やガ
ーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル
繊維などを用いて一定方向に擦ることにより円盤状化合
物を配向させる事ができる。一般的には、長さ及び太さ
が均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程
度ラビングを行うことにより実施される。

【００３５】また、無機斜方蒸着膜の蒸着物質として
は、ＳｉＯを代表とし、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＯ₂ 等の金属酸
化物、あるいはＭｇＦ₂ 等のフッ化物、さらにＡｕ、Ａ
ｌ等の金属が挙げられる。なお、金属酸化物は、高誘電
率のものであれば斜方蒸着物質として用いることがで
き、上記に限定されるものではない。無機斜方蒸着膜
は、蒸着装置を用いて形成することができる。フィルム
（支持体）を固定して蒸着するか、あるいは長尺フィル
ムを移動させて連続的に蒸着することにより無機斜方蒸
着膜を形成することができる。

【００３６】本発明の光学異方性層は、円盤状化合物を
含む層であって、その円盤面が、透明支持体面に対して
傾き、その角度か、光学異方層の深さ方向に変化してい
る事が好ましい。

【００３７】上記円盤面の角度（傾斜角）は、光学異方
性層の深さ方向で距離の増加とともに増加または減少し
ており、距離の増加とともに増加することが好ましい。
更に、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減
少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少
を含む変化、及び増加及び減少を含む間欠的変化等を挙
げることができる。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾
斜角が変化しない領域を含んでいる。傾斜角は、変化し
ない領域を含んでいても、全体として増加または減少し
ていることが好ましい。更に、傾斜角は全体として増加
していることが好ましく、特に連続的に変化することが
好ましい。

【００３８】上記傾斜角（角度）は、５〜８５゜の範囲
（特に１０〜８０゜の範囲）で変化していることが好ま
しい。上記傾斜角の最小値は、０〜８５゜の範囲（特に
５〜４０゜）にあり、またその最大値が５〜９０゜の範
囲（特に３０〜８５゜）にあることが好ましい。図７に
おいて、支持体側の円盤状化合物の傾斜角（例、θａ）
が、ほぼ最小値に対応し、そして最上位の円盤状化合物
の傾斜角（例、θｃ）が、ほぼ最大値に対応している。
更に、傾斜角の最小値と最大値との差が、５〜７０゜の
範囲（特に１０〜６０゜）にあることが好ましい。

【００３９】上記光学異方性層は、一般に円盤状化合物
および他の化合物を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗
布し、乾燥し、次いでディスコネマチック相形成温度ま
で加熱し、その後配向状態（ディスコネマチック相）を
維持して冷却することにより得られる。好ましくは上記
光学異方性層は、重合性基を有する円盤状化合物および
重合性モノマー、光重合開始剤を溶剤に溶解した溶液を
配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコネマチック
相形成温度まで加熱した後、ＵＶ光の照射により円盤状
化合物、モノマーを重合させ、更に冷却することにより
得られる。これにより光学異方性層の強度、特に引掻強
度が大きくなり、該光学素子を取り扱う場合、傷がつき
にくくなる。引掻強度としては、２０ｇ以上が好ましく
Ｋ、３０ｇ以上が更に好ましい。本発明に用いる円盤状
化合物のディスコネマティック液晶相−固相転移温度と
しては、７０〜３００℃が好ましく、特に、７０〜１７
０℃が好ましい。

【００４０】光学異方性層を形成するための塗布液は、
円盤状化合物及び前述の他の化合物を溶剤に溶解するこ
とで作製することができる。上記溶剤の例としては、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルス
ルフォキシド（ＤＭＳＯ）及びピリジン等の極性溶剤、
ベンゼン及びヘキサン等の無極性溶剤、クロロホルム及
びジクロロメタン等のアルキルハライド類、酢酸メチル
及び酢酸ブチル等のエステル類、アセトン及びメチルエ
チルケトン等のケトン類、及びテトラヒドロフラン及び
１，２−ジメトキシエタン等のエーテル類、エチレング
リコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメ
チルエーテル等のアルコール類を挙げることができる。
アルキルハライド類及びケトン類が好ましい。溶剤は単
独でも、組み合わせて使用しても良い。

【００４１】上記溶液の塗布方法としては、カーテンコ
ーティング、押し出しコーティング、ロールコーティン
グ、ディップコーティング、スピンコーティング、印刷
コーティング、スプレーコーティング及びスライドコー
ティングを挙げることができる。本発明では、ディスコ
ティック構造単位を有する化合物のみの混合物の場合
は、蒸着法も使用することができる。本発明では、連続
塗布が好ましい。したがって、カーテンコーティング、
押し出しコーティング、ロールコーティング及びスライ
ドコーティングが好ましい。

【００４２】また、支持体側の円盤状化合物の円盤面の
傾斜角は、一般に円盤状化合物あるいは配向膜の材料を
選択することにより、またはラビング処理方法を選択す
ることにより、調整することができる。更に、表面側
（空気側）の円盤状化合物の円盤面の傾斜角は、一般に
円盤状化合物あるいは併用される他の化合物（例えば、
重合性モノマーおよびポリマー）を選択することにより
調整することができる。傾斜角の変化の程度も上記選択
により調整することができる。

【００４３】上記重合性モノマーおよびポリマーは、好
ましくは円盤状化合物と相溶し、配向を著しく阻害しな
いものが良い。重合性モノマー（例、ビニル基、ビニル
オキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基を有す
る化合物）は、円盤状化合物に対して１〜５０重量％
（好ましくは５〜３０重量％）使用される。

【００４４】ポリマーとしては、セルロースエステル
（例えば、セルロースアセテート、アルロースアセテー
トプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及び
セルロースアセテートブチレート）が好ましく、円盤状
化合物に対して一般に０．１〜１０重量％（好ましくは
０．１〜８重量％、特に０．１〜５重量％）使用され
る。この中でもセルロースアセテートブチレート（酢酸
酪酸セルロース）が特に好ましく、そのブチリル化度
は、３０％以上、特に３０〜８０％の範囲が好ましい。
セルロースアセテートブチレートの粘度（ＡＳＴＭ Ｄ
−８１７−７２に従う測定により得られる値）は、０．
０１〜２０秒の範囲が好ましい。

【００４５】円盤状化合物は、該化合物の性質、熟成条
件等により、複数の異なるドメインを形成する場合があ
り、これが層内部の不均一性に起因するヘイズとなる。
ヘイズは液晶素子の正面コントラストおよび輝度の低下
をもたらし、表示に悪影響を及ぼす。そこでヘイズを低
くするため、円盤状化合物をモノドメインとすること、
あるいは複数のドメインを形成しても、その１つ１つの
ドメインサイズを０．１μｍ以下、好ましくは、０．０
８μｍ以下とすることが行われる。

【００４６】本発明における光学異方素子は、法線方向
から傾いた方向に、レターデーションの絶対値の最小値
（ゼロではない）を有し、光軸を持たない。すなわち光
学異方素子のレターデーションの絶対値の最小値を示す
方向が、光学異方素子の法線方向から５〜８０゜傾斜し
ていることが好ましく、更に１０〜７０゜が好ましく、
特に２０〜６０゜が好ましい。また該光学異方素子の屈
折率異方性をΔｎ３、厚みをｄ３とすると、本発明の光
学異方素子は液晶セルの複屈折を補償する事から、Δｎ
３とｄ３との積で表される複屈折の絶対値は５０ｎｍ〜
１０００ｎｍであることが好ましく、更に１００〜５０
０ｎｍであることが好ましい。

【００４７】本発明における光学異方素子は前述したよ
うに、液晶セルによる複屈折を補償するものであるか
ら、光学異方素子の波長分散は、液晶セルと等しいこと
が好ましい。光学異方素子の４５０ｎｍ、６００ｎｍの
光によるレターデーションをそれぞれＲ（４５０ｎ
ｍ）、Ｒ（６００ｎｍ）とすれば、波長分散を表すＲ
（４５０ｎｍ）／Ｒ（６００ｎｍ）値は、１．０以上で
あることが好ましく、更に、１．０〜１．３であること
が好ましい。

【００４８】また本発明の光学異方素子は粘着剤によ
り、バック面と偏光板、および光学異方性層面と液晶セ
ルとを貼り合わせるため、光学異方素子のバック面およ
び光学異方性層面と粘着剤との接着強度を大きくするた
めに、それぞれの面にコロナ放電等の表面処理を施す事
が好ましい。

【００４９】本発明の液晶素子の代表的構成例を図８に
示す。図８において、透明電極を備えた一対の基板とそ
の基板間に封入されたベンド配向液晶セルとからなる液
晶セルＰＩＣ、液晶セルの両側に設けられた一対の偏光
板Ａ、Ｂ、液晶セルと偏光板との間に配置された光学異
方素子ＯＣ１、ＯＣ２及びバックライトＢＬが組み合わ
されて液晶素子を構成している。更に光学異方素子は両
方とも一方にのみ配置しても良い（すなわち、ＯＣ１お
よびＯＣ２を両方ともＰＩＣとＡあるいはＰＩＣとＢと
の間に配置）。Ｒ１、Ｒ２の矢印は図７における矢印７
５に相当する方向である。図８の場合、光学異方素子Ｏ
Ｃ１、ＯＣ２の光学異方層側が液晶セル側になっている
が、光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２の光学異方層側を偏光
板側に向ける事も出来る。但し、この場合は、Ｒ１、Ｒ
２の矢印の方向は図８とは逆の方向となる。ここで液晶
セルＰＩＣの矢印ＲＰ１、ＲＰ２は、液晶セル基板のラ
ビング方向を表す。ＰＡ及びＰＢは、それぞれ偏光板
Ａ、Ｂの偏光の透過軸を表す。

【００５０】本発明においては、光学異方素子の光学異
方性層側が液晶セル側となるように配置することが好ま
しい。この場合、図８において、Ｒ１とＲＰ１、Ｒ２と
ＲＰ２のなす角は、−２０゜〜２０゜の範囲が好まし
く、−１０゜〜１０゜が更に好ましい。ＰＡとＰＢは直
交または平行であることが好ましいが、実質的に、直交
または平行であればよく、１０゜以下であれば、ずれて
いても構わない。ＲＰ１とＰＡのなす角およびＲＰ２と
ＰＢとのなす角は、２２．５゜〜６７．５゜が好まし
く、３５゜〜５５゜が更に好ましい。

【００５１】本発明の液晶素子の他の構成例を図９に示
す。図９において、９１は偏光板、９２は本発明におけ
る光学異方素子、９３は透明電極を備えた一対の基板と
その基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル、９４は反射
板である。また、拡散板を備えていても構わない。９５
は偏光板の光の透過軸、９６の矢印は図７における矢印
７５に相当する方向、９７は液晶セル９３の上基板のラ
ビング方向、９８は垂直配向膜を示す。

【００５２】図９においても、光学異方素子の光学異方
層側が液晶セル側となるように配置することが好まし
い。この場合、９６と９７のなす角は、−２０゜〜２０
゜の範囲が好ましく、−１０゜〜１０゜が更に好まし
い。９５と９７のなす角は、２２。５゜〜６７．５゜が
好ましく、３５゜〜５５゜が更に好ましい。

【００５３】本発明においては、セル中央部にねじれ配
向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、また
は、ＨＡＮ型液晶セルを用いる。液晶セルの屈折率異方
性Δｎと、液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄは、輝度と視
野角を両立させるために、３００ｎｍ〜３０００ｎｍで
あることが好ましい。ベンド配向液晶セルにおいては、
７００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが更に好ましく、
８００ｎｍ〜１８００ｎｍであることが特に好ましい。
ＨＡＮ型液晶セルにおいては、３５０ｎｍ〜１０００ｎ
ｍであることが更に好ましく、４００ｎｍ〜９００ｎｍ
であることが特に好ましい。

【００５４】本発明における液晶素子は、ノーマリーホ
ワイトモード（以下、ＮＷモード）とノーマリーブラッ
クモード（以下、ＮＢモード）で用いることができる。
ＮＢモードにおいては、視角が大きくなるにしたがっ
て、色味変化が大きくなることから、ＮＷモードで用い
ることが好ましい。以下に本発明を実施例により更に詳
細に説明する。

【００５５】

【実施例】 実施例１ （ベンド配向液晶セルの作製）ＩＴＯ電極付きのガラス
基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理
を行う。このような２枚のガラス基板をパラレルの配置
で向き合わせ、セルギャップを９μｍに設定し、メルク
社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ＝０．１３９６）を注入
し、ベンド配向液晶セルを作製した。

【００５６】（ＨＡＮ型液晶セルの作製）ＩＴＯ電極付
きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラ
ビング処理を行う。ＩＴＯ電極付きのガラス基板をもう
一枚用意し、ＳｉＯ蒸着膜を配向膜として設けた。この
２枚のガラス基板を向き合わせ、セルギャップ５μｍに
設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ＝０．１
３９６）を注入し、ＨＡＮ型液晶セルを作製する。

【００５７】（光学異方素子（１）の作製） （１）支持体の作製 ホスゲンとビスフェノールＡにより得られた分子量３万
のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％
溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的
にはぎ取り、１００℃で１０分間乾燥した後、１７０℃
で縦および横に延伸（二軸延伸）し、厚さ１００μｍの
支持体（１）を得た。この支持体のレタデーションをエ
リプソメーターＡＥＰ−１００によって測定し、屈折率
に換算したところ、ｎｘ＝１．５３８、ｎｙ＝１．５３
８、ｎｚ＝１．５３５であった。但しｎｘ、ｎｙは面内
にあり、ｎｚは法線方向である。 （２）表面処理 この様にして得られた支持体（１）にピラー社製ソリッ
ドステートコロナ処理機６ＫＶＡモデルを用い、コロナ
放電処理を行った。

【００５８】（３）下塗層 この様にして表面処理された支持体（１）上に、下記組
成の下塗り液をワイヤーバを用い、１０ｍｌ／ｍ²とな
るように塗布し、１２０℃で２分乾燥した。 下塗り液 ゼラチン １ ｇ 水 １ ｇ 酢酸 １ ｇ メタノール ５０ ｇ 二塩化メチレン ５０ ｇ ｐ−クロロフェノール ４ ｇ （４）配向膜 次に下塗層を設けた支持体（１）上に下記の組成の配向
膜塗布液を、スライドコーターにより２５ｍｌ／ｍ²と
なるように布し、６０℃で２分間乾燥した後さらに９０
℃の温風下で３分間乾燥した。 配向膜塗布液 ポリマーＡ（１０％水溶液） ２４ ｇ 水 ７３ ｇ メタノール ２３ ｇ グルタルアルデヒド（５０％水溶液） ０．２ｇ さらにこの配向膜を設けた支持体（１）に、直径１５０
ｍｍのロールにＬＣＤのラビングで用いるラビング布を
巻いたロールを１２００ｒｐｍの速度で回転させながら
ラップ角６゜で押しあて、支持体（１）を１５ｍ／分の
速度で送ってラビングを行った。

【００５９】（５）光学異方性層 この配向膜を設置した支持体（１）上に、以下の組成の
光学異方性層用塗布液を＃１０のワイヤーバーで塗布
し、金属の枠に貼り付けて１４０℃の高温槽中で３分間
加熱し、円盤状化合物を配向させた後、１４０℃のまま
１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて１分間ＵＶ照射した
後、室温まで放冷して本発明の光学異方素子（１）を作
製した。 光学異方性層塗布液 円盤状化合物円盤状化合物（ＴＥ−８（８、ｍ＝４）） １．８ｇ トリメチロールプロバンＥＯ変成トリアクリレート （Ｖ＃３６０ 大阪有機化学） ０．２ｇ 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） ０．０４ｇ 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） ０．０１ｇ 光重合開始剤（イルガキュアー９０７ チバガイギー） ０．０６ｇ 増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ 日本化薬） ０．０２ｇ メチルエチルケトン ３．３ｇ

【００６０】（６）評価 光学異方性層の厚みは、およそ５．２μｍであり、引掻
強度計による引掻強度は３０ｇであった。光学異方性層
のみのレターデーション値をラビング軸に沿って測定し
たところ、レターデーションが０となる方向は存在しな
かった。この値をシミュレーションによってフィッティ
ングしたところ、負の一軸性が厚み方向に４゜から６８
゜まで連続的に増加したハイブリッド配向を示している
ことがわかった。また光学異方素子（１）のヘイズは
１．４％であり、屈折率異方性Δｎ３と厚みｄ３との積
の絶対値は５４５ｎｍであった。

【００６１】実施例２ （光学異方素子（２）の作製）光学異方素子（１）と同
様にして作製した配向膜を設けた支持体（１）に、トリ
メチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレートを０．１
５ｇ用い、光学異方性層を塗布後、１３０℃の高温槽中
で２分間加熱し、円盤状化合物を配向させた後、１３０
℃のまま１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて２分間ＵＶ
照射した以外はすべて同様な操作を行い、比較例の光学
異方素子（２）を作製した。 （２）評価 光学異方性層の厚みは、およそ５．１μｍであり、引掻
強度計による引掻強度は１８ｇであった。また光学異方
素子（１）のヘイズは５．５％であり、屈折率異方性Δ
ｎ３と厚みｄ３との積の絶対値は５４０ｎｍであった。

【００６２】実施例３ （ベンド配向液晶素子（１）の作製）作製したベンド配
向液晶セルに、図８で示すように、光学異方素子（１）
をセルを挟んで２枚、光学異方性層がセルに近くなるよ
うに配置した。ベンド配向液晶セルのラビング方向と光
学異方性層のラビング方向は反平行になるように配置
し、その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコル
に配置して本発明のベンド配向液晶素子（１）を作製し
た。

【００６３】実施例４ （ベンド配向液晶素子（２）の作製）作製したベンド配
向液晶セルに、光学異方素子（１）をセルの視認側に、
光学異方性層がセルに近くなるよう二枚積層して配置し
た以外は実施例１と全く同様にして本発明のベンド配向
の液晶素子（２）を作製した。

【００６４】比較例１ （ベンド配向液晶素子（３）の作製）作製したＨＡＮ型
液晶セルに、光学異方素子（１）を視認側に１枚、光学
異方性層側がセルに近くなるように一枚配置した以外は
実施例４と全く同様にして、比較例のベンド配向液晶素
子（３）を作製した。

【００６５】比較例２ （ベンド配向液晶素子（４）の作製）光学異方素子
（１）の代わりに、光学異方素子（２）を用いる以外は
実施例３と全く同様にして、比較例のベンド配向液晶素
子（４）を作製した。

【００６６】（ベンド配向液晶素子（１）〜（４）の評
価）これらの液晶素子に対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧
を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードと
し、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト
比として、上下、左右からのコントラスト比を大塚電子
製ＬＣＤ−５０００により測定した。結果を表１にまと
めた。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１から明らかな様に、光学異方素子を二
枚用いた本発明の実施例の液晶素子は、正面コントラス
トが高く視野角もが広いが、比較例の様に光学異方素子
のヘイズが高い場合、正面コントラストが低下し、視野
角も狭くなる。

【００６９】実施例５ （ＨＡＮ型液晶素子（１）の作製）作製したＨＡＮ型液
晶セルに、光学異方素子（１）を視認側に一枚、光学異
方性層側がセルに近くなる様に配置し、ＨＡＮ型液晶セ
ルのラビング方向と光学異方性層のラビング方向とは反
平行になるように配置した。手前側には偏光板を透過軸
と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるよ
うに配置し。偏光板の更に手前側には拡散板を配置し
た。その反対面には、ガラス基板の外側にミラーを用
い、本発明のＨＡＮ型液晶素子（１）を作製した。

【００７０】比較例３ （ＨＡＮ型晶素子（２）の作製）光学異方素子（１）の
代わりに、光学異方素子（２）を用いる以外は実施例５
と全く同様にして、比較例のＨＡＮ型液晶素子（２）を
作製した。

【００７１】（ＨＡＮ型液晶素子（１）〜（２）の評
価）これらの反射型液晶素子に放線方向から１５゜傾け
た方向に光源を置き、光を照射した。液晶素子には４０
Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６Ｖ
のＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）
をコントラスト比として、上下、左右からのコントラス
ト比をＴＯＰＣＯＮ製ＢＭ−７を用いて測定した。結果
を表２にまとめた。

【００７２】

【表２】

【００７３】表２から明らかなように、反射型のＨＡＮ
型液晶素子においても、ヘイズの低い光学異方素子を用
いると、正面のコントラストが高く、視野角も広くなる
事がわかった。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、視角特性が改善され、
視認性にすぐれる高速表示が可能な高品位表示の液晶素
子を提供することができる。また、本発明をＴＦＴやＭ
ＩＭなどの３端子、２端子素子を用いたアクティブマト
リクス液晶素子に応用しても優れた効果が得られること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＴＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示
した図である。

【図２】ベンド配向液晶セルの配向状態を模式的に示し
た図である。

【図３】ＨＡＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した
図である。

【図４】正の一軸性を仮定した場合の液晶セルが、負の
一軸性光学異方体によって視角特性が改善される原理を
示した模式図である。

【図５】本発明のベンド配向液晶セルの光学補償を模式
的に示した図である。

【図６】本発明のＨＡＮ型液晶セルの光学補償を模式的
に示した図である。

【図７】本発明に用いられる光学異方素子の断面図であ
る。

【図８】本発明のベンド配向液晶素子の構成を示した図
である。

【図９】本発明の反射型ＨＡＮ型液晶素子の構成を示し
た図である。

【符号の説明】

１１−−−−−−−−液晶セルの上基板 １２−−−−−−−−ＴＮ型液晶 １３−−−−−−−−液晶セルの下基板 １４、１５−−−−−光の進む方向 ２１−−−−−−−−液晶セルの上基板 ２２−−−−−−−−ベンド配向液晶 ２３−−−−−−−−液晶セルの下基板 ２４、２５−−−−−光の進む方向 ３１−−−−−−−−液晶セルの上基板 ３２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶 ３３−−−−−−−−液晶セルの下基板 ３４−−−−−−−−入射光 ３５−−−−−−−−反射光 ４１−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子の屈折
率楕円体 ４２−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子 ４３−−−−−−−−正の一軸性の液晶セル ４４−−−−−−−−正の一軸性の液晶セルの屈折率楕
円体 ５１−−−−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素
子 ５２−−−−−−−−ベンド配向液晶セル ６１―――−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素
子 ６２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶セル ７１――――――――透明支持体 ７２――――――――配向膜 ７３――――――――光学異方層 ７３ａ、７３ｂ、７３ｃ――ディスコティック構造単位
を有する化合物 Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ―――――ディスコティック構造単位
の面 ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ――透明支持体２１の面に平行
な面 θａ、θｂ、θｃ―――――傾斜角 ７４――――――――透明支持体の法線 ７５――――――――ラビング方向 ＰＩＣ―――――――ベンド配向液晶セル Ａ、Ｂ―――――――偏光板 ＯＣ１、ＯＣ２―――光学異方素子 ＢＬ――――――――バックライト Ｒ１、Ｒ２―――――図７における矢印７５の方向 ＲＰ１、ＲＰ２―――液晶セル基板のラビング方向 ＰＡ――――――――偏光板Ａの偏光の透過軸 ＰＢ――――――――偏光板Ｂの偏光の透過軸 ９１――――――――偏光板 ９２――――――――光学異方素子 ９３――――――――透明電極を備えた一対の基板とそ
の基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル ９４――――――――反射板 ９５――――――――偏光板の光の透過軸 ９６――――――――図７における矢印７５に相当する
方向 ９７――――――――液晶セル９３の上基板のラビング
方向 ９８――――――――垂直配向膜

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる
   液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、
   該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異
   方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が
   透明支持体および円盤状化合物を含む光学異方性層を有
   し、そのヘイズが５％以下であり、また液晶セルがセル
   中央部にねじれ配向が存在するベンド配向液晶セルある
   いはＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素
   子。
2. 【請求項２】 該円盤状化合物の円盤面が、透明支持体
   の面に対して傾いて配置されており、かつ円盤面と透明
   支持体とのなす角度が光学異方層の深さ方向において変
   化している事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 該角度が光学異方性層の底面からの距離
   の増加とともに増加している事を特徴とする請求項２に
   記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 該光学異方素子を、液晶素子の両側の、
   液晶素子と偏光素子との間に１枚づつ合計２枚配置した
   事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
5. 【請求項５】 該光学異方素子を、液晶素子の一方の側
   の偏光素子との間に２枚積層して配置した事を特徴とす
   る請求項１に記載の液晶素子。
6. 【請求項６】 該液晶セルのラビング方向と該偏光素子
   の透過軸とのなす角度が２２．５゜から６７．５゜の範
   囲にあり、該透過軸と該円盤状化合物の円盤面の法線方
   向のフイルム面への正射影の平均方向とがー２０゜から
   ２０゜の範囲にある事を特徴とする請求項４または５に
   記載の液晶素子。
7. 【請求項７】 該透明支持体の残留揮発分が２％以下で
   ある事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
8. 【請求項８】 光学異方性層の引掻強度が約２０ｇ以上
   である事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
9. 【請求項９】 該光学異方素子の、光学異方性層の反対
   の面に化学処理、機械処理、コロナ放電処理、火炎処
   理、ＵＶ処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラ
   ズマ処理、又はオゾン酸化処理の活性化処理が施されて
   いる事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
10. 【請求項１０】 該光学異方素子の屈折率異方性をΔｎ
    ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積
    の絶対値が５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である事を
    特徴とする請求項１記載の液晶素子。
11. 【請求項１１】 光学異方性層と透明支持体との間に、
    配向膜が形成されている事を特徴とする請求項１に記載
    の液晶素子。
12. 【請求項１２】 該支持体が溶液流延して得られるフイ
    ルムである事を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
13. 【請求項１３】 ノーマリーホワイトモードであること
    を特徴とする請求項１記載の液晶素子。