JPH10339810A - 光学異方体フィルムおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レターデーションの波長分散の高い光学異方体
フィルムおよび該光学異方体フィルムを用いた良好な白
黒表示が得られる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】［１］高分子と色素を混合してなる光学異
方体フィルムであり、該色素が可視域に吸収ピークを持
たず、紫外域に吸収ピークを持っており、アスペクト比
を色素分子の長軸の長さを色素分子の短軸の長さで除し
て得られた比と定義したとき、該色素分子のアスペクト
比が１．５以上であり、該光学異方体フィルムのレター
デーション（測定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎ
ｍである光学異方体フィルム。 ［２］前記の［１］記載の光学異方体フィルムを用いる
液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学素子や
液晶表示装置等に用いられる光学異方体フィルムおよび
該光学異方体フィルムを用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位相差フィルムは、透明な熱可塑性高分
子フィルムを一軸延伸することにより得られ、液晶表示
素子、特に超ネジレネマティック（以下、ＳＴＮと記す
ことがある。）型液晶表示素子または電界制御複屈折
（以下、ＥＣＢと記すことがある。）型液晶表示素子
（以下、ＬＣＤと記すことがある。）の着色を補償して
表示品質を向上させるための光学補償板（以下、色補償
板と記すことがある。）として用いられている。該位相
差フィルムを用いた液晶表示素子は、軽い、薄い、安価
である等の長所を持っている。しかしながら、ＳＴＮ型
ＬＣＤは応答速度が小さい課題があり、改良検討が進め
られている。応答速度の改良には、複屈折Δｎの大きい
液晶を用いてセルギャップを小さくすることが効果的で
ある。しかし、Δｎの大きな液晶は、一般的にΔｎの波
長依存性が大きいので、液晶セルと併用する位相差フィ
ルムにもΔｎの波長依存性が大きい、すなわちレターデ
ーションの波長依存性が大きい位相差フィルムを用いる
ことが効果的であることが知られている。応答速度の大
きいすなわち液晶のΔｎが大きい液晶セルと、従来の位
相差フィルムを使用した場合、コントラストの高い液晶
表示装置が得られないことから、高速応答のＳＴＮ型液
晶表示装置に用いられている液晶材料の複屈折の波長分
散特性に一致する波長分散特性を有する位相差フィルム
が求められている。

【０００３】位相差フィルムの波長分散性を改良する方
法として、特開平５−１０７４１３号公報には、波長分
散性の高いポリサルホン（以下、ＰＳｆと記すことがあ
る。）を用いた位相差フィルムが開示されている。同様
に、特開平６−１７４９２３号公報には、波長分散性の
高いポリアリレートを用いることが開示されている。し
かし、ポリサルホンやポリアリレートはガラス転移温度
が高いため加工が難しく、工業的な生産に問題があっ
た。また、液晶セルに用いる液晶材料により、レターデ
ーションの波長分散特性は異なるので、位相差フィルム
の波長分散性を制御することが必要になることもある。
特開平５−２７１１９号公報および特開平６−１３０２
２７号公報には、波長分散値の異なる光学異方体の組み
合わせによって波長分散性を制御することが示されてい
る。

【０００４】次に、特表平４−５００２８４号公報に
は、直鎖または環状の主鎖を有する側鎖型液晶ポリマー
を用いて、液晶セルに使われている液晶分子と同じ温度
依存性および波長依存性を有する位相差フィルムが例示
されている。配向膜上に液晶ポリマーを成膜すること
や、液晶ポリマー膜に電場や磁場などの外場を印加する
ことで、配向した液晶ポリマー膜が得られることが開示
されている。しかし、液晶ポリマーは、主鎖型、側鎖型
を問わず屈折率異方性が大きく、レターデーションが均
一な位相差フィルムを得るためには膜厚の厳しい制御が
要求されることから大面積のフィルムの生産が困難であ
った。また、特開平５−２５７０１３号公報には高分子
フィルムに液晶分子を分散し、高分子フィルムごと延伸
することにより、液晶セルに使われている液晶分子と同
じ屈折率異方性の波長分散を持った位相差フィルムにつ
いて記載されている。しかしながら、具体的に好ましい
波長分散性並びにどのような物性および構造の液晶をど
の程度分散させればよいかという記載はない。

【０００５】また、特公平７−１３６８３号公報の実施
例６には、ポリ塩化ビニルに液晶化合物をブレンドし
て、波長分散を高めた例が示されているが、ポリ塩化ビ
ニルのような軟化点の低い物質では、高温の環境で使用
した場合に変形および光学特性の低下が起こり使用に耐
えない。また、特開平７−１３０２３号公報には、ポリ
カーボネートまたはポリアリレートに可塑剤を添加して
波長分散性を調整する方法が示されているが、紫外線を
吸収する色素の添加に関する記載はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レタ
ーデーションの波長分散の高い光学異方体フィルムおよ
び該光学異方体フィルムを用いた良好な白黒表示が得ら
れる液晶表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために鋭意検討した結果、高分子（以下マ
トリックスポリマーや単にマトリックスと称することが
ある。）に特定の条件を満たす色素を混合することや高
分子に高分子液晶と色素を混合することにより、レター
デーションの波長分散の大きなポリマーを用いることな
く、レターデーションの波長依存性の大きい光学異方体
フィルムが容易に得られることを見出し、本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、［１］高分子と色
素を混合してなる光学異方体フィルムであり、該色素が
可視域に吸収ピークを持たず、紫外域に吸収ピークを持
っており、アスペクト比を色素分子の長軸の長さを色素
分子の短軸の長さで除して得られた比と定義したとき、
該色素分子のアスペクト比が１．５以上であり、該光学
異方体フィルムのレターデーション（測定波長５４６ｎ
ｍ）が５０〜３０００ｎｍである光学異方体フィルムに
係るものである（以下、第１発明ということがある）。
更に、本発明は、［２］高分子と色素を混合してなる光
学異方体フィルムであり、該色素が可視域に吸収ピーク
を持たず、紫外域に吸収ピークを持っており、二色性を
有しており、該光学異方体フィルムのレターデーション
（測定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍである光
学異方体フィルムに係るものである（以下、第２発明と
いうことがある）。また、本発明は、［３］高分子と色
素と高分子液晶を混合してなる光学異方体フィルムであ
り、該色素が可視域に吸収ピークを持たず、紫外域に吸
収ピークを持っており、該色素分子の請求項１で定義さ
れたアスペクト比が１．５以上であり、該光学異方体フ
ィルムのレターデーション（測定波長５４６ｎｍ）が５
０〜３０００ｎｍである光学異方体フィルムに係るもの
である（以下、第３発明ということがある）。更に、本
発明は、［４］高分子と色素と高分子液晶を混合してな
る光学異方体フィルムであり、該色素が可視域に吸収ピ
ークを持たず、紫外域に吸収ピークを持っており、二色
性を有しており、該光学異方体フィルムのレターデーシ
ョン（測定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍであ
る光学異方体フィルムに係るものである（以下、第４発
明ということがある）。また、本発明は、［５］色素が
高分子と相分離してドメインを形成しており、光学異方
体フィルムの下記一般式（１）で定義されるαの値が
１．０６を越える［１］または［２］記載の光学異方体
フィルムに係るものである。

【数３】α＝Ｒ_F／Ｒ_D・・・（１） ［式中、Ｒ_Fは水素Ｆ線（波長４８６ｎｍ）で測定した
レタ−デ−ションの値であり、Ｒ_DはナトリウムＤ線
（波長５８９ｎｍ）で測定したレタ−デ−ションの値で
ある。］ 更に、本発明は、［６］色素および高分子液晶が高分子
と相分離してドメインを形成しており、光学異方体フィ
ルムの［５］で定義されたαの値が１．０６を越える
［３］または［４］記載の光学異方体フィルムに係るも
のである。また、本発明は、［７］色素が高分子と相溶
しており、光学異方体フィルムの請求項５で定義される
αの値が１．０６を越える［１］または［２］記載の光
学異方体フィルムに係るものである。更に、本発明は、
［８］色素が高分子と高分子液晶の混合体に相溶してお
り、光学異方体フィルムの［５］で定義されるαの値が
１．０６を越える［３］または［４］記載の光学異方体
フィルムに係るものである。また、本発明は、［９］色
素が延伸された高分子に吸着配向しており、光学異方体
フィルムの［５］で定義されるαの値が１．０６を越え
ることを特徴とする［１］または［２］記載の光学異方
体フィルムに係るものである。更に、本発明は、［１
０］色素が延伸された高分子と高分子液晶の混合体に吸
着配向しており、光学異方体フィルムの［５］で定義さ
れるαの値が１．０６を越えることを特徴とする［３］
または［４］記載の光学異方体フィルムに係るものであ
る。また、本発明は、［１１］光学異方体フィルムのレ
ターデーション比（Ｒ₄₀／Ｒ₀）が下記式（２）を満た
す［１］〜［１０］のいずれかに記載の光学異方体フィ
ルムに係るものである。

【数４】 ０．９００＜Ｒ₄₀／Ｒ₀＜１．１００・・・（２） ［式中、Ｒ₀は、偏光顕微鏡でセナルモン法（測定波長
５４６ｎｍ）を用いて測定したフィルム法線方向から見
たレターデーションであり、Ｒ４０は、該フィルムの遅
相軸を回転軸として該フィルムを水平から４０゜傾斜し
て測定したときのレターデーションである。] また、本発明は、［１２］前記［１］〜［１１］のいず
れかに記載の光学異方体フィルムを用いる液晶表示装置
に係るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する本
発明で用いられるマトリックスポリマーについて説明す
る。第１発明または第２発明の光学異方体フィルムのマ
トリックスに用いられる高分子は、光学異方体フィルム
を高温で使用した場合や、液晶セルとの貼合工程の温度
で光学的性質や形状の変化が起こらない高分子が好まし
く、ガラス転移温度がある程度高い熱可塑性エンジニア
リング高分子、または可塑材が添加されている高分子で
は流動温度がある程度高い高分子が好ましく用いられ
る。マトリックスの高分子のガラス転移温度または軟化
温度は、液晶表示装置を使用する温度範囲内で光学特性
の変化やフィルムの収縮などの変形のないように下限が
決定され、光学異方体フィルムとする際に加熱しながら
延伸する必要があるのでガラス転移温度が高すぎると工
業的に好ましくないことから上限が決定される。

【０００９】マトリックスに求められるガラス転移温度
または軟化温度としては、８０〜２５０℃が好ましく、
９０〜２３０℃が更に好ましく、特に好ましくは１００
〜２００℃である。

【００１０】これらの条件を満たす高分子としては、ポ
リカーボネート、ポリアリレート、２酢酸セルロース、
３酢酸セルロース、エチレンビニルアルコール共重合体
などが例示され、好ましくはポリカーボネート、ポリア
リレート、３酢酸セルロースが例示される。

【００１１】次に、第３発明または第４発明の光学異方
体フィルムのマトリックスに用いられる高分子は、すな
わち色素と高分子液晶をマトリックスと混合する場合に
は、上記した高分子以外に、レターデーションの小さい
高分子を用いてもよい。第３発明または第４発明の光学
異方体フィルムでは、色素や高分子液晶が入っていない
以外は光学異方体フィルムと同一の条件で作製した高分
子フィルムのセナルモン法を用いて測定されたレターデ
ーションをマトリックスによるレターデーションとみな
す。

【００１２】ここで、マトリックスのレターデーション
は、マトリックスポリマーの複屈折Δｎとフィルムの厚
みｄの積Δｎｄで表される。レターデーションを小さく
するためにフィルムの厚みを薄くすることは、フィルム
のハンドリングや得られる光学異方体フィルムの光学特
性に悪影響を及ぼすので好ましくない。レターデーショ
ンを小さくするためには、マトリックスの複屈折を小さ
くすることが好ましい。一般的に、ポリマーの配向によ
る複屈折Δｎはポリマーの固有複屈折Δｎ⁰と配向関数
ｆを用いて、下記式（３）のように表される。

【数５】Δｎ＝Δｎ⁰×ｆ・・・（３） 高分子の複屈折を低減する方法としては、固有複屈折の
小さい高分子を使用する方法、固有複屈折が正の高分子
と負の高分子を混合し見かけの固有複屈折を小さくする
方法、配向関数を小さくする方法が例示される。

【００１３】固有複屈折の小さい高分子として、ポリメ
チルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレー
ト、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート、ポリグリコール
メタクリレートなどのポリメタクリル酸誘導体やポリア
クリル酸、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリ
レートなどのポリアクリル酸誘導体やポリビニルアセテ
ート、ポリビニルブチレート、ポリオキシメチルフェニ
ルシリレンなどや、ノルボルネン−エチレン共重合体
（三井石油化学（株）製：商品名ＡＰＥＬなど）、含ノ
ルボルネン樹脂（日本合成ゴム（株）製：商品名ＡＲＴ
ＯＮなど）、アモルファスポリオレフィン（日本ゼオン
（株）製：商品名ＺＥＯＮＥＸなど）、光学用ポリエス
テル樹脂（鐘紡（株）製）、アクリル−ブタジエン−ス
チレン共重合体（東レ（株）製：商品名トヨラック透明
グレードなど）などが例示される。これらのなかでもポ
リメチルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレ
ート、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート、ノルボルネン
−エチレン共重合体、光学用ポリエステル樹脂、アモル
ファスポリオレフィン、アクリル−ブタジエン−スチレ
ン共重合体が好ましい。

【００１４】次に、光学異方体フィルムのマトリックス
として、正の固有複屈折を有する高分子と負の固有複屈
折を有する高分子とを混合して用いる場合に、正の固有
複屈折を有する高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリ
フッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・三フッ化エチレ
ン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレン
オキサイド、ポリカーボネートなどが例示され、負の固
有複屈折を有する高分子としては、ポリメチルメタクリ
レート、ポリスチレンなどが例示される。

【００１５】正または負の固有複屈折を有する高分子で
あって、相溶する高分子の組み合わせと見かけの固有複
屈折が小さくなる混合比（重量比）としては、ポリフェ
ニレンオキサイドとポリスチレンでは２０：８０〜３
０：７０、ポリエチレンオキサイドとポリメチルメタク
リレートでは３０：７０〜４０：６０、フッ化ビニリデ
ン・三フッ化エチレン共重合体とポリメチルメタクリレ
ートでは５：９５〜１５：８５、ポリフッ化ビニリデン
とポリメチルメタクリレートでは１５：８５〜２５：７
５、ポリ塩化ビニルとポリメチルメタクリレートでは１
５：８５〜２５：７５などが例示される。これらの中で
も溶媒に溶けやすいポリフェニレンオキサイドとポリス
チレン、ポリエチレンオキサイドとポリメチルメタクリ
レートの組み合わせが好ましい。

【００１６】また、配向関数を小さくする方法として
は、色素と高分子液晶と高分子を混合したフィルムを高
分子のガラス転移温度または軟化点以上で、かつ高分子
の溶融温度以下の温度で加熱しながら延伸する方法が挙
げられる。該方法に適した高分子としては、ポリカーボ
ネート、２酢酸セルロース、３酢酸セルロース、ポリス
チレン、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが
例示され、好ましくはポリカーボネート、３酢酸セルロ
ース、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンが例
示される。

【００１７】これらのマトリックスポリマーに機械的強
度を付与する際やＬＣＤセルに貼合する際の接着性を改
良するなどの目的のために添加物を用いてもよい。添加
物の種類や量については、本発明の目的を損なわない程
度の範囲であれば特に限定はない。

【００１８】一般に可視光線を強く選択吸収または反射
して固有の色を持つ物質を色素というが、本発明におい
ては、可視域に吸収ピークを持たず紫外線領域に吸収を
持つ化合物を色素という。本発明で用いられる色素は、
可視域に吸収ピークを持たず紫外線領域に吸収を持つこ
とが必須である。該色素の吸収ピーク波長は、３００〜
４００ｎｍの範囲にあることが好ましく、更に好ましく
は３３０〜３８０ｎｍである。また、第１発明または第
３発明で用いられる色素は、アスペクト比を色素分子の
長軸の長さを色素分子の短軸の長さで除して得られた比
と定義したとき、該色素分子のアスペクト比が１．５以
上であることを特徴とする。該アスペクト比は、原子間
距離が正しい距離になるように分子構造を描いて求める
ことができる。該分子構造を求めるために、コンピュー
ターを用いた分子力学計算を行ない、描いた分子構造の
最適化をしてから、分子の長軸、短軸を求める。本発明
における分子の長軸の長さは、最適化した分子構造にお
いて、最も距離が長い原子同士の原子間距離で定義さ
れ、分子の短軸の長さは、該分子の長軸と直交する方向
において最も距離が長い原子間の距離で定義される。本
発明において、分子構造を求めるには、Ｃｈｅｍ ３Ｄ
３．０（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を用いる。分子
構造の最適化に用いるプログラムとしては、ＭＯＰＡＣ
９３（富士通製）が挙げられ、ハミルトニアンのパラメ
ーターとして、ＡＭ１を用い、収束条件はデフォルト値
を用いる。また、第２発明または第４発明で用いられる
色素は、紫外域で二色性を有する。該色素の二色比は、
色素分子の長軸方向における最大吸収波長での吸光度と
短軸方向の吸光度の比で定義される。該二色比は、色素
をオーダーパラメーターが０．８以上になるように配向
させ、色素の配向方向の吸光度と配向方向と垂直方向の
吸光度を測定することで求めることが可能である。第１
発明の光学異方体フィルムと第２発明の光学異方体フィ
ルムとは、ほぼ実質的に重複する。同様に、第３発明の
光学異方体フィルムと第４発明の光学異方体フィルムと
は、ほぼ実質的に重複する。特に、色素を配向させるこ
とが困難で吸収スペクトルを測定しても二色性が容易に
観測されない場合は、前記の分子長軸の長さを分子短軸
の長さで割って得られるアスペクト比により本発明で用
いることが可能な色素を規定できる。本発明で用いるこ
とができる色素は、二色比またはアスペクト比のいずれ
かが以下の条件を満たすことが好ましい。すなわち、ア
スペクト比としては、１．５以上２０以下、好ましくは
１．８以上１５以下である。二色比として、好ましくは
２以上５０以下、更に好ましくは５以上３０以下であ
る。

【００１９】これらの条件を満たす色素として、とくに
限定はないが、Benzotriazol系、Benzophenon 系、Pyr
azoline系、Diphenyl polyene系、Binaphthyl polyen
e系、Biphenanthrenyl polyene 系、 Styrylbenzoxa
zol 系、Stilbene系、Benzidine 系、Benzothiazole
系、Benzoxazole 系、Benzimidazole 系、Hydroxya
zobenzene 系、Aminoazobenzene 系、Coumarin系、Ni
trodiphenylamine系の色素およびこれらの系列の色素の
誘導体が例示される。また、蛍光増白剤、蛍光顔料や紫
外線吸収剤として用いられている色素も好適に用いられ
る。上記の条件を満たす色素であれば本発明で用いるこ
とが可能である。本発明で用いることが可能である色素
の一例を色素ハンドブック(大河原信、北尾悌次郎、平
嶋恒亮、松岡賢 編、講談社サイエンティフィック社：
１９８６年第１版)に記載の色素番号で表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】次に、第３発明または第４発明の光学異方
体フィルムすなわち色素と高分子液晶と高分子を混合し
てなる光学異方体フィルムで用いられる高分子液晶につ
いて説明する。高分子液晶は、ネマティック相またはス
メクティック相を示すものが好ましい。ネマティック相
またはスメクティック相を示す温度範囲は、好ましくは
−３０℃〜２００℃、さらに好ましくは−３０〜１５０
℃、特に好ましくは−３０℃〜１２０℃である。上記温
度範囲を満たすような液晶を単独で用いてもよいし、温
度範囲を上記範囲内にするために２種類以上の高分子液
晶を混合して用いてもよい。

【００２２】本発明で用いられる高分子液晶とは、液晶
として高分子量であるものであり、液晶オリゴマーと呼
ばれるものも含む。マトリックスポリマーとの相分離の
観点から高分子液晶の分子量または重合度の好ましい下
限が決まり、光散乱の観点から分子量または重合度の好
ましい上限が決まる。すなわち、分子量が大きすぎると
相分離した高分子液晶の粒径がマトリックス中での光の
波長以上になり、光散乱が生じ、分子量が小さすぎると
相分離が起こりにくくなり液晶の配向が起こらなくなる
ので好ましくない。本発明で用いられる高分子液晶とし
ては、数平均分子量１２００〜１００００が好ましく、
分子量１５００〜６０００が更に好ましい。

【００２３】本発明で用いられる高分子液晶としては、
側鎖型高分子液晶、主鎖型高分子液晶が例示されるが、
分子量の制御が容易である観点から側鎖型の高分子液晶
が好ましい。

【００２４】側鎖型高分子液晶としては下記一般式
（４）で表されるものが例示される。

【化１】 〔式中、Ａは下記一般式（５）または（６）で表される
基である。一般式（５）において、−Ｓｉ−Ｏ−は一般
式（４）の主鎖であり、環状であっても直鎖状であって
もよい。一般式（６）において、−Ｃ−ＣＨ₂−は、一
般式（４）の主鎖であり、ＣＯＯ基はＳｐ₁に結合す
る。一般式（４）において、Ａが一般式（５）のとき、
Ｒは炭素数１〜６のアルキル基またはフェニレン基であ
り、一般式（４）において、Ａが一般式（６）のときＲ
は炭素数１〜６のアルキル基またはアルコキシ基であ
る。一般式（４）において、Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃は、
それぞれ独立に１、４−フェニレン基、１、４−シクロ
へキシレン基、ピリジン−２、５−ジイル基、ピリミジ
ン−２、５−ジイル基またはこれらの基の誘導体であ
る。Ｓｐ１ は、炭素数２〜８のアルキル基またはアル
コキシ基である。Ｓｐ₂、Ｓｐ₃はそれぞれ独立に−ＣＯ
Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＮＣＨ−、−ＣＨＮ−、−ＣＨ₂
−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−Ｎ＝Ｎ
−、単結合（Ａｒ₁とＡｒ₂、またはＡｒ₂とＡｒ₃が直接
結合することに該当する。）、または下記一般式（７）
で示される基である。ｋは、０または１の整数である
（ｋが０のときＡｒ₂とＢが直接結合することに該当す
る。）。Ｂは、シアノ基、ハロゲン、炭素数１〜６のア
ルキル基もしくはアルコキシ基、アクリレート基または
メタクリレート基である。〕

【００２５】

【化２】

【化３】

【化４】

【００２６】これらの側鎖型高分子液晶は、単独で用い
てもよいし、混合して用いてもよい。また、側鎖型高分
子液晶の側鎖基は単一である必要はなく、異なる側鎖よ
りなる共重合高分子液晶であってもよい。

【００２７】上述した色素や高分子液晶の高分子マトリ
ックスへの混合比は、色素または色素と高分子液晶の割
合が大きすぎると、光学異方体フィルムの機械的強度が
下がりハンドリングしにくくなるため上限がある。ま
た、色素または色素と高分子液晶の割合が小さすぎる
と、光学異方体フィルムの光学特性が発現しにくくなる
ため好ましくない。

【００２８】色素をマトリックスポリマーに混合する場
合には、色素の濃度として〔色素／（色素とマトリック
スポリマーの和）〕、０．０１〜２０重量％が好まし
く、更に好ましくは０．１〜１５重量％、特に好ましく
は０．５〜１２重量％である。また、色素と高分子液晶
を高分子マトリックスに混合する場合には、色素の濃度
としては〔色素／（色素と高分子液晶とマトリックスポ
リマーの和）〕、０．０１〜２０重量％が好ましく、更
に好ましくは０．１〜１５重量％、特に好ましくは０．
５〜１２重量％であり、高分子液晶の濃度としては〔高
分子液晶／（色素と高分子液晶とマトリックスポリマー
の和）〕、０．０１〜２０重量％が好ましく、更に好ま
しくは０．１〜１５重量％、特に好ましくは０．５〜１
２重量％である。

【００２９】次に、本発明の光学異方体フィルム中の色
素または色素と高分子液晶の形態について説明する。本
発明の光学異方体フィルムでは、色素または色素と高分
子液晶は、高分子マトリックスから相分離しドメインを
形成していてもよく、相溶していてもよい。色素が高分
子または高分子と高分子液晶に吸着していてもよい。相
分離するか、相溶するか、吸着するかは、用いる色素と
用いる高分子または高分子液晶との組み合わせにより決
定される。本発明の光学異方体フィルムでは、色素また
は色素と高分子液晶がマトリックスから相分離している
場合、色素または色素と高分子液晶の混合物のドメイン
とマトリックスの界面で可視光の散乱が発生する可能性
がある。本発明の光学異方体フィルムでは、これらの界
面の散乱に起因する内部散乱は小さい方が好ましい。な
ぜならば散乱された光は一般に偏光状態が変化するため
内部散乱が大きい光学異方体フィルムの場合、特性が悪
化する可能性があり、また可視光の透過率が悪くなるた
めである。本発明の光学異方体フィルムで色素または色
素と高分子液晶を相溶させたい場合や、色素を高分子ま
たは高分子と高分子液晶に吸着させたい場合は、公知の
相溶化剤などを用いてもよい。

【００３０】本発明の光学異方体フィルムにおいて、色
素または色素と高分子液晶のドメインが形成されている
場合には、色素または色素と高分子液晶のドメインの長
軸の長さは２０〜５００ｎｍであることが好ましく、３
０〜４００ｎｍが更に好ましい。

【００３１】本発明の光学異方体フィルムの法線方向か
ら観測したレターデーション（測定波長５４６ｎｍ）
は、５０〜３０００ｎｍであり、好ましくは１００〜２
５００ｎｍである。

【００３２】本発明の光学異方体フィルムのレターデー
ションの波長分散を示す指標として、フィルムの法線方
向よりセナルモン法を用いて水素のＦ線(波長４８６ｎ
ｍ)で測定したレターデーションＲ_Fと、ナトリウムのＤ
線(波長５８９ｎｍ)で測定したレターデーションＲ_Dの
比α＝Ｒ_F／Ｒ_Dを用いる。本発明では、波長分散を示す
指数αが、好ましくは１．０６１〜１．３００であり、
より好ましくは１．０６５〜１．２５０である光学異方
体フィルムが好適に用いられる。

【００３３】良好な視野角特性を示す光学異方体フィル
ムの特性を示す指標としては、５４６ｎｍの光を用いて
フィルムの法線方向から測定したレターデーション（Ｒ
₀）と該フィルムの遅相軸まわりにフィルムを水平面か
ら４０度傾斜したときのレターデーション（Ｒ₄₀）の比
Ｒ₄₀/ Ｒ₀が挙げられる。本発明の光学異方体フィルム
においては、該比が０．９００より大きく１．１００よ
り小さいことが好ましい。該比は、組み合わせて使用す
る液晶セルの視野角依存性により適宜選択することがで
きる。

【００３４】次に、本発明の光学異方体フィルムの製造
方法について説明する。本発明の光学異方体フィルムは
高分子と色素または高分子液晶と色素と高分子液晶を混
合し、フィルムに成形した後に該フィルムを延伸するこ
とで得られる（以下、第１の製造方法と言うことがあ
る）。また、高分子または高分子と高分子液晶を混合
し、フィルムに形成した後に該フィルムを延伸し、色素
を該延伸フィルムに吸着することでも得られる（以下、
第２の製造方法と言うことがある）。第１の製造方法の
色素または色素と高分子液晶の混合物とマトリックスポ
リマーの混合方法としては、均一に混合させるため溶液
状態で混合することが好ましい。具体的には、高分子を
溶媒に懸濁または溶解して、これに色素または色素と高
分子液晶を懸濁または溶解して混合する方法が挙げられ
る。本発明で用いられる溶媒は、高分子に対する溶解度
が大きい方が好ましい。

【００３５】色素とマトリックスまたは色素と液晶とマ
トリックスからなるフィルムの成膜法については、色素
や液晶やマトリックスポリマーを溶剤に溶かしキャスト
する溶剤キャスト法、固体状態で混練しダイなどから押
し出しフィルムにする押し出成型法、固体状態で混練し
た後カレンダロールでフィルムにするカレンダー法、プ
レスなどでフィルムにするプレス成型法などが例示され
る。この中でも膜厚精度に優れた溶剤キャスト法が好ま
しい。成膜後のフィルムの厚みは、特に制限はないが、
薄すぎると機械的強度に悪影響を及ぼし、厚すぎると溶
媒キャスト法で成膜したときの溶媒の蒸発速度が遅くな
り生産性が悪くなることから、ある程度の膜厚範囲にあ
ることが好ましい。成膜後のフィルムの厚みとしては、
２０〜５００μｍが好ましく、更に好ましくは５０〜３
００μｍである。

【００３６】また、本発明の光学異方体フィルムの第２
の製造方法として、色素を混合しない以外は第１の製造
方法と同様の方法でフィルムの形成および延伸を行った
フィルムに色素を吸着してもよい。色素の吸着方法につ
いては、例えば延伸フィルムの貧溶媒で色素の良溶媒に
色素を溶解し、該色素溶液中で色素を該延伸フィルムに
含浸させる方法や、フィルムの軟化温度以下色素の融点
以上の温度で、色素を融解し該色素融液中で色素を該延
伸フィルムに含浸させる方法や、粉末状の色素を該延伸
フィルムに含浸させる方法などが例示される。

【００３７】成膜後フィルムを加熱しながら延伸すると
きの延伸方法は、［１１］記載の光学異方体フィルム以
外は同じ方法を使用でき、テンター延伸法、ロール間延
伸法、ロール間圧縮延伸法などが例示される。フィルム
面の均一性などの観点からテンター延伸法、ロール間延
伸法が好ましい。フィルムの加熱方法については特に制
限はない。

【００３８】［１１］記載の光学異方体フィルムとする
場合の延伸方法は、公知の方法を使うことができる。例
えば、（Ａ）前記フィルム作成工程で作成したフィルム
を一軸延伸し、これを特開平６−３００９１６号公報に
示されるように、ガラス転移温度または軟化温度以上で
熱緩和させる時に、フィルム面に平行かつ延伸軸に垂直
な方向の伸びを抑制しながら、延伸軸方向を収縮させる
方法、（Ｂ）前記フィルム作成工程で作成したフィルム
を一軸延伸し、この少なくとも片面に、熱収縮性を有す
るフィルムを、該熱収縮性を有するフィルムの熱収縮軸
が前記一軸延伸された高分子フィルムの延伸軸と直交す
るよう貼合し、得られた貼合体を加熱して、熱収縮させ
る方法、または（Ｃ）特開平５−１５７９１１号公報に
示されるように、前記フィルム作成工程で作成したフィ
ルムの少なくとも片面に熱収縮性を有するフィルムを、
該熱収縮性を有するフィルムの熱収縮軸が前記一軸延伸
された高分子フィルムの延伸軸と直交するよう貼合し、
得られた貼合体を延伸する方法などが挙げられる。これ
らの中で、（Ａ）および（Ｂ）の方法が、量産性の面お
よびコスト面で好ましい。

【００３９】ここで、フィルムを一軸延伸する方法は、
上述したいずれの方法を用いてもよいが、厚み方向の屈
折率の制御性およびフィルム面内のレターデーションの
均一性等の点で、ロール間延伸法またはテンター延伸法
により一軸延伸する方法が好ましい。

【００４０】これらの延伸方法によりフィルムを延伸す
る際の加熱温度については、使用するマトリックスポリ
マーの軟化温度や色素や液晶の転移温度により適宜選択
される。延伸倍率については、倍率が低いと色素や液晶
の配向が不充分になり、高すぎると膜厚が薄くなりすぎ
てハンドリングが困難になるので好ましくない。具体的
には１. １倍〜２０倍が好ましく、１. ２倍〜１５倍
がさらに好ましい。延伸速度や延伸後の冷却速度につい
ては特に限定はない。

【００４１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。高分
子液晶は、元素分析、赤外吸収スペクトル、¹Ｈ−ＮＭ
Ｒスペクトルから構造を確認し、ゲルパーミエーション
クロマトグラフィ（ＧＰＣ）から分子量を確認した。色
素の吸収ピーク波長は、分光光度計（日立製作所製、Ｕ
−３５０）を用いて色素/ ポリマー混合フィルムの透
過スペクトルを直接測定することにより求めた。フィル
ムの吸光度が大きすぎて吸収ピーク波長がわからないと
きは、色素１重量部をＫＢｒの粉末９９重量部と混合
し、加圧して厚み約１ｍｍのペレットとした後透過スペ
クトルを測定することにより求めた。色素のアスペクト
比は、分子構造を化学構造式描画ソフト（Cambridge S
cientific Computing Inc. 製ChemDraw 2.1.3およ
びChem 3D 3.0 ）を用いて描き、前述のようにＭＯ
ＰＡＣ９３を用いて構造の最適化を行ない、得られた結
果をChem 3D 3.0 で描かせ、分子長軸の長さを短軸
の長さで割ることにより計算した。本発明の光学異方体
フィルムのレターデーションは、４００、４２０、４４
０、４６０、４８０、５００、５２５、５５０、５７
５、６００、６５０、７００、８００ｎｍのλ／４板を
用い分光器を装備した偏光顕微鏡〔オーク製作所（株）
製、ＴＦＭ１２０−ＡＦＴ〕によりセナルモン法を用い
て測定した。光学異方体フィルムの波長分散を示す一般
式（１）で定義されるαの値は、セナルモン法を用いて
測定したレターデーションをグラフ描画ソフト（WaveMe
trics 社製 Igol Pro3.0 ) でローレンツの式（下
記式８）を用いてカーブフィッティングし、フィッティ
ングの結果得られたフィッティング係数を用いて、４８
６ｎｍと５８９ｎｍのレターデーション値を式（８）を
用いて計算し、式（１）より計算した。

【数６】 ［式（８）において、λは測定波長、Ｒ（λ）は測定波
長でのレターデーションを示し、Ａ，Ｂ，λ₀はフィッ
ティング係数である。]光学異方体フィルムの視角依存
性は、傾斜治具を装備した偏光顕微鏡にてセナルモン法
を用いて５４６ｎｍの波長の光で、法線方向から観測し
た該フィルムのレターデーションと遅相軸まわりに該フ
ィルムを傾斜したときのレターデーションを測定するこ
とにより評価した。

【００４２】実施例１ 環状シロキサンオリゴマー（ネマティック相を示し、ネ
マティック／等方相転移温度が１２１℃であり、ポリス
チレン換算数平均分子量２０３０）と、蛍光増白剤（住
友化学工業（株）製、商品名Ｗｈｉｔｅｆｌｕｏｒ Ｐ
ＨＲ、吸収ピーク波長３７５ｎｍ、アスペクト比４．
６）と、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業
（株）製、商品名スミペックスＭＨＦ、ガラス転移温度
１２２℃）とを、液晶オリゴマー：色素：ポリメチルメ
タクリレート＝０. ９：１０：９０（重量比）で混合
し、１００℃で２倍に延伸したところ、前記式１で定義
されるα＝１．１０２である光学異方体フィルムを得
た。得られた光学異方体フィルムをＳＴＮセルと組み合
わせて使用すると良好な白黒表示を得る。

【００４３】比較例１ 蛍光増白剤を混合しない以外は実施例１と同様にして光
学異方体フィルムを得た。得られた光学異方体フィルム
のαの値は、１．０８２になり、色素を混合した実施例
１と比較して小さい波長分散を示した。

【００４４】実施例２ 蛍光増白剤（住友化学工業（株）製、商品名Ｗｈｉｔｅ
ｆｌｕｏｒ Ｂ、吸収ピーク波長３６９ｎｍ、アスペク
ト比１．９）１０重量部とポリカーボネート樹脂（帝人
（株）製、商品名パンライトＣ−１４００）９０重量部
を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し混合し
た。得られた溶液をガラス板上にキャストし厚さ１００
μｍのフィルムを得た。得られたフィルムを１３０℃で
１．５倍に延伸したところ、α＝１．０７５の光学異方
体フィルムが得られた。得られた光学異方体フィルムを
ＳＴＮセルと組み合わせて使用すると良好な白黒表示を
得る。

【００４５】比較例２ ポリカーボネート製位相差フィルム（住友化学工業
（株）製、商品名ＳＥＦ４８０４３０）のレターデーシ
ョンの波長分散を測定したところ、α＝１．０６０であ
った。また、ポリスルホン製位相差フィルムのレターデ
ーションの波長分散を測定したところ、α＝１．０９９
であった。

【００４６】実施例３ 紫外線吸収剤（住友化学工業（株）製、商品名Ｓｕｍｉ
ｓｏｒｂ ３１０、吸収ピーク波長３４５ｎｍ、アスペ
クト比３．５）１０重量部とポリカーボネート樹脂（帝
人（株）製、商品名パンライトＣ−１４００）９０重量
部を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し混合し
た。得られた溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１０
０μｍのフィルムを得た。得られたフィルムを１４０℃
で１．５倍に延伸したところ、α＝１．０７８の光学異
方体フィルムが得られた。得られた光学異方体フィルム
をＳＴＮセルと組み合わせて使用すると良好な白黒表示
を得る。

【００４７】実施例４ 紫外線吸収剤（住友化学工業（株）製、商品名Ｓｕｍｉ
ｓｏｒｂ ３１０、吸収ピーク波長３４５ｎｍ、アスペ
クト比３．５）１０重量部とポリアリレート樹脂（ユニ
チカ（株）製、商品名Ｕ−１００）９０重量部を塩化メ
チレンに２０重量％になるよう溶解し混合した。得られ
た溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１００μｍのフ
ィルムを得た。得られたフィルムを１９５℃で１．２倍
に延伸したところ、α＝１．０８６の光学異方体フィル
ムが得られた。得られた光学異方体フィルムをＳＴＮセ
ルと組み合わせて使用すると良好な白黒表示を得る。

【００４８】

【発明の効果】本発明の光学異方体フィルムは、レター
デーションの波長分散が大きく、高速ＳＴＮ型液晶セル
と好適に組み合わせて使用することで良好な白黒表示を
示す液晶表示装置が得られる。また、本発明の光学異方
体フィルムは、従来のポリスルホンやポリアリレート製
の位相差フィルムと比較して製造が容易である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｋ 19/60 Ｃ０９Ｋ 19/60 Ｇ０２Ｆ 1/133 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/133 ５００ 1/1335 ５１０ 1/1335 ５１０ // Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高分子と色素を混合してなる光学異方体フ
   ィルムであり、該色素が可視域に吸収ピークを持たず、
   紫外域に吸収ピークを持っており、アスペクト比を色素
   分子の長軸の長さを色素分子の短軸の長さで除して得ら
   れた比と定義したとき、該色素分子のアスペクト比が
   １．５以上であり、該光学異方体フィルムのレターデー
   ション（測定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍで
   あることを特徴とする光学異方体フィルム。
2. 【請求項２】高分子と色素を混合してなる光学異方体フ
   ィルムであり、該色素が可視域に吸収ピークを持たず、
   紫外域に吸収ピークを持っており、二色性を有してお
   り、該光学異方体フィルムのレターデーション（測定波
   長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍであることを特徴
   とする光学異方体フィルム。
3. 【請求項３】高分子と色素と高分子液晶を混合してなる
   光学異方体フィルムであり、該色素が可視域に吸収ピー
   クを持たず、紫外域に吸収ピークを持っており、該色素
   分子の請求項１で定義されたアスペクト比が１．５以上
   であり、該光学異方体フィルムのレターデーション（測
   定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍであることを
   特徴とする光学異方体フィルム。
4. 【請求項４】高分子と色素と高分子液晶を混合してなる
   光学異方体フィルムであり、該色素が可視域に吸収ピー
   クを持たず、紫外域に吸収ピークを持っており、二色性
   を有しており、該光学異方体フィルムのレターデーショ
   ン（測定波長５４６ｎｍ）が５０〜３０００ｎｍである
   ことを特徴とする光学異方体フィルム。
5. 【請求項５】色素が高分子と相分離してドメインを形成
   しており、光学異方体フィルムの下記一般式（１）で定
   義されるαの値が１．０６を越えることを特徴とする請
   求項１または２記載の光学異方体フィルム。 【数１】α＝Ｒ_F／Ｒ_D・・・（１） ［式中、Ｒ_Fは水素Ｆ線（波長４８６ｎｍ）で測定した
   レタ−デ−ションの値であり、Ｒ_DはナトリウムＤ線
   （波長５８９ｎｍ）で測定したレタ−デ−ションの値で
   ある。］
6. 【請求項６】色素および高分子液晶が高分子と相分離し
   てドメインを形成しており、光学異方体フィルムの請求
   項５で定義されたαの値が１．０６を越えることを特徴
   とする請求項３または４記載の光学異方体フィルム。
7. 【請求項７】色素が高分子に相溶しており、光学異方体
   フィルムの請求項５で定義されるαの値が１．０６を越
   えることを特徴とする請求項１または２記載の光学異方
   体フィルム。
8. 【請求項８】色素が高分子と高分子液晶の混合体に相溶
   しており、光学異方体フィルムの請求項５で定義される
   αの値が１．０６を越えることを特徴とする請求項３ま
   たは４記載の光学異方体フィルム。
9. 【請求項９】色素が延伸された高分子に吸着配向してお
   り、光学異方体フィルムの請求項５で定義されるαの値
   が１．０６を越えることを特徴とする請求項１または２
   記載の光学異方体フィルム。
10. 【請求項１０】色素が延伸された高分子と高分子液晶の
    混合体に吸着配向しており、光学異方体フィルムの請求
    項５で定義されるαの値が１．０６を越えることを特徴
    とする請求項３または４記載の光学異方体フィルム。
11. 【請求項１１】光学異方体フィルムのレターデーション
    比（Ｒ₄₀／Ｒ₀）が下記式（２）を満たすことを特徴と
    する請求項１〜１０のいずれかに記載の光学異方体フィ
    ルム。 【数２】 ０．９００＜Ｒ₄₀／Ｒ₀＜１．１００・・・（２） ［式中、Ｒ₀は、偏光顕微鏡でセナルモン法（測定波長
    ５４６ｎｍ）を用いて測定したフィルム法線方向から見
    たレターデーションであり、Ｒ４０は、該フィルムの遅
    相軸を回転軸として該フィルムを水平から４０゜傾斜し
    て測定したときのレターデーションである。]
12. 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の光学
    異方体フィルムを用いることを特徴とする液晶表示装
    置。