JPH0455813A - アクティブマトリックス液晶表示素子用補償板 - 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） 本発明は液晶表示素子用補償板に関し、特に薄膜トラン
ジスタな用いるアクティブマトリクスタイプの液晶表示
素子（以下ｆＦＴ−ＬＣＤとｆ＠τ）用色補償板に関す
る。

（従来の技術） 液晶デイスプレィは低電圧駆動、＠量、低コストなどの
特徴の故に、デイスプレィ分野において大きな地位を占
めている。なかでもＴＰＴ−ＬＣＤは応答速度が速（、
視角依存性も比較的小さく、鮮明なカラー画濾が得られ
るなどの特徴があり、次世代ＬＣＤの本命として期待さ
れており、活発に研究開発がなされているが、ＴＰＴ−
ＬＣＤの場合、対角１０インチ程度の画面サイズのＬＣ
Ｄを製造することはきわめて困象であるという重大な問
題点のほかに、性能的にもまだ完全には満足できていな
い。応答速度の同上、視角特性の向上あるいは駆動電圧
の低下などの性能向上を目的としてセルキャップを薄（
しようとすると、液晶の複屈折△九とセルギャップｄと
の槓△外・ｄが小さ（なり、液晶中を伝わる元のモード
装置ｌｓ偏光ではなくなり、楕円偏光と一つてしｆうつ
その結果偏光子と組み合わせた場合干渉色が生じるとい
う問題点が発生するっこの効果はモーガンリミントと呼
ばれる△ｎ−ｄがｆＪ２μｍの値より△ｎ・ｄ！７）値
が小さくなると著しくなり、コントラストの低下。

色品位の低下などの表示品位の低下につながり、大きな
問題となる。

このセルキャップの低下により生じる干渉色を解消する
ためには、表示セルを透過して楕円偏光となって出て来
る透過光を外反直線偏光に戻ｆ能力を有する補償板を１
表示セルの上に配置すれば良い。この補償の方法はすで
にスーパーツイステツドネマデツク＜５ｒｓ）タイプの
単純マトリクスＬＣＤにおいてハ実用化されている。方
式としては補償用のもうひとつの液晶セルを用いる２層
セル補償方式および位相差フィルム補償方式がある。し
かしながら前者は製造が難しく重くて厚いために、ただ
でさえ困難なＴＦＴ−ＬＣＤの製造をさらに姦しくする
ことになり、決して好ましいものではない。一方後者は
干渉色を解消する能力が不十分であり、高い表示品位が
大きな特徴であるＴＰＴ−ＬＣＤ用としては不満足であ
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らはこれら補償方式の抱える課題点を解決する
ためには、位相差フィルム方式のような位相差の補償の
み？するのではなく、位相差および旋光分散の両者を同
時に補償できる完全な補償能を有し、かつ２層セル方式
のように液晶セルをもう１枚用いるような煩雑なことケ
せずに実質的に１枚のフィルムで補償できる補償板が必
要と考え、鋭意検討を行った。その結果ねじれネマチッ
ク配向構造を固定化できる高分子液晶を用いて補償板ｆ
ｔ製造ずれは、本発明の目的を達成できることを見いだ
し、ついに本発明を完成した。

（課Ｍな解決するための手段） すなわち本発明は、液晶状態でねじれネマチック配向し
、液晶転移点以下ではガラス状態となる液晶性高分子よ
り成る膜から構成され、該液晶性高分子より成る膜な構
成する分子にらせん軸を有するらせん構造をなし、その
ねじれ角が７０度から１５０度の範囲にあり、該液晶性
高分子より成る膜の複屈折Δがと膜厚ｄの積△５・ｄが
０．２μ鴨から３．０μ溝の範囲にあることを特徴とす
るアクティブマトリクス液晶表示素子用補償板に関する
。

本発明は、さらに、透光性基板と該基板上に形成された
配向膜と、該配向膜上に形成された。液晶状態でねじれ
ネマチック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態とな
る液晶性高分子より成る膜から構成されるアクティブマ
トリクス液晶表示素子用補償板に関し、特に該液晶性高
分子より成る膜を構成する分子が基板と垂直方向にらせ
ん軸￥存するらせん構造をなし、そのねじれ角が７０度
から１５０度の範囲にあり、Δｎｏｄが０２μ嘱から３
０μｍの範囲にあることを特徴とするアクティブマトリ
クス液晶表示素子用補償板に関する。

以下に本発明について詳しく説明する。

本発明の補償板は、透光性基板上に形成された配向膜上
に、均一でモノドメインなネマチック配同性を示しかつ
その配向状態を容易に固定化できる高分子液晶に、所定
量の光学活性化合物を加えた組成物、または均一でモノ
ドメインなねじれネマチック配同性を示しかつその配回
状態を容易に固定化できる高分子液晶を、塗布、乾燥、
熱処理し、均一でモノドメインなねじれネマチック構造
を形成させたのち６即することによって、液晶状態にお
ける配向を損なうことなく固定化して製造されるもので
ある。

まず前者のネマチック液晶性高分子と光学活性化合物よ
りなる組成突を用いる補償仮について説明すると、ベー
スとなる均一でモノドメインなネマチック配同性を示し
かつその配向状態を容易に固定化できる高分子液晶は、
以下のような性質を有することが必須である。ネマチッ
ク配向の安定した固定化を行うためには、液晶の相系列
でみた場合、ネマチック相より低温部に結晶相を持たな
いことが重要である。これらの相が存在する場合固定化
のために冷却するとき必然的にこれらの相を通過するこ
とになり、結果的に一度得られたネマチック配向が破壊
されてしまい、透明性。

補償効果共に不満足なものになってしまう。したがって
本発明の補償板を作製するためＫは、ネマチック相より
低温部にガラス相を有する高分子液晶を用いることが必
須である。これらのポリマーに光学活性化合物を加える
ことにより、液晶状態ではねじれネマチック配回をし、
液晶転移点以下ではガラス相をとるために、ねじれネマ
チック構造を容易に固定化できる。用いられるポリマー
の攬類としてＩ工、液晶状態でネマチック配向し、液晶
転移点以下ではガラス状態となるものは丁べて使用でき
、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート
、ポリエステルイミドなどの玉鎖型液晶ポリマー、ある
いはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロ
ネート、ポリシロキサンなどの側ａｍ液晶ポリマーなど
を例示することができる。なかでも合成の容易さ、透明
性、配向性、ガラス転移点などからポリエステルが好ま
しい。用いられるポリエステルとしてはオルソ置換芳香
族単位′ｊｋ：Ｓａ：成分として含むポリマーが最も好
ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わりにかさ高い置
換基を有する芳香族、あるいはフッ素または含フツ素置
換基な有する芳香族などｆｔ構成成分として含むポリマ
ーもまた使用することができる。本発明で言うオルソ置
換芳香族単位とは、主鎖？なす結合を互いにオルソ位と
する構造単位を意味する。具体的には次に示すようｔカ
テコール単位、サリチル酸単位、フタル酸本位およびこ
れらの基のベンゼン環に置換基ｆ！：有するものなどを
あげることができる。

しい例として次のようなものを例示することができる。

（Ｘは水素、Ｃ１，Ｈ，等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す、またｋはＯ〜２である。）これらのなかでも特
に好まボン酸類より誘導される構造単位（以下、オキク
カルボン酸成分という）を構成成分として含み、好まし
くは前記オルソｒＩＬ換芳香族単位を含むポリマーが例
示できる。

これらのうち、ジオール成分として一次のような芳香族
および脂ＵＪ族のジオールを挙げろことができる。

ルｉ％しくはアルコキシまたはフェニル基を示す。

〜２である。）、 ｉｔ工０ 本発明で好ましく用いられるポリエステルとしてはＩａ
）ジオール類より誘導される構造単位（以下、ジオール
成分という）およびジカルボン酸類より誘導される構造
単位（以下、ジカルボン酸成分という）および／または
ｔ６７つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に含むオ
キ７カル０（ＣＡ）ｓ’− （ｎは２から１２の整数を表わす） ＣＭ。

一〇−Ｃ鵡−ＣＨ−（、’鵡−Ｃ亀−Ｏ−ｌ１ｓ −〇−Ｃ属−Ｃ鵡−ＣＥ−Ｃ鵡−Ｃ鵡−Ｃ鵡Ｏ−なかで
も。

などが好ましく用いられる（式中、ｈｂ　＋！メチル基
、Ｂ％はブチル基を示す）。

またジカルボン酸成分としては次のようなものを例示す
ることができる。

キシ基またはフェニル基を示す。

１１ＬはＯ〜２である。

）。

一〇−Ｃ鵡Ｃベー０− −０（Ｃ鳥）、Ｏ− などが好ましい。

オキシカルボン駿成分としては、具体的には次のような
単位を例示することができる。

なかでも、 ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般のポリエステ
ルと同様、大略ｌ：１である（オキシカルボン酸を用い
ている場合は、カルボン酸基と水酸基の割合）。またポ
リエステル中に占めるオルソ置換芳香族単位の割合は５
モル％から４．０モル％の範囲が好ましく、さらに好ま
しくは１０モル比から３０モル％の範囲である。５モル
％より少ない場合は、ネマチック相の下に結晶相が現れ
る傾向かあり好ましくない。また４０モル２より多い場
合は、ポリ１−が液晶性を示さなくなる傾向があり好ま
しくない。代表的なポリエステルとしては久のようなポ
リマーを例示することができる。

の構造単位から構成されるポリマー の構造本位から構成されるポリマー の構造単位から構成されるボリマー の構造単位から構成されるポリマー Ｍ− リ病造単位から構成されるポリ７− の構造単位から構成されるポリマー の構造単位から構成されるポリマー の構造単位ｐ・ら構成されるボリマ− オルン置換芳香族単位に変えて次に示すようなかさ高い
置換基を含む芳香族単位。

あるいはフッ素または含フッ素 置換基？含む芳香族単位を構成成分とするポリマーもま
た好ましく用いられる。

ｔ’Ｆ ！ が通常０℃以上、好ましくは１０℃以上であり、一般的
にこれらのポリマーの分子ｔ＆！、各Ｓ溶媒中たとえば
フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０重量比）
混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度が０．０５から
３．０、が好ましく、さらに好ましくは０．０７から２
６０の範囲である。

対数粘度が０．０５より小さい場合、得られた高分子液
晶の強度が弱くｔり好ましくない。また３０より大きい
場合。

液晶形成時の粘性が高すぎて、配向性の低下や配向に要
する時間の増加など問題点が生じる。またこれらポリエ
ステルのガラス転移点も重要であり、配回固定化した後
の配向の安定性に影響を及ぼす。用途にもよるが、ガラ
ス転移点は室温付近で使用すると考えれ；ゴ、ガラス転
移点が３０℃以上であることが望ましく、特に５０℃以
上であることが望ましい。ガラス転移点が０℃よりも低
い場合、室温付近で使用すると一度固定化した液晶構造
が変化する場合があり、液晶構造に由来する機能が低下
してしまい好ましくな（ゝＯ これらポリマーの合成法は特に制限されるものではなく
、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重合法あるいは
対応するジカルボン酸の酸クロライドを用いる酸クロラ
イド法で合成される。溶融重合云で合成する場合５例え
ば対応するジカルボン酸と対応するジオールのアセチル
化物を、高温、高真空下で重合させることによって製造
でき、分子量は重合時間のコントロールあるいは仕込組
成りコントロールによって容易に行える。重合反応を促
進させるためには５従米かも公知の酢酸ナトリウムなど
の金属塩を使用することもできる。またｍ？ＩＩｊＩ会
＠乞用（、・る場合は、所定−のジカルホン酸ジクロラ
イドとジオールと乞溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸受
容体の存在下にＸ熱することにより、容易に目８９のポ
リエステルを得ることができる。

こｎらネマチック液晶性ポリマーにねじれを与えるため
に混合される光学活性化合物について説明すると１代表
的な例としてまず光学活性な低分子化合物をあげること
ができろ。光学活性を有する化合物であればいずれも本
発明に使用することができるが、ベースポリマーとの相
溶性の観点から光学活性な准晶註化合物であることが望
ましい。具体的にｔ工久のような化合物を例示すること
ができる。

ＢＳ ＣＭ。

（聾−７，８） ＣＨ。

（１％−８，１０） （ｎ＝８．９） （ｎ−８，９） （ｎ−７，８） 性な高分子化合物をあげることができる。分子内に光学
活性ｒｘ基を有する高分子であればいずれも使用するこ
とかできるが、ベースポリマーとの相溶性の観点から液
晶性な示す高分子であることが望ましい。例として光学
活性な基を有する水晶性のポリアクリレート、ポリメタ
クリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン、ポリエ
ステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリカーボ
ネート、あるいはポリペプチド、セルロースなどをあげ
ることができる。なかでもベースとなるネマチック液晶
性ポリマーとの相溶性から、芳香族主体の光学活性なポ
リエステルが最も好ましい。具体的には次のようなポリ
マーを例示ｊることができる。

本発明で用いられる光学活性化合物として５仄に光学活 Ｃ″ｄ。

されるポリマー の構造体からａ成されるポリマー ＣＨ。

す構造単位Ｄ）ら構成されるポリマー の構造単位から構成されるポリマー Ｅ の構造単位ρ）ら構成されるポリマー ＋０−Ｃｉｉ、−ＣＨ−Ｃ１１ｔＣＨ，Ｏ＋−１鶴 ＋０℃ＣＢ、ｆｎψト （ｎ−２〜１２）の構造単位から構成 −（−ＯＣＭ　、ＣＭ　、０つ＝、 −ｔ−ｏＣｕｃｔｉｔｏ＋− ＣＭ。

の構造単位υ・ら４成さｎるポリマー の構造単位から構成されるポリマー の構造単位から構成されるポリマー のｆｌＩ遺率位ρ・ら購成さｒるポリマー−’ｒ：　Ｏ
ＣＨＣ鵡Ｏ＋ ＣＭ。

の構造単位から構成されるポリマー の構造単位から構成されるポリマー これらのポリマー中に占める光学活性な基の割合は通常
０．５モル５Ａ〜８０モル％であり、好ましくは５モル
％〜６０モル嶌が望ましい。

また、これらのポリマーの分子量は、たとえばフェノー
ル／テトラクロロエタン中、３０℃で測定した対数粘度
が０．０５から５．０の範囲が好ましい。対数粘度か５
．０より大きい場合は粘性が高丁き゛て結果的に配向性
の低下を招（ので好ましくな（、また０、０５より小さ
い場合は組成のコントロールが難しくなり好ましくない
。

これらの組成物の調製は、ネマチック液晶性ポリエステ
ルと光学活性化合物を所定の割合で、固体混合、１１ｉ
液混合あるいはメルト混合などの方法によって行える。

組成物中に占める光学活性化合物の割合は、光学活性化
合物中の光学活性な基の比率、あるいはその光学活性化
合物のネマチック液晶にねじれを与えるときのねじれ力
によって異なるが、−収約には０．１から３０ｗｔ％の
範囲が好ましく、特にＱ、３から２０ｍ＋ｇ％の範囲が
好ましい。ｏ、１ｍｇ’ｘより少ない場合はネマチック
液晶に十分なねじれを与えることができず、また３０ｍ
ｇ％より多い場合はねじれが大き（なりすぎ。

また配向性に悪影響ｒおよばず。

本発明の補償板はまた。他の光学活性化合物を用いるこ
となく自身で均一でモノドメインなねじれネマチック配
向をし、かつその配向状態を容易に固定化できる高分子
液晶を用いることによっても製造できる。これらのポリ
マーは主鎖中に光字活性基を有し自身が光学活性である
ことが必須であり、具体的には光学活性なポリエステル
、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミド
なとの王頌型牧晶ポリマー、あるいをエポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ポリシロキサ７などの側鎖型
液晶ポリマーなどを例示することかできる。なかでも合
成の容易さ、配向性、ガラス転移点などからポリエステ
ルが好ましい。用いられるポリエステルとしてはオルソ
置換芳香族単位を構成成分として含むポリマーが最も好
ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わりにかさ高い置
換基を有する芳香族、あるいはフッ素または含フツ素置
換基な有する芳香族などを構成成分として含むポリマー
もｆた使用することかできる。これらの光学活性ｒｌポ
リエステルは、今まで説明してきたネマチック液晶性ポ
リエステルに、さらに光学活性なジオール、ジカルボン
醗、オキ７カルボン酸を用いて次に示すような光学活性
基を導入することにより得られる。（式中、ネ印は光学
活性炭素を示ｆ） ＣＦ。

−０−Ｃ鵡−ＣＭ−Ｃ鵡ＣへＯ− これら光学活性な基のポリマー中に占める割合は、０．
１から２０モル％の範囲が好ましく、％に０．３から１
０モル％の範囲が好ましい。光学活性な基の割合がＯ，
ＩＸより少ない場合は補償板に必Ｊ！！はねじれ構造が
得られず、ｆた２０モル％より多い場合はねじれ力が強
すぎて補償効果の低下を来し好ましくない。これらのポ
リマーの分子量は、各種溶媒中たとえばフェノール／テ
トラクロロエタン（６０／４０）混合溶媒中、３０℃で
測定した対数粘度が０．０５から３０が好ましく、さら
に好ましくは０．０７から２．０の範囲である。対数粘
度が０．０５より小さい場合、得られた高分子液晶の強
度が弱くなり好ましくない。また３、０より大きい場合
、液晶形成時の粘性が高すぎて、配向性の低下や配向に
要する時間の増加など問題が生じる。またこれらポリエ
ステルのガラス転移点は、用途にもよるが、通常０℃以
上、好ましくは１０℃以上、−収約には室温付近で使用
すると考えれば、ガラス転移点が３０℃以上であること
が望ましく％特に５０℃以上であることが望ましい。

ガラス転移点が０℃より低い場合、室温付近で使用する
と一度固定化した液晶構造が変化する場合があり、液晶
構造に由来する機能が低下してしまい好ｆＬ＜ない。

これらのポリマーの重合は前述した溶融型組合法。

ある いハ醒りロライドｆｆ：ヲ用いることによって行うこと
ができる。

以上述べてきた不発明の成品性高分子の代表的な例とし
では、具体的には。

コレステリル基 で示されるポリーｒ−ｃｍ／ｓ−ａ常９９．９１０．１
〜８０／２０、好マシ（は９９．５１０．５〜９０／Ｉ
　Ｏ。

ざらに好ま Ｃｈ； コレステリル基、 で示されるポリマー（ｍ　／　ｎ−通 しくは９９／ｌ〜９５１５） 常９９．９１０．１〜８０／２０、好ましくは９９．５
１０．５〜９０／Ｉ　Ｏ。

さらに好ましくは９９／１〜９５１５）しくは９９／１
〜９５１５、 ｐ。

ｑ：２〜２０の整数） で示されるポリマー（駕／％−通常、 ９’Ｌ９１０．１〜８０ ／２０、好ましくは９９．５１０．５〜９０／１０、さ
らに好 で示されるポリマー（嘱／３−通常９９．９１０．１〜
７０／ましくは９９／ｌ〜９５１５　） ３０、好ましくは９９．５１０．５〜９０／１０゜さら
に好ま しくは９９／ｌ〜９５１５、 ｑ：２〜２０の整数） で示されるポリ−ｒ−（ｓ／ｓ−０，５／　９９．５〜
Ｉ　Ｏ／９０゜好ましくはｌ／９９〜５／９５　） で示されるポリマー（鴨／ｎ−通常９９．９７０．１〜
７０／３０、好ましくｔｊ、９９．５１０．５〜９０／
Ｉ　Ｏ。

さらに好ま で示されるポリマー（ｒｌ＋ｍ＋５、ｋ／界−９９，５
１０，５〜９０／１０、好ましくは、９９／１〜９５１
５、Ｌ／嘱−５／９５〜９５１５　） テ示すレルホリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）−通常９９
．９１０．１〜８０／２０（重量比）、好ましくは９９
．５１０．５〜８５１５、さらに好ましくは９９／１〜
９５１５、ｋ−１＋ｍ、ｌ　／　ｍ　−７５／　２５〜
２５　／　７５、ｐ−ｑ＋ｒ、ｐ／ｖ−８０／２０〜２
０７８０　） で示されるポリ？−（ｈ　−１＋ｔｎ＋ｎ、　ｋ／ｎ−
９９，５１０，５〜９０／１０、好ましくは、９９／ｌ
〜９５１５、Ｌ　／　ｍ　＝　５　／　９５〜９５１５
）ＣＢ）　　コレステリルベンゾエート で示されるポリマー混合物（（（イ）／（Ｂ）−通常９
９．９１０．１〜７０／３０重量比、好ましくは９９．
５〜０．５〜８０／２０．好ましくは９９／ｌ〜９０／
１０．慨−に＋１、に／１−８０／２０〜２０／８０　
）（Ａ） で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）−通常９９
．９１０．１〜７０／３０（重量比）、好ましくは９９
．５１０．５〜８０／２０、好ましくは９９／ｌ〜９０
／１０、ｋ−１＋鶴、ｌ　／　嘱−２５／　７５〜７５
／　２５、ｐ−ｑ＋ｒｈ　＠／ｒ−２０／８０〜８０／
２０） （なお、傘部は光学活性炭素を示す） などか争げらｎる。

これらのポリマーの分子ｔは、各種溶媒中たとえばテト
ラヒドロフラン、アセトン、シクロヘキサノン、フェノ
ール／テトラクロロエタン（６０／４０）混合溶媒など
で。

３０℃で四ｊ定した対数粘度が０，０５から３０、が好
ましく、さらに好ましくは０．０７から２．０の範囲で
ある。対数粘度が０．０５より小さい場合、得られた高
分子液晶の強度が弱くなり好ましくない。また３０より
大きい場合、液晶形成時の粘性が高すぎて、配向性の低
下や配向に要する時間の増加など問題が生じる。

本発明の補償板の代表的な構成例は、透光性基板と透光
性基板上に形成された配向膜と、配向膜上に形成された
液晶性高分子膜の三層構造よつなるものである。用いら
れる透光性基板の種類としてはガラス、透光性プラスチ
ックフイルム、プラスチックシート、偏光フィルムなど
を例示することができる。ガラスとしては、ソーダガラ
ス、シリカコートソーダガラス。ホウケイ酸ガラスなど
が用いられる。

またプラスチック基板については光学的に等方性である
ことが好ましく５たとえばポリメチルメタクリレート、
ボリスチレ／、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフ
ォン、ポリフェニレンサルファイド、アモルファスポリ
オレフィン、トリアセチルセルロースあるいをエエボキ
シ街脂などを用いることができる。なρ・でもポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルス
ルホン、アモルファスポリオレフィンなどか好ましく用
いられる。また配回膜としてはラビング処理したポリイ
ミドフィルムが好適に用いられるが、酸化珪素の斜め蒸
７ｆ膜、ポリビニルアルコールのラビング処理膜など当
該分野で公矧の配向膜ももちろん用いることができる。

この透光性基板上に形成された配向膜上に補償効果乞有
する高分子液晶膜を形成して本発明の補償層か製造され
る。

ネマチック液晶性ポリマーと光学活性化合物よりなる組
成物を用いる場合には、溶液混合の場合を例にとると、
まず両成分を所定の割合で溶媒に溶解し所定濃度の溶液
なｐ４良する。また高分子液晶組成物の代わりに自身で
ねじれネマチック配同性を示″′ｆ元学活性ポリマーを
用いる場合は、単独で所定の溶媒に所定濃度で浴解し溶
液を調製する。この際の溶媒はポリマーの株類によって
異なるが１通常はアセトン、メチルエチルケトン、シク
ロヘキサノンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジ
オキサンなどのエーテル類クロロホルム、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
ン化炙化水巣、これらとフェノールとの混合溶媒、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメデルス
ルホキシドなどを用いることができる。

溶液の濃度はポリマーの粘性によって大きく異なるが５
通常は５から５０％の範囲で使用され、好ましくは１０
から３０％の範囲である。この溶液を次ぎに配向処理し
た透光性ガラス板上、プラスチック板上あるいはプラス
チックフィルム上にＥｌ！Ｉａｒｊる。配向処理の方法
は特に制限されるものではないが、液晶分子を界面と平
行に配向させるものであればよ（１例えば基板上にポリ
イミドを塗布し、ラビング処理したポリイミドラビング
処理ガラスあるいはフィルムなどが好適に用いられる。

塗布の方法としては、スピン：Ｉ−）ｆｆｉ、ロールコ
ー）＠、７’リント法、カーテンコート法、浸漬引き上
げ法などを採用できる。塗布後溶媒を乾燥により除去し
、所定温度で所定時間熱処理してモノドメインなねじれ
ネマチック配向を完成させる。界面効果による配向を助
ける意味でポリマーの粘性は低いほうが良（、したがっ
て＠度は高いほうが好ましいが、あまり温度が高いとコ
ストの増大と作業性の悪化を招き好ましくない。またポ
リマーの種類によっては、ネマチック相まりＩｔ＠部に
等方相を有するので、この温度域で熱処理しても配向は
得られない。以上のようにそのポリマーの特性にしたが
い、ガラス転移点以上で等方相への転移点以下の温度で
熱処理することが好ましく、−収約には５０℃から３０
０℃の範囲が好適で、特に１００℃から２５０℃の範囲
が好適である。

配向膜上で液晶状態において十分な配向を得るために必
要な時間は、ポリマーの組成、分子量によって異なり一
概にはいえないが、３０秒から１００分の範囲が好まし
く、特に６０秒から６０分の範囲が好ましい。３０秒よ
り短い場合は配向が不十分となり、また１００分より長
い場合は得られる補償板の透明性が低下することがある
。またポリマーを溶融状態で、配向処理した基板上に塗
布したのち熱処理をすることによっても、同様の配向状
態を得ることができる。本発明の高分子液晶を用いてこ
れらの処理２行うことによって、まず液晶状態で配向膜
上全面にわたって均一なねじれネマチック配向を得るこ
とができる。

こうして得られた配向状態を１次ぎに該高分子液晶のガ
ラス転移点以下の温度に冷却することによって、配回を
全く損なわずに固定化できる。−収約に液晶相より低温
部に結晶相を持っているポリマーを用いた場合、液晶状
態における配向は冷却することによって壊れてしまう。

本発明の方法によれば、液晶相の下にガラス相を有する
ポリマー系を使用するためにそのような現象が生ずるこ
とな（、完全にねじれネマチック配向を固定化すること
ができる。

冷却速度は特に制限はな（、加熱雰囲気中からガラス転
移点以下の雰囲気中に出丁だけで固定化される。また生
産の効率を高めるために、空冷、水冷などの強制冷ＭＪ
を行っても良い。固定化後の膜厚は０．５μ情から５０
μ講までの範囲が好ましく、特に１μ溝から４０μｓｊ
での範囲が好ましい。補償層の△ｎは用いる高分子液晶
の種類によって決まるので、Δか・ｄの値を０．２μ携
から３０μｍに制御するために膓用いる高分子液晶の種
類の選択と共に、膜厚ｄの選択が重要である。膜厚が０
．５μ溝より小さいと、必要なねじれ角およびΔ詐・ｄ
が得られず、５０μ講な超えるとやはり必要なねじれ角
およびΔｎ・ｄが得られず。

配向膜の効果も弱くなり、均一な配向が得られに＜＜ｒ
ｘる。

本発明の特徴は、上記のようにフィルムの片面のみを配
回膜と接Ｉ！ｌｉｉさせて配向制御し、他の面はフリー
の状態で。

例えば空気相と接触させた状態で高度な配向制御とその
固定化ができることである。一般に液晶の配向制御は両
界面な配向膜と接触させて行うのが普通であり。片面が
を気相のときは空気界面の分子配向は一様でなくその影
響により、膜厚方向の全領域における均一な配回り得ら
れない。本発明の場廿１片面のみのＷｆｉＩ御によりモ
ノドメインのねじれネマチック配向ができ、さらにそれ
を固定化できるという大きな特徴を有する。

本発明の補償板が十分な補償効果を発（１するためには
。

高分子液晶の膜より成る層（補償層）の光学ノでラメー
タの厳密な制御が重要であり、補償層を構成する分子が
らせん軸を有するらせん構造をなし、そのらせん＠は通
常膜厚方向、すなわち、基板と垂直方向であり、そのね
じれ角が７０度から１５０度の範囲、好ましくは８０度
から１２０度の範囲にある。また、該漱晶注高分子より
成る膜の複屈折Δｎと膜厚ｄの績△ｎ＠ｄが０．２μ鶏
から３０μｍの範囲、好ましくは０，３μｍから２５μ
鶏の範囲にあることが必要である。

ねじれ角および△外−ｄの値がこの範囲にないとぎは、
目的とする干渉色の解消による補償効果が不十分で品位
の高い表示か得られない。

もちろん、前記ねじれ角の値は絶対筐であり、用いる相
手セルのねじれ角と逆のねじれ角となるよう、適宜調節
されるものである。

補償層を構成する分子が基板と垂直方向にらせん軸を有
するらせん構造をと９、かつ必要なねじれ角および△か
・ｄ？もつためには、上記した基板に平行に分子を配向
させる能力１に：待つ配回膜上で、前述した量の光学活
性化合物をベースの高分子液晶にブレンドした組成物、
または前述した比率の光学活性基を分子内に有する高分
液晶を、上記した方法により配向、固定化し所定の膜厚
とすればよい。

このようにして得られた補償板は、そのままで使用して
も良いし、表面保護のために透明プラスチックの保護層
を設けてもよい。また偏光板などの他の光学素子と一体
化した形で使用してもよい。

以上のように本発明の製造方法によって製造されたアク
ティブマトリクス液晶表示素子用補償板は、１枚の補償
板でセルキャップの低下に伴う干渉色を解消し完全な補
償を可能にすることによりＴＦＴ−ＬＣＤの高性能化に
寄与するだけでなく、液晶デイスプレィの薄型化、軽蓋
化に寄与し、きわめて工業的な価値の大きなものである
。

（実施例） 以下に実施例ｒ述べるが、本発明はこれらに制限される
ものでｆ工ない。なお実施例で用いた各分析法は以下の
通りである。

（υ　ポリマーの組成の決定 ポリマーを重水素化クロロホルムまたは重水素化トリフ
ルオロ酢酸に溶解し、　４００７ＭＨｚのＩＮ−ＮＭＲ
（日本電子製ＪＮＭ−ＧＸ４００）で測定し決足した。

（２）対数粘度の測定 ウベローデ型ｆ１５度計を用い、フェノール／テトラク
ロロエタン（６０／４０重量比）混合溶媒中、３０℃で
測定した。

（３１液晶相系列の決定 ＤＳＣ（ＤｓＰｏｎｇ　　９９０　　Ｔｋｇｒｍａｔ　
ＡｎａＬｉｚｇｒ）測定および光学顕微１Ｎ（オリンパ
ス光学（株）製ＢＨ２偏光顕微鏡）観察により決足した
。

（４）ねじれ角および△ｓｏｄの決定 ねじれ角は偏光解析法により、またΔが・ｄｆエエリブ
ンメーターにより測定したデータを解析処理して決定し
た。

また、各実施例中において、ポリマーを示す式中咲」外
の数字はモル組成を示す。

実施例１ テレフタル酸６０ｍ％ｏ１．メチルヒドロキノンジアセ
テート３０ｔｎｍｏ１．カテコールジアセテート３０ｍ
ｍｏＬおよび酢酸すｌウム７０〜を用いて窒素雰囲気下
で、１５０℃で１時間、２００℃で１時間、２５０℃で
１時間と階段状に昇温しながら１合を行った。次に２素
ガスを流しながら２５０℃で２時間重合を続け、さらに
減圧下に同じ偏度で１時間虹合を行った。次に得られた
ポリマーをテトラクロロエタンに溶解し濾過したのち、
メタノールで再沈澱を行って精製ポリマー１０．ＯＦを
得た。このポリマーの対数粘度は０．１３、ガラス転移
点は９２度であった。

このポリエステルと次式に示す光学活性なポリエステル
を重蓋比で９９：１の割曾で含む濃度１５　ｗ　ｔＮの
テトラクロロエタン溶液を調製した。

この溶液を用いて、１０＞ＸＩＯαの大きさで厚さが１
１關のガラス上に、ラビング処理したポリイミド層を有
するガラス基板に、スクリーン印刷法によりポリマー溶
液を塗布したのち乾燥し、２２０℃Ｘ３０分熱処理後冷
却して、補償層の厚さ２２μ講のねじれネマチック購造
ゲ固定化した補償板を作製した。得られた補償板は完全
に透明であり、偏光顕微鏡観察の結果均一なモノドメイ
ン構造が固定化されていた。この補償板のねじれ角は一
９０′、△π・ｄは０．５３μ嘱であった。

ねじれ角９０度、Δｎ１１ｄＯ，５３ｔｔ慣のＴＦＴを
用イタツィステッドネマチック（ＴＮ）液晶セルの上に
、実施例１の補償板を補償層が上側になるようにして第
４図のように配置した。この際各光学軸の設定は、液晶
セル上電極基板のラビング処理と補償層の上電極基板に
接する面の分子の配回方向とがなす角度が９０度、上下
２枚の偏光フィルムのｔ丁角度が９０度となるようにし
１こ。

このテストセルの補償効果を調べた結果、補償板を用い
ないときに比べて暗状態の時の元漏れが＃１とんどな（
ゆるρ）に完全な黒色が得られた。

実施例３ 式ｉｌｌの混合ポリマー（ベースポリマーの対数粘度０
，１５、ＴＱ−８３”、光学活性ポリマーの対数粘度０
．１８）の２０ｗｔＮフェノール／テトラクロロエタン
溶液を用いて、１０ｃＩｎＸ１０（１！２１１の大きさ
で厚さが１．ＩＨＬのガラス上に、ラビング処理したボ
リイεド層り有するガラス基板に、スクリーン印刷法に
よりポリマー浴液を塗布したのち乾燥し、１８０℃×３
０分熱処理後冷却して、補償層の厚さ４０μ常のねじれ
ネマチック構造を固定化した補償板を作製した。得られ
た補償板は完全に透明であり、偏光顕微鏡観察の結果均
一なモノドメイン構造が固定化されていた。この補償板
のねじｎ角は一８９°％△ｎｏｄは１０７μ鴨であった
。

次にねじれ角９０度、△ｎ１１ｄ１０７μ慣のＴＰＴを
用いたツィステッドネマチック（ＴＮ）液晶セルの上に
、この補償板を補償層が上側になるようにして第１図の
ように配置した。この際各党学帽の設定は、液晶セル上
電極基板のラビング方向と補償層の上電極基板に接する
面の分子の配向方向とがなす角度が９０度、上下２枚の
偏光フィルムのな丁角度が９０度となるようにした。

このテストセルの補償効果を調べた結果、補償板を用い
ないときに比べて暗状態の時の元漏れが＃１とんどなく
はるかに完全な黒色が得られた。

固定化されていた。この補償板のねじれ角は一９１′。

△ｎａｄｊ工１．０７μ鴬であった。

（式２）で示した混合ポリマー（ベースポリマーの対数
粘度０．１８、ＴＱ−７２℃の１５ｗｔ’Ａテトラクロ
ロエタン溶液を調整した。１０ｃｍＸ１０備の大きさで
厚さ１２０μ漠のオーバーコートしたポリエーテルスル
フォンフィルム上に、ラビングポリイミド配向膜を有す
るフィルムを配向基板として用いて、この溶液をスピン
コード法により塗布した。塗布、乾燥後、１５０℃で４
０分熱処理し、冷却固定化して補償層の厚さ５．１μ愼
のねじれネマチック構造を固定化した補償板を作製した
。得られた補償板は完全に透明であり、偏光顕微鏡観察
の結果均一なモノドメイン構造が次（実施例３と同じね
じれ角９０度、△外・ｄｌ、０７μ愼のＴＦＴｆ用いた
ツィステッドネマチック（ＴＮ）液晶セルの上に、この
補償板を補償層が上側になるようにして第１図のように
配置した。この際各党学帽の設定を工、液晶セル上電極
基板のラビング方向と補償層の上電極基板に接する面の
分子の配向方向とかな丁角度が９０度、上下２枚の偏光
フィルムのなす角度が９０度となるようにした。

このテストセルの補償効果を調べた結果、補償板を用い
ないとぎに比べて暗状態の時の光漏れがほとんどな（は
るかに完全な黒色が得られた。

実施例５゜ 式（３１０光学活性ポリマー（対数粘度０．１５、Ｔに
１−８１℃）の２０智戊テトラクロロエタン溶液を調整
した。このポリマー溶液を１０ｚＸ　Ｉ　Ｏｃ！ｎの大
きさで厚さが１，１寵のガラス上に、ラビング処理した
ポリイミド層を有するガラス基板に、スクリーン印刷法
により塗布したのち乾燥し、１８０℃×６０分熱処理後
冷却しτ、補償層の厚さ２．７μ鴨のねじれネマチック
構造を固定化した補償板を作製した。得られた補償板は
完全に透明であり、偏光顕微鏡観察の結果均一なモノド
メイン構造が固定化されて（・た。この補償板のねじれ
角は−９０−△ｎ＠ｄは０４５０μ雷であった。

次にねじれ角９０度、△ｎ−ｄＯ，４８１１ｍｇ）ＴＦ
Ｔｋ用いたツィステッドネマチック（ＴＮ）液晶セルの
上に、この補償板を補償層が上側になるようにして第１
図のように配置した。この際各党学帽の設定は、液晶セ
ル上電極基板のラビング方向と補償層の上電極基板に接
する面の分子の配向方向とがなす角度が９０度、上下２
枚の偏光フィルムのな丁角度が９０度となるようにした
。

このテストセルの補償効果を調べた結果、補償板を用い
ないときに比べて暗状舊の時の光漏ｎがほとんどなくは
るかに完全な、８色が得られた。

芙　見　ダ１６ 式（４）の光学活性ポリマー（対数粘度０．２３）の１
８値鴬のトリクロロエタン溶液をｆＡ峯した。このポリ
マー溶成な１０ｃｍ８１０ｃｍの大きさで厚さが８０μ
鴨のラビング処理したポリイミド層を有するトリアセチ
ルセルロースフィルム上に、スクリーン印刷法により塗
布したのち乾燥し、１００’ｃｘ２５分熱処理後冷却し
て、補償層の厚さ＆１μ慣のれじれネマチック構造な固
定化した補償板乞作製した。得られた補償板は透明であ
り、偏光顕微鏡観察の結来均−なモノドメイン鋳造が固
定化さｎていた。この補償板のρじれ角は−８８；Δｎ
−ｄは１２１μ惧であった。

木 次にねじれ角９０度、Δ〜・ｄｌ、２１μ鴨のＴＰＴを
用いたツィステッドネマチックＣＴＮ）液晶セルの上に
、この補償板を補償層が上側になるようにして第１図の
ように配置した。この際各党学帽の設定は、液晶セル上
電極基板のラビング方向と補償層の上電極基板に接する
面の分子の配向方向とがｔ丁角度が９０度、上下２枚の
偏光フィルムのなす角度が９０度となるようにした。

このテストセルの補償効果を調べた結果、補償板を用い
ないときに比べて暗状態の時の党漏れが少な（はぼ完全
な黒色が得られた。

実施例７゜ 式（５）の光学活性ポリマー（対数粘度０．０９）の２
０ｖｔ’Ａのジメチルフォルムアミド溶液を調整した。

このポリマー溶液を１０１０ＣＩｎＸ１０の大きさで厚
さが０，７鵡のラビング処理したポリイばド層を有する
ガラス板上に、スピンコード法によりＩ！ｉ布したのち
乾燥し、１５０℃Ｘ３０分熱処理後冷却して、補償層の
厚さ６．５μ富のｎじれネマチック構造を固定化した補
償板を作製した。得られた補償板は透明であり、偏光顕
微鏡観察Ｖ）結果均一なモノドメイン構造が固定化され
ていた。この補償板のねじれ角は一９０ｚ△ｎ・ｄは１
．２０μ愼であった。

次にねじれ角９０度、△ｒＬ＃ｄ１２１μ溝のＴＰＴを
用いたライステンドネマチック（ＴＮｉＫ晶セルの上に
、この補償板を補償層が上側になるようにして第４図の
ように配置した。この際各光学軸の教定は、液晶セル上
電極基板のラビング方向と補償層の上電極基板に接する
面の分子の配向方向とがなす角度が９０度５上下２枚の
偏光フィルムのなす角度が９０度となるようにした。

このテストセルの補償効果を調べた結束、補償板を用い
ないときに比べて暗状態の時の元漏れが少な（はぼ完全
な黒色が得られた。

（発明の効果） 本発明の補償板はねじれネマチック配向構造を固定化し
た高分子液晶より成るために、１枚のフィルムで位相差
とｔＦ−＃Ｓ分散の補償が同時にでき、ＴＰＴ−ＬＣＤ
の低セルギャップ化で生じる干渉色を完全に解消できる
。その結果ＴＦＴ−ＬＣＤＬ：ｆ）ＩＫ、性能化に大き
な威力を発揮し、工業的価値が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いたＴＰＴ−ＬＣｏの断面
図である。 特許１ｆｔ願人　日本石油株式会社 代　理　人　弁理士　　斉　藤　武　彦代゛理　人　弁
理士　　川　瀬　良　治２代　　理　　人　　弁理士　
　　水　野　　昭　室区画の浄書（内容に変更なし） 第１　図 ３　上電極基板 ４　液晶層 ５　丁ＦＴ基板 手 続 補 正 書 平成２年７月２６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液晶状態でねじれネマチツク配向し、液晶転移点以下で
   はガラス状態となる液晶性高分子より成る膜から構成さ
   れ、該液晶性高分子より成る膜を構成する分子がらせん
   軸を有するらせん構造をなし、そのねじれ角が７０度か
   ら１５０度の範囲にあり、該液晶性高分子より成る膜の
   複屈折Δｎと膜厚ｄの積Δｎ・ｄが０．２μｍから３．
   ０μｍの範囲にあることを特徴とするアクティブマトリ
   クス液晶表示素子用補償板。