JPH0497322A - 液晶表示装置 - 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、ライスティドネマティック液晶、コレステリ
ック液晶又はスメクティック液晶を使った液晶表示装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶表示装置は、低電圧、低消費電力でＩＣ回路への直
結が可能であること、表示機能が多様であること、高生
産性軽量化が可能であること等多（の特長を有し、その
用途は拡大してきた。

しかし、一方で表示品位が劣ることが制約となって用途
拡大が遅れている分野も存在している。

ネマティック液晶又はコレステリック液晶を使った液晶
表示における最も大きな問題は表示画面の着色と視角が
狭いというところにある。

着色という問題に関しては、着色を除去することが液晶
デイスプレィのカラー表示化の必要条件であることはも
ちろんのこと、白黒表示化に対しても強いニーズがあり
、液晶二枚重ね方式が考案されている。しかし液晶二枚
重ねに伴う高コスト化を解消するために一枚の高分子フ
ィルムを延伸して複屈折性を付与した位相差フィルムの
利用か注目を集め始めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この位相差フィルムにおいては液晶デイ
スプレィの面に垂直な方向については着色の除去がかな
り達成できるものの更に一層の改善が要求されている。

又、斜めからデイスプレィを見た場合には、わすかな角
度変化による着色や画面の表示内容か消失するという視
角特性の問題点が顕在化し位相差フィルム利用に関する
重要な課題となっている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記位相差フィルムの問題点を除去し、新規
な液晶表示装置を提供するために研究を重ねた結果完成
されたものである。

すなわち、本発明は下記の通りである。

（１）正の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有す
るポリマーからなる少くとも１枚の一軸延伸フィルムと
負の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有するポリ
マーからなる少くとも１枚の一軸延伸フィルムと光学活
性を有する少くとも１枚のフィルムを液晶セルと偏光板
の間に挿入してなる液晶表示装置。

（２）正の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有す
るポリマーからなる一軸延伸フィルムと負の固有複屈折
値を有すると共に光透過性を有するポリマーからなる一
軸延伸フィルムの延伸軸が互いに直交してなることを特
徴とする前記（１）記載の液晶表示装置。

（３）光学活性を有するフィルムが、キラル液晶から形
成されてなることを特徴とする前記（１）乃至（２）記
載の液晶表示装置。

本発明は、従来の問題点が二つの原因によることに着眼
し、検討を重ねた結果完成されたものである。

第−点の視野角が狭いという原因は、液晶セル及び位相
差フィルムにおいて複屈折値と厚みの積として定義され
るレターデーションか光の入射角によって大きく変化す
ることによる。この点に関しては視角変化に伴うフィル
ム内の光路長と複屈折値が反比例の関係になる複数枚の
フィルム構成にすることによってレターデーションの視
角依存性がなくなるという推論のもとに検討を重ねた結
果、フィルムの法線方向に実質的に光軸を有するフィル
ム、具体的には負の固有複屈折値を有する二軸延伸フィ
ルムと正の固有複屈折値を有する一軸延伸フィルムとの
積層フィルムを液晶セルと偏光板の間に挿入することに
よって視野角を大幅に改善できることを突き止め特許出
願（特願昭６３２７８５９２号）した。

また、更に研究を進めた結果、正の固有複屈折値を有す
るポリマーの一軸延伸フィルムと負の固有複屈折値を有
するポリマーの一軸延伸フィルムの積層を液晶セルと偏
光板の間に挿入することにより液晶表示装置における視
角依存性をほぼ完全に除去できることを突き止め特許出
願（特願平１２８１２４７号）した。

一般に正の固有複屈折値を有する高分子フィルムを一軸
延伸した複屈折フィルムにおいては、入射ヒームか延伸
方向に直交する面を通る場合、複屈折値は入射角にあま
り依存せず一定に近い値をとるか又は増大する。従って
正の固有複屈折値を有する高分子から形成される一軸延
伸フィルムにおいては、入射角とフィルム面の法線との
為す角度が増大することによるフィルム内の光路増大に
伴ってレターデーションが増大し、視野角が狭くなって
しまう。

又、入射ビームを法線方向から延伸軸方向に傾けて入射
した場合、延伸軸に直交する断面において分子配列がラ
ンダム化するため入射ヒームと法線との為す角度の増大
に伴って複屈折が急激に減少する。又、この場合、斜入
射角度増大に伴うフィルム内の光路増大によってもレタ
ーデーションの急激な減少を避けられないことにより視
角か狭くなる。

ところで、本発明における、正の固有複屈折値を有する
ポリマーから形成される縦−軸延伸フィルムと負の固有
複屈折値を有するポリマーから形成される縦−軸延伸フ
ィルムとの積層好ましくは直交積層体においてはフィル
ム法線方向のレターデージョンは互いに加算され消滅さ
れることなしに全方位射入射に対してレターデーション
の変化しないフィルムや適度なレターデーション変化を
有するフィルムなど目的により自在にコントロールでき
るという優れた効果があることが判明した。

又、液晶表示装置に組み入れた場合に視野角か大幅に拡
大することが認められた。

第二点の液晶セルの垂直方向における、更に一層の着色
の除去即ちより鮮明な白／黒度の達成に関しては、その
原因の一つとして液晶セル内の液晶のねじれによる旋光
及び旋光分散があると推定し、鋭意検討した結果、液晶
セルと偏光板の間に光学活性を有するフィルムを配設す
ることによりコントラスト増大と色味低減の改善効果が
認められた。

更に詳細に説明すると、本発明は９０°以上のねじれ角
を有するツィスティッドネマティック液晶、コレステリ
ック液晶又はスメクティック液晶を使った液晶表示装置
における液晶セルの複屈折性に起因する着色現象をなく
すると共に視野角、高コントラスト域の拡大を可能とす
る液晶表示装置に関するものであり、フィルム法線方向
のレターデーションに関しては、正の固有複屈折値を有
するポリマーから形成されるフィルムの縦−軸延伸にお
けるレターデーションと負の固有複屈折値を有するポリ
マーから形成されるフィルムの縦−軸延伸におけるレタ
ーデーションの可算値か得られる。ただし、該正、負の
固有複屈折値を有するポリマーの一軸延伸フィルムの延
伸軸が一致した場合にはレターデーションは打ち消され
、目的は達成されない。従って該フィルム積層体の延伸
軸は一致せずある一定の角度をもって配置されることが
好ましく互いに直交に配置されるのか一層好ましい。本
発明でいう直交とは完全に９０°でなくてもよく、相対
角が７０°乃至１１０°の範囲であればよい。

又、該フィルムは常に積層されて使われなくても、液晶
セルの両サイドに配置されてもよいし、偏光板の液晶セ
ル側の保護フィルムを兼用しても構わない。この場合は
視野角拡大の機能と共に低コスト化を実現できるメリッ
トがある。

又、光学活性を有するフィルムとは旋光性を有するフィ
ルム全般を意味し、その内容に限定はなく、ポリペプチ
ド等のヘリックス構造を有するポリマーからなるフィル
ムや、キラル液晶が光透過性を有するポリマー等に微小
サイズで分散されているものも含まれる。光学活性の左
旋性、右旋性に関しては、使用されている液晶セルの液
晶の旋光性と逆の特性を有することが好ましい。又、該
フィルムは偏光板と液晶の開に配設されればよく、高分
子−軸延伸フィルムとの相対的位置関係については限定
はない。該フィルムの光透過率は９０％以上であること
が好ましく、厚みも数１００ミクロン以下が好ましい。

本発明における一軸延伸フィルムとは、純粋な一軸性フ
ィルムだけでなく、若干二軸性が付与されていても本質
的に一軸性フィルムとして機能するものであれば本発明
の対象となる。

従って、テンター法による横一軸延伸、ロール間の周速
の差を利用した縦−軸延伸、この場合幅方向の延伸時の
自然収縮を行う場合も制限する場合も含まれる。

さて、本発明において光透過性を有し且つ正の固有複屈
折値を有するフィルムは、光の透過性が７０％以上で無
彩色であることが好ましく、更に好ましくは光の透過性
が９０％以上で無彩色である。フィルムに用いるポリマ
ーとして制約はないが、具体的にはポリカーボネート、
ポリアクレートポリエチレンテレフタレート、ポリエー
テルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポレオレフィン、ポリ塩化ビニル、
セルロース、ポリエステル系高分子等が好ましく、特に
ポリカーボネート系高分子、ボリアリレート系高分子、
ポリエステル系高分子等、固有複屈折値が大きく溶液製
膜により面状の均質なフィルムを作りやすい高分子が好
ましい。

又、上記ポリマーは、単にホモポリマーだけでなく、コ
ポリマー、それらの誘導体、ブレンド物等であってもよ
い。

本発明における光透過性を有し、且つ負の固有複屈折値
を有するフィルムとは、光の透過性が７０％以上で無彩
色であることが好ましく、更に好ましくは光の透過性が
９０％以上で無彩色である。

フィルムに用いるポリマーとして制約はないか、具体的
にはスチレン系重合体、アクリル酸エステル系重合体、
メタアクリル酸エステル系重合体、アクリロニトリル系
重合体及びメタアクリロニトリル系重合体、ビニルナフ
タレン系重合体、ビニルピリジン系重合体、ヒニルカル
バゾール系重合体、フェニルアクリルアミド系重合体が
好ましく、ポリスチレン系重合体が３つの観点即ち、固
有複屈折値の絶対値が大きいこと、透明性に優れ着色が
ないこと、溶液製膜が可能であることから最も好ましい
。

ここでスチレン系重合体とは、スチレン及びスチレン誘
導体のホモポリマー、スチレン及びスチレン誘導体のコ
ポリマー、ブレンド物等である。

スチレン誘導体とは例えば、α−メチルスチレン、０−
メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチ
レン、Ｏ−ニトロスチレン、ｐアミノスチレン、ｐ−カ
ルボキシルスチレン、ｐフェニルスチレン、２，５−ジ
クロロスチレン等が挙げられるが上記に制限されるもの
ではない。

スチレン及びスチレン誘導体（以下ＳＴと略す）とのコ
ポリマー、ブレンド物はＳＴと適度な成膜性を有するも
のであれば特に限定されるものではなく、相分離構造を
有していても透明性等が損われなければ本発明の対象と
なるものであり、例えば例えば、コポリマーとしては ＳＴ／アクリロニトリル、ＳＴ／メタアクリロニトリル
、ＳＴ／メタアクリル酸メチル、ＳＴ／メタアクリル酸
エチル、ＳＴ／α−クロロアクリロニトリル、ＳＴ／ア
クリル酸メチル、ＳＴ／アクリル酸エチル、ＳＴ／アク
リル酸ブチル、ＳＴ／アクリル酸、ＳＴ／メタクリル酸
、ＳＴ／ブタジェン、ＳＴ／イソプレン、ＳＴ／無水マ
レイン酸、ＳＴ／イタコン酸、ＳＴ／ビニルカルバゾー
ル、ＳＴ／ｎ−フェニルアクリルアミド、ＳＴ／ビニル
ピリジン、ＳＴ／ビニルナフタレン、α−メチルスチレ
ン／アクリルニトリル、α−メチルスチレン／メタクリ
ロニトリル、ＳＴ／酢酸ビニルコポリマー及びスチレン
／スチレン誘導体コポリマー等が挙げられる。もちろん
、以上に挙げた二元コポリマー以外にＳＴ／αメチルス
チレン／アクリロニトリル、ＳＴ／αメチルスチレン／
メチルメタクリレート等の三元以上のコポリマーも使用
することが出来る。又、ブレンド物は上記のスチレンホ
モポリマー、スチレン誘導体ホモポリマー及び、スチレ
ン及びスチレン誘導体コポリマー間のブレンドはもちろ
んとして、スチレン及びスチレン誘導体からなるポリマ
ー（以下ＰＳＴと略す）と、ＰＳＴを含まないポリマー
とのブレンド物も使用できる。これらのブレンドは一例
としてＰＳＴ／ブチルセルロース、ＰＳＴ／クロマン樹
脂がある。

本発明におけるキラル液晶には、コレステリック液晶及
びネマティック液晶にキラル剤を混在させたものが代表
的なものとして含まれる。又、これらの液晶には、誘電
率異方性が正のものも、負のものも含まれる。

本発明において、上記コレステリック液晶、ネマティッ
ク液晶、キラル剤には特に限定はないが代表的なものを
以下に示す。

コレステリック液晶 剛直路あるいは屈曲路の中に光学活性基を有するもので
以下のようなものかある。

コレステリルベンゾエイト メチルブチル）−４′ シアノビフェニル ＣＨ。

■アゾ系、 アゾキシ系液晶 ■ Ｎ＝Ｎ 】 −Ｎ＝Ｎ ↓ Ｎ＝Ｎ ↓ Ｎ＝Ｎ −Ｎ＝Ｎ− ■ ネマティック液晶 ■シッフ塩基系ネマティック液晶 ■ ■ ■フェニルンクロヘキサン系ビフェニルシクロヘキサン
系液晶Ｃ，Ｈ。

ＣＮ Ｃ，Ｈ，。

ＣＮ Ｃ，Ｈ７ Ｃ，８，０ ■ピリミジン系ジオキサン系液晶 ■ビフェニル系・ターフェニル系液晶 Ｃ，Ｈ。

５Ｈ Ｃ，Ｈ，、− Ｃ，Ｈ，、− Ｃ，Ｈ，、− １ｏＨ２ Ｃ，Ｈ，０− Ｃ５Ｈ，、Ｏ− Ｃ，Ｈ，、Ｏ− Ｃ，Ｈ，、Ｏ− Ｃ，ｏＨ２，０− ■安息香酸エステル系液晶 ■シクロへキシルカルボン酸エステル系液晶Ｃ，Ｈ，、
− ７Ｈ１５ Ｃ，Ｈ Ｃ，Ｈ，Ｏ Ｃ，Ｈ，０ Ｃ２Ｈ，Ｏ Ｃ，Ｈ，，０ Ｃ２Ｈ，Ｏ Ｃ，Ｈ，，０ ＣＮ ＣＮ ＣＮ ＣＮ 等かある。

キラル剤： 代表的キラル剤を以下に示す。

さて本発明においてキラル液晶がポリペプチド系等の高
分子である場合はそのまま一軸延伸フィルム、液晶セル
のガラス基板、偏光板保護フィルムの液晶側等に塗布し
て膜状物とすることも可能である。

モノマーであったり、液状である場合には単独皮膜形成
が難しいため、光透過性を有するポリマー等をマトリッ
クスとして、微粒子状に分散させた膜状物として利用す
ることが好ましい。この場合マトリックスのポリマ一種
、液晶微粒子の形成法にはなんら限定はない。

〔実施例〕

以下実施例によって詳細に説明する。

実施例　１ 分子量約２０万のポリカーボネートを二塩化メチレン溶
媒に溶解し１０％溶液として２０％溶液とした。該溶液
をスチールドラム上に流延し、連続的に剥ぎとって厚さ
９０μｍ幅５００ｍｍの透明なポリカーボネートフィル
ム（ＰＣフィルム）を得た。該フィルムを１７０℃の温
度条件下で周速の異なるロールによる縦−軸延伸によっ
て１６％延伸し、フィルム（ａ）を得た。

次に、分子量約２０万のポリスチレンを二塩化メチレン
に溶解し、２５％溶液とした。該溶液をスチームドラム
上に流延し、連続的に剥ぎとって厚さ９０μｍ、　幅５
００ｍｍのポリスチレンフィルム（ＰＳｔフィルム）を
得た。該フィルムを９０℃の温度条件下で周速の異なる
ロールによる縦−軸延伸によって１７％延伸しフィルム
（ｂ）を得た。フィルム（ａ）及びフィルム（ｂ）を直
交するように積層し、フィルム（ａ）の延伸軸方向をθ
＝０とし、フィルム（ｂ）の延伸軸方向を０９０°とし
て、該フィルム積層体の法線方向からθ＝０、θ＝４５
°、θ＝９０°の方向へ各々４０°斜入射したときのレ
ターデーションＲｅ　（４０）と、法線方向のレターデ
ーションＲ（０）を測定し、レターデーションの変化率 Ｒｅ　（０）　−Ｒｅ　（４０）ｌ：ｌＲｅ　（０）を
計算した。ただしレターデーションの測定には島原製作
所（製）ＡＥＰ−１００を使った。使用した光源は波長
６３２．８ｎｍであり、測定結果を表−１に示す。次に
該積層体のポリカーボネートフィルム上にキラル液晶膜
を塗設した。製膜処方及び製膜方法を以下に示す。

上記処方の混合物を４０℃の条件下でホモジナイザーで
１５（１００ｒｐｍの回転数で５分間攪拌し、乳化物を
得た。該乳化物を該積層体のポリカーボネート上にドク
ターブレードで塗設し５μｍの膜状物を得た。

又、該フィルム積層体をセルギャップサイズ６μｍ、液
晶ツイスト角２７０Ｏ１△ｎＸｄ　（複屈折値×厚み）
０．６８μｍの液晶セルと偏光板（観察側）の間にＰＳ
ｔフィルム（ｂ）が液晶セル側になるように介挿し、液
晶表示装置としての表示特性を調べたところ、良好な白
黒表示及び高コントラストが得られたと共に、視野角が
大幅に改善され、左右各々６０°以上、上下各々５０゜
以上の広視野角か得られた。又、従来は上下斜め方向の
視野角が狭かったが、本発明によれば上下斜め方向につ
いても５０’以上の広視野角が得られた。尚ここで視野
角の範囲としてコントラスト５のところを境界線とした
。

結果を表−１に示す。

比較例−１ 実施例＝１においてキラル液晶を含む膜状物を塗設せず
実施例−１と同様の条件で特性を評価した。視野角につ
いては実施例−１と同等であったが実施例１よりコント
ラストは低かった。

比較例−２ 実施例１で得たポリカーボネートフィルムを１７５℃の
温度条件下で周速の異なるロールを利用する縦−軸延伸
装置で３３％延伸し、複屈折フィルムを得た。該フィル
ムの光学的特性を表−１に示す。又、該フィルム上に実
施例−１と同様のキラル液晶を塗設し実施例１の液晶セ
ルと偏光板（観察側）の間に介挿し、液晶セルの表示特
性を調べたところ、真正面からの観察では良好な白黒表
示が達成できたものの斜入射で着色し、コントラストも
上下各々２０°、左右各々２５°と狭視野であった。

比較例−３ 実施例１で得たフィルム（ａ）のみを実施例１と同様の
条件で特性を評価した。結果を表−１に示す。

比較例−４ 実施例１で得たフィルム（ｂ’）のみを実施例Ｉと同様
の条件で特性を評価した。結果を表−１に示す。

〔発明の効果〕

実施例及び比較例から判るとおり本発明において、正の
固有複屈折値を有するポリマーの一軸延伸フィルムと負
の固有複屈折値を有するポリマーの一軸延伸フィルムの
積層によって広視野角が達成できると共に光学活性を有
する層を偏光板と液晶セルの間に配設することによって
コントラストも大幅に改善し、鮮明な白／黒表示が得ら
れる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）正の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有す
   るポリマーからなる少くとも１枚の一軸延伸フィルムと
   負の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有するポリ
   マーからなる少くとも１枚の一軸延伸フィルムと光学活
   性を有する少くとも１枚のフィルムを液晶セルと偏光板
   の間に挿入してなる液晶表示装置。
2. （２）正の固有複屈折値を有すると共に光透過性を有す
   るポリマーからなる一軸延伸フィルムと負の固有複屈折
   値を有すると共に光透過性を有するポリマーからなる一
   軸延伸フィルムの延伸軸が互いに直交してなることを特
   徴とする請求項（１）記載の液晶表示装置。
3. （３）光学活性を有するフィルムが、キラル液晶から形
   成されてなることを特徴とする請求項（１）乃至（２）
   記載の液晶表示装置。