JPH0675115A - 光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複屈折性に加えて旋光性に対しても補償でき
るフィルム状の補償板を得て、薄くて軽く視野角にも優
れるＳＴＮ型等の複屈折性液晶表示装置を形成できる光
学補償フィルム、ないし偏光板を得ること。 【構成】 ９０度を超える捩じれ角でネマチック配向し
た液晶性ポリマーからなる旋光性フィルム（１）と複屈
折性フィルム（３）との積層体からなる光学補償フィル
ム、及び偏光フィルムの片側に前記の旋光性フィルムと
複屈折性フィルムが積層された偏光板、並びに複屈折性
の液晶セルと偏光板の間に前記の旋光性フィルムと複屈
折性フィルムを有する液晶表示装置。 【効果】 旋光性と複屈折性を任意に設定できる光学補
償フィルムが容易に得られ、偏光方位の回転角や回転方
向を自在設定でき柔軟性、取扱性に優れる大面積体の形
成も容易で着色防止の達成度、コントラストに優れる液
晶表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学補償フィルム、偏
光板及び液晶表示装置に関し、ＳＴＮ型等の複屈折性液
晶表示装置の着色防止やコントラストの向上をはかった
ものである。

【０００２】

【発明の背景】高コントラストで視野角が広く、マルチ
プレックス駆動ドットマトリクス方式による大画面表示
が容易なＳＴＮ型等の複屈折性液晶表示装置が、これま
でのＴＮ型のものに代わりパーソナルコンピュータやワ
ードプロセッサ、データターミナル装置等の種々の画面
表示に使用されている。

【０００３】かかる液晶表示装置では、液晶セルの複屈
折性により電場の印加時や無印加時に青系統や緑ないし
黄赤色系統等に着色する問題があり、見ずらい難点と共
に表示のカラー化を阻害する問題を誘発する。そのた
め、白黒表示を実現すべく種々の着色防止手段が提案さ
れている。

【０００４】

【従来の技術】従来、前記の着色防止手段としては、逆
の捩じれ角を有するスーパーツイストネマチック（ＳＴ
Ｎ）型液晶セルを重畳させて補償するダブルセル構造方
式が知られていた。しかしながら、嵩高化や高重量化問
題に加えて視野角を狭くし、斜めからの視点では依然と
して表示が着色すると共に、逆転関係の補償用セルを得
ることが困難で歩留まりに乏しい問題点があった。

【０００５】前記に鑑みて、補償用セルと等価な光学特
性を示す単層フィルムの開発も試みられているが未だ実
現されておらず、延伸フィルムからなる位相差板で代用
するＦＴＮ方式が実現されているだけである。しかしな
がら、この方式は液晶セルの複屈折性による位相差に対
処できるだけで補償効果に乏しく、コントラストにも乏
しい問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、複屈折性に
加えて旋光性に対しても補償できるフィルム状の補償板
を得て、薄くて軽く、視野角にも優れるＳＴＮ型等の複
屈折性液晶表示装置を得ることができる光学補償フィル
ム、ないし偏光板の開発を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、９０度を超え
る捩じれ角でネマチック配向した液晶性ポリマーからな
る旋光性フィルムと複屈折性フィルムとの積層体からな
ることを特徴とする光学補償フィルム、及び偏光フィル
ムの片側に前記の旋光性フィルムと複屈折性フィルムが
積層されていることを特徴とする偏光板、並びに複屈折
性の液晶セルと偏光板の間に前記の旋光性フィルムと複
屈折性フィルムを有することを特徴とする液晶表示装置
を提供するものである。

【０００８】

【作用】液晶性ポリマーを配向処理面上に展開して熱処
理後冷却することにより、均一性に優れるモノドメイン
状態の捩じれネマチック配向構造を有する液晶性ポリマ
ー層を形成でき、それを配向処理面より離型して大面積
の旋光性フィルムも容易に得ることができる。そして、
かかるフィルムと複屈折性フィルムとを積層することに
より、旋光性と複屈折性に対処できる光学補償フィルム
が得られる。

【０００９】

【実施例】本発明の光学補償フィルムは、９０度を超え
る捩じれ角でネマチック配向した液晶性ポリマーからな
る旋光性フィルムと、複屈折性フィルムとの積層体から
なる。図１にその例を示した。１が液晶性ポリマーから
なる旋光性フィルム、３が複屈折性フィルムである。な
お２は透明な接着層である。

【００１０】旋光性フィルムは例えば、配向処理面上で
熱処理することにより良好な配向性を示して均一性に優
れるモノドメイン状態を形成し、かつネマチック相を呈
する温度領域以下では結晶相をもたないガラス状態をと
る相状態の温度依存性を示して、捩じれネマチック構造
のモノドメイン状態を安定に固定化できる液晶性のベー
スポリマーと、光学活性化合物を組合せたものを用いて
得ることができる。

【００１１】かかる液晶性のベースポリマーの例として
は、液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソ
ゲン）がポリマーの主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側
鎖型のものなどがあげられる。主鎖型のベースポリマー
の具体例としては、屈曲性を付与するスペーサ部でメソ
ゲン基を結合した構造の、例えばネマチック配向性のポ
リエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポ
リエステルイミド系等の液晶性のポリマーなどがあげら
れる。

【００１２】側鎖型のベースポリマーの具体例として
は、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリ
レート又はポリマロネートを主鎖骨格とし、側鎖として
共役性の原子団からなるスペーサ部を介してネマチック
配向付与性のパラ置換環状化合物単位からなるメソゲン
部を有するものなどがあげられる。

【００１３】前記のパラ置換環状化合物単位としては、
例えばパラ置換芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環
単位等からなるネマチック液晶性を示す低分子液晶化合
物などがあげられる。より具体的には例えば、アゾメチ
ン形、アゾ形、アゾキシ形、エステル形、ビフェニル
形、フェニルシクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の
ものなどがあげられる。パラ置換環状化合物単位におけ
るパラ位における末端置換基としては、低分子液晶性化
合物における通例の置換基であってよく、シアノ基、ア
ルキル基、アルコキシ基などが一般的である。なおかか
るアルキル基やアルコキシ基におけるメチレン鎖数はメ
ソゲン部のコア構造により最適数が存在するが、通常１
〜９の炭素鎖の範囲である。

【００１４】スペーサ部としては、屈曲性を示す例えば
ポリメチレン鎖−（ＣＨ₂）_n−やポリオキシメチレン鎖
−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_m−などがあげられる。スペーサ部
を形成する構造単位の繰返し数には、メソゲン部の化学
構造により最適数が存在し、ちなみにポリメチレン鎖の
場合にはｎが２〜１１のものであり、ポリオキシメチレ
ン鎖の場合にはｍが１〜３のものである。前記範囲外で
は、ネマチック配向性が低下したり、ネマチック相を呈
する温度域以下でスメクチック相を呈しやすくなり捩じ
れネマチック状態に固定することが困難になりやすい。

【００１５】主鎖型のベースポリマーの調製は例えば、
成分モノマーを共重合させる方式などにより行うことが
できる。側鎖型のベースポリマーの調製は例えば、アク
リル酸やメタクリル酸のエステルの如きビニル系主鎖形
成用モノマーにスペーサ基を介してメソゲン基を導入し
たモノマーをラジカル重合法等によりポリマー化するモ
ノマー付加重合方式や、ポリオキシメチルシリレンのＳ
i−Ｈ結合を介し白金系触媒の存在下にビニル置換メソ
ゲンモノマーを付加反応させる方式などにより行うこと
ができる。

【００１６】また、主鎖ポリマーに付与した官能基を介
し相関移動触媒を用いたエステル化反応によりメソゲン
基を導入する方式、マロン酸の一部にスペーサ基を介し
てメソゲン基を導入したモノマーとジオールとを重縮合
反応させる方式などによっても側鎖型のベースポリマー
を調製することができる。

【００１７】好ましく用いうるベースポリマーは、その
重量平均分子量がゲルパーミェションクロマトグラフ法
によるポリスチレン換算に基づき、０．２万〜２０万の
ものである。その分子量が０．２万未満では強度に優れ
る旋光性フィルムを得にくく、２０万を超えると粘度の
増加で配向性が低下し、配向処理に多時間を要すること
となる。

【００１８】また、好ましく用いうるベースポリマー
は、固定化した配向の安定性の点よりそのガラス転移点
が使用温度よりも高いものである。ちなみに常温付近で
使用する場合、ガラス転移点が３０℃未満の液晶性ポリ
マーでは固定化した液晶構造が変化して機能低下を誘発
する場合がある。

【００１９】旋光性フィルムを形成するための液晶性ポ
リマーは、９０度を超える捩じれ角でネマチック配向さ
せるために上記した液晶性のベースポリマーに光学活性
化合物を組合せたものであるが、その組合せ方式として
は例えば、主鎖型又は側鎖型のベースポリマーと光学活
性化合物を混合する方式、主鎖型のベースポリマーの主
鎖中に光学活性化合物に基づく光学活性基を導入する方
式、側鎖型のベースポリマーの側鎖に光学活性基を有す
る液晶性原子団からなる光学活性化合物をスペーサ部を
介して導入する方式などがあげられる。

【００２０】主鎖型又は側鎖型のベースポリマーと混合
する光学活性化合物は、光学活性を有するものであれば
よく、低分子化合物であってもよいし、ポリマーなどで
あってもよい。好ましく用いうるものは、ベースポリマ
ーとの相溶性が良好な液晶性を有するものなどである。

【００２１】前記の相溶性が良好な液晶性の低分子化合
物の例としては、コレステロール誘導体のほか次のよう
なものがあげられる。なお化学式中の＊を付した炭素
は、光学活性炭素を意味する（以下同じ）。

【００２２】また前記したベースポリマーとの相溶性が
良好な液晶性のポリマーの例としては、光学活性な基を
有する液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、
ポリペプチド、セルロースなどがあげられる。就中、次
のような構造単位を有する芳香族主体のポリマーが好ま
しい。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】ベースポリマーと光学活性化合物との混合
は、例えば粉末での混合、溶媒を介した混合、溶融によ
る混合等の適宜な方式で行うことができる。光学活性化
合物の混合割合は、光学活性度や捩じりの付与力などに
より適宜に決定してよいが、一般にはベースポリマー１
００重量部あたり０．１〜１００重量部とされる。

【００２７】主鎖型のベースポリマーの主鎖中に光学活
性化合物に基づく光学活性基を導入してなる液晶性ポリ
マーとしては、共重合方式等により次のような光学活性
基を導入したものなどがあげられる。導入割合は２０モ
ル％以下が通例である。

【００２８】

【００２９】

【００３０】側鎖型のベースポリマーの側鎖に光学活性
基を有する液晶性原子団からなる光学活性化合物をスペ
ーサ部を介し導入してなる液晶性ポリマーとしては、次
のような光学活性化合物を導入したものなどがあげられ
る。そのスペーサ部としては、ベースポリマーと同様の
ものが例示できる。導入割合は２０モル％以下が通例で
ある。

【００３１】

【００３２】旋光性フィルムの形成は、例えば配向処理
面上に液晶性ポリマーの溶液を展開して熱処理し、液晶
性ポリマーを配向させてモノドメイン状態を形成した
後、それを冷却して配向処理面より剥離する方法などに
より行うことができる。

【００３３】配向処理面としては、例えば低分子液晶化
合物の配向処理に公知のものを用いることができる。そ
の例としては、ガラス板上にポリイミドやポリビニルア
ルコール等の薄膜を形成し、その表面をラビング処理し
たもの、酸化珪素を斜方蒸着したものなどがあげられ
る。

【００３４】液晶性ポリマーの展開は例えば、液晶性ポ
リマーを適宜な溶媒に溶解させて溶液とし、それをスピ
ンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリン
ト法、ディップコート法、流延成膜法等の適宜な方法で
薄層展開し、それを乾燥処理して溶媒を除去する方法な
どにより行うことができる。また液晶性ポリマーを等方
相を呈する状態に加熱溶融させ、その温度を維持しつつ
薄層に展開する方法等の溶媒を使用しない方法などによ
っても行うことができる。

【００３５】展開した液晶性ポリマーを配向させるため
の熱処理は、液晶性ポリマーのガラス転移点から等方相
を呈する溶融状態までの温度範囲に加熱することにより
行うことができる。なお配向状態を固定化するための冷
却条件については特に限定はなく、通例前記の熱処理を
３００℃以下の温度で行いうることから、自然冷却方式
が一般に採られる。

【００３６】冷却により固定化処理を終えて形成され
た、９０度を超える捩じれ角でネマチック配向した旋光
性フィルムは、配向処理面より剥離回収され、複屈折性
フィルムとの積層に供される。旋光性フィルムの離型
（剥離回収）には、長鎖アルキル基等からなる離型性側
鎖を有するラビング膜形成材を用いる方式や、炭素数８
〜１８のアルキル鎖を有するシラン化合物を表面に結合
修飾させたガラス板に配向処理面を形成する方式などの
適宜な方式を必要に応じて適用することができる。

【００３７】旋光性フィルムの厚さは、光導波路として
捩じれネマチック構造に基づく機能が発揮される範囲で
適宜に決定することができるが、一般には柔軟性等の点
より５００μm以下、就中１００μm以下とされ、好まし
くは膜強度の点より３μm以上、特に５μm以上とされ
る。

【００３８】本発明の光学補償フィルムにおける複屈折
性フィルムは、光学的に透明な適宜なプラスチックを用
いて形成することができる。一般には例えば、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアル
コール、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポ
リアリレート、ポリスチレンなどのプラスチックからな
るフィルムをガラス転移点等の適宜な温度に加熱して延
伸処理することにより形成することができる。複屈折性
ないし位相差は、延伸倍率等の延伸条件を変えることに
より容易に制御できる。

【００３９】複屈折性フィルムの厚さは、補償すべき位
相差等に応じて適宜に決定することができる。一般に
は、柔軟性等の点より単層フィルムに基づき５００μm
以下、就中１００μm以下とされる。なお複屈折性フィ
ルムは、位相差の制御等を目的に延伸フィルムの重畳物
として形成されていてもよい。

【００４０】本発明の光学補償フィルムは、旋光性フィ
ルムと複屈折性フィルムを必要に応じ透明な接着剤や粘
着剤等の適宜な接着層を介して積層することにより得る
ことができる。旋光性フィルムと複屈折性フィルムの積
層数は適宜に決定でき、その配置位置は任意である。図
２に、旋光性フィルム１の両側に複屈折性フィルム３を
積層したものを例示した。なお積層に際しては、光学的
に等方性の適宜なプラスチックからなる透明フィルムで
旋光性フィルムの片側又は両側を保護して用いてもよ
い。

【００４１】旋光性フィルムなどを接着するための接着
剤等の種類については特に限定はないが、各機能フィル
ムの光学特性の変化防止等の点より、硬化や乾燥の際に
高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の硬
化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。

【００４２】本発明の偏光板は、偏光フィルムの片側に
上記の光学補償フィルムに準じた積層構造を設けたもの
である。図３にその例を示した。４が偏光フィルムで、
１、２、３は上記に同じである。なお旋光性フィルムと
複屈折性フィルムとの配置位置は任意で、その積層数も
任意である。

【００４３】偏光フィルムとしては適宜なものを用いる
ことができ、特に限定はない。一般には、ポリビニルア
ルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアル
コール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部
分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素
及び／又は二色性染料を吸着させて延伸したもの、ポリ
ビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩
酸処理物の如きポリエン配向フィルムなどからなる偏光
フィルムが用いられる。偏光フィルムの厚さは通例５〜
８０μmであるが、これに限定されない。

【００４４】用いる偏光フィルムはその片側又は両側に
透明保護層を有していてもよい。透明保護層の形成材と
しては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性な
どに優れるものが好ましく用いうる。その代表例として
は、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
イミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹
脂、アセテート系樹脂の如きポリマーなどがあげられ
る。また透明保護層は、上記の複屈折性フィルムに兼ね
させることもできる。

【００４５】なお本発明の偏光板には、その偏光フィル
ムや透明保護層を紫外線吸収剤、例えばサリチル酸エス
テル系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリ
アゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッ
ケル錯塩系化合物等で処理する方式などにより紫外線吸
収能をもたせることもできる。

【００４６】本発明の液晶表示装置は、ＳＴＮ型の如き
複屈折性の液晶セルと偏光板の間に、上記の光学補償フ
ィルムに準じた積層構造を設けたものである。図４にそ
の例を示した。５が液晶セルで、１、２、３、４は上記
に同じである。光学補償フィルムに準じた積層構造は、
液晶セルの少なくとも片側に設けられる。好ましく用い
うる旋光性フィルム、ないし複屈折性フィルムは、併用
の液晶セルによる旋光、ないし複屈折を可及的に補償し
て着色を防止し、コントラストを低下させないものであ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、フィルム方式に基づい
て旋光性を高精度に容易に設定でき、かつ複屈折性につ
いても所望の特性をもたせた光学補償フィルムを容易に
得ることができる。また、偏光方位の回転角や回転方向
を自在に設定でき、柔軟性、軽量性、薄膜性、取扱性に
優れる光学補償フィルムや偏光板の大面積体の形成も容
易で、着色防止による白黒表示の達成度、コントラス
ト、視野角等の表示品位に優れるＳＴＮ型等の複屈折性
液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学補償フィルムの実施例の断面図

【図２】光学補償フィルムの他の実施例の断面図

【図３】偏光板の実施例の断面図

【図４】液晶表示装置の実施例の断面図

【符号の説明】

１：旋光性フィルム ２：接着層 ３：複屈折性フィルム ４：偏光フィルム ５：複屈折性の液晶セル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９０度を超える捩じれ角でネマチック配
   向した液晶性ポリマーからなる旋光性フィルムと、複屈
   折性フィルムとの積層体からなることを特徴とする光学
   補償フィルム。
2. 【請求項２】 偏光フィルムの片側に、９０度を超える
   捩じれ角でネマチック配向した液晶性ポリマーからなる
   旋光性フィルムと複屈折性フィルムが積層されているこ
   とを特徴とする偏光板。
3. 【請求項３】 複屈折性の液晶セルと偏光板の間に、９
   ０度を超える捩じれ角でネマチック配向した液晶性ポリ
   マーからなる旋光性フィルムと複屈折性フィルムを有す
   ることを特徴とする液晶表示装置。