JPH0675221A - 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】 耐熱性の複屈折性フィルム（２）の表面をラ
ビング処理して形成した配向処理面の上に、捩じれネマ
チック配向した液晶性ポリマーからなる旋光層（１）を
設けた光学補償フィルム、及び偏光フィルムの片側に前
記の光学補償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光学補償フィルム
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薄型の
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、旋光性と複屈折性に対
処できる薄型の光学補償フィルム、及びそれを用いた偏
光板と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、耐熱性の複屈
折性フィルムの表面をラビング処理して形成した配向処
理面の上に、捩じれネマチック配向した液晶性ポリマー
からなる旋光層を設けた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光学補償フィル
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光学補償フィル
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】液晶性ポリマーを耐熱性の複屈折性フィルムの
配向処理面上に直接展開して熱処理後冷却することによ
り、複屈折性フィルムの光学特性を損なうことなくその
上に、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からなる大面積の
旋光層を形成することができる。その結果、厚さが実質
的に複屈折性フィルム厚と旋光層厚の和からなる薄型
で、かつ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、耐熱性の複屈
折性フィルムの表面に捩じれネマチック配向した液晶性
ポリマーからなる旋光層を直接設けてなる。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層、２が
複屈折性フィルムである。

【００１０】旋光層は例えば、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ポリマー、ない
しそれ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。主鎖型の液晶性ポリマーの具体例
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】側鎖型の液晶性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】主鎖型の液晶性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。側鎖型の液晶性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液晶性ポリマー
を調製することができる。

【００１７】好ましく用いうる液晶性ポリマーは、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
旋光層を得にくく、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、好ましく用いうる液晶性ポリマー
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】液晶性ポリマーに光学活性化合物を組合せ
たものとしては例えば、主鎖型又は側鎖型の液晶性ポリ
マーと光学活性化合物を混合したもの、主鎖型の液晶性
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
を導入したもの、側鎖型の液晶性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したものなどがあげられる。な
お光学活性化合物との組合せは、ネマチック配向におけ
る捩じれ角や捩じれピッチの制御等を目的とするもので
ある。

【００２０】主鎖型又は側鎖型の液晶性ポリマーと混合
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、液晶性ポリマ
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】また前記した液晶性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】液晶性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、一般には液晶性ポリマー１
００重量部あたり０．１〜１００重量部とされる。

【００２７】主鎖型の液晶性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】側鎖型の液晶性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、液晶性ポリマーと同様の
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】複屈折性フィルムとしては、光学的に透明
で液晶性ポリマーを配向させることができ、旋光層形成
時に複屈折性を喪失しない耐熱性を有するものが用いら
れる。その例としては、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したものなどが
あげられる。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。

【００３３】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。

【００３４】光学補償フィルムの形成は例えば、ラビン
グ処理した複屈折性フィルムの表面に液晶性ポリマーを
適宜な方式で展開して旋光層を複屈折性フィルムの直上
に形成することにより行うことができる。ラビング処理
は、例えばポリエステルやポリアミド等の繊維や布等で
複屈折性フィルムの表面を擦る方式などにより行うこと
ができる。

【００３５】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。

【００３６】旋光層の形成は、配向処理面上に展開した
液晶性ポリマーを熱処理して配向させモノドメイン状態
を形成した後、それを冷却する方法などにより行うこと
ができる。配向のための熱処理は、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２００℃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。

【００３７】旋光層の厚さは、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５０
０μm以下、就中１００μm以下とされ、好ましくは強度
の点より２μm以上、就中３μm以上、特に５μm以上と
される。旋光層におけるネマチック配向の捩じれ角は任
意であり、必要に応じた捩じれ角に調節することができ
る。

【００３８】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２、図３、図４にその例を示した。４が偏光
フィルムで、１、２は上記に同じである。３は透明な接
着層である。図２、図３より明らかな如く、旋光層１と
複屈折性フィルム２との配置位置は任意で、そのいずれ
が偏光フィルム４側にあってもよい。また２枚以上の複
屈折フィルム２を用いる場合、それらの複屈折性フィル
ムは旋光層１に対して同じ側に配置することもできる
し、図４に例示の如く旋光層１の両側に配置することも
でき、配置する複屈折性フィルム数も任意である。

【００３９】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〜
８００μmであるが、これに限定されない。

【００４０】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。

【００４１】光学補償フィルムと偏光フィルムなどを接
着するための透明な接着剤や粘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】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。

【００４３】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５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
うる旋光層、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。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、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
せた薄型の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】偏光板の実施例の断面図

【図３】偏光板の他の実施例の断面図

【図４】偏光板のさらに他の実施例の断面図

【図５】液晶表示装置の実施例の断面図

【符号の説明】

１：旋光層 ２：複屈折性フィルム ３：接着層 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】 耐熱性の複屈折性フィルムの表面をラビ
   ング処理して形成した配向処理面の上に、捩じれネマチ
   ック配向した液晶性ポリマーからなる旋光層を設けたこ
   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請求項１に記載の
   光学補償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、請
   求項１に記載の光学補償フィルムを有することを特徴と
   する液晶表示装置。