JPH0887008A - 液晶表示素子用補償板 - Google Patents

液晶表示素子用補償板

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JPH0887008A
JPH0887008A JP6255948A JP25594894A JPH0887008A JP H0887008 A JPH0887008 A JP H0887008A JP 6255948 A JP6255948 A JP 6255948A JP 25594894 A JP25594894 A JP 25594894A JP H0887008 A JPH0887008 A JP H0887008A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 色補償性能に優れ、高速STM−LCPの色
補償が可能で、波長分散値を自在に変化できる液晶表示
素子用板を提供する。 【構成】 構成単位として4−ヒドロキシ桂皮酸単位と
カテコール単位を含む液晶性ポリエステルを用いて補償
板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子用補償板
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年液晶ディスプレイ(以下LCDと略
す)の発展はめざましく、軽くて薄く消費電力が小さい
という特徴の故に、フラットパネルディスプレイの主役
の座を不動のものとしている。単純マトリクスLCDの
主役であるスーパーツイステッドネマチック(以下ST
Nと略す)LCDは、TFTなどのアクティブマトリク
スLCDに比べて画質、速度などで劣るものの、そのコ
ストメリットのために将来もOA機器、AV機器、携帯
情報端末機器などに広く使われいくと予想される。ST
N−LCDのコストメリットを生かしつつ画質、速度な
どをTFT−LCDに近づけようとする改良も盛んに行
われており、このうち高速化の手法としては駆動方式の
改良、セルギャップの低減などの方法が開発されてい
る。これらの高速STNには駆動セル用低分子液晶とし
て、複屈折の波長分散が、波長450nmの光に対する
複屈折と600nmの光に対する複屈折との比で定義し
た分散値で1.14から1.20と大きい液晶が用いら
れる。
【0003】STN−LCDは原理的に表示が着色する
ために製品化のためには色補償フィルムの使用が必須で
あり、現在主としてポリカーボネートなどの延伸フィル
ムが位相差フィルムとして用いられている。しかしなが
らポリカーボネート位相差フィルムの複屈折の波長分散
は上記と同じ定義の値で1.09と小さく、これらの高
速STN−LCDの色補償は、両者の波長分散の差が大
きすぎるために事実上不可能であった。
【0004】これらの欠点を改良する目的で、材料をポ
リスルフォンなどのより複屈折の波長分散の大きいもの
に変えた位相差フィルムが開発されている(特開平5−
224017、特開平5−241021、特開平5−2
88931、特開平6−94917など)。しかしなが
らこれらのポリスルフォン位相差フィルムは、複屈折の
分散値が1.15で、ポリカーボネート位相差フィルム
よりは大きいものの限界があり、また分散値は1点固定
で変えられないこと、延伸技術が難しいことなどの難点
を抱えている。
【0005】一方本発明者らは従来の位相差フィルムを
越える補償性能を持つねじれ構造を有する補償フィルム
として、ねじれネマチック構造を固定化して製造する高
分子液晶型色補償フィルムをすでに提案している(特開
平3−87720、特開平3−291623、特開平3
−294821、特開平4−57017など)。これら
の補償フィルムはねじれ構造を有するために、従来のね
じれを持たない位相差フィルムに比べてより完全な色補
償が達成できたが、高速STN−LCDの色補償に関し
ては複屈折の波長分散が不足のためにやはり十分な色補
償はできなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはねじれ構
造を有する高分子液晶型色補償板の色補償性能を維持し
たまま、高速STN−LCDの色補償ができるように複
屈折の波長分散を十分に大きくし、かつ波長分散値を自
在に変化させられる色補償板の開発を目的として鋭意検
討した結果、構成単位として4−ヒドロキシ桂皮酸単位
およびカテコール単位を含む液晶性ポリエステルから主
としてなる色補償板がこれらの要請を満足することを見
いだし、遂に本発明を完成した。
【0007】
【課題を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
状態を示し、式(I)で示される4−ヒドロキシ桂皮酸
単位を3から40モル%、および式(II)で示される
カテコール単位を15から40モル%含む液晶性ポリエ
ステルを、配向固定化し透明基板上に積層した、波長4
50nmの光に対する複屈折の値Δn(450nm)と
波長600nmの光に対する複屈折の値Δn(600n
m)との比(Δn(450nm)/Δn(600n
m))が1.14から1.30である液晶表示素子用補
償板に関するものである。
【0008】
【化2】
【0009】(式中XおよびYは各々水素原子、Cl、
Brもしくは炭素数1から4のアルキル基を示す) 上記液晶性ポリエステルとしては、光学活性基を含む光
学活性な液晶性ポリエステルまたは、光学活性化合物を
含む高分子液晶組成物が通常用いられる。
【0010】本発明はさらに、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を示し、式
(I)で示される4−ヒドロキシ桂皮酸単位を3から4
0モル%、式(II)で示されるカテコール単位を15
から40モル%含む液晶性ポリエステルを、配向膜上で
該ポリエステルのガラス転移点以上の温度で熱処理した
後、該ポリエステルのガラス転移点以下の温度に冷却し
てねじれネマチック構造を固定化し、固定化後の高分子
液晶層を透明基板上に転写することを特徴とする、液晶
表示素子用補償板の製造法に関するものである。
【0011】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明の補償板の構成に用いられる液晶性ポリエステル
は、前記一般式(I)で表される単位(以下、4−ヒド
ロキシ桂皮酸単位)および前記一般式(II)で表され
る単位(以下カテコール単位)を含むことを必須とす
る。このうち4−ヒドロキシ桂皮酸単位は通常4−ヒド
ロキシ桂皮酸またはアセトキシ桂皮酸などのポリエステ
ル形成性機能誘導体より誘導される単位であり、複屈折
の波長分散を大きくするのに主要な役割を有し、またカ
テコール単位は通常カテコールまたは置換カテコールあ
るいはそれらのジアセテートなどのポリエステル形成性
機能誘導体から誘導される単位であり、液晶配向のガラ
ス固定化のための重要な役割を担う。4−ヒドロキシ桂
皮酸単位のポリマー中に占める割合は3から40モル%
であり、好ましくは5から30モル%である。含量が増
加するほど分散値は大きくできる。3モル%より少ない
場合は分散値が増加が小さく発明の目的を達成できず、
また40モル%より大きい場合は配向性が悪化し好まし
くない。カテコール単位のポリマー中に占める割合は1
5から40モル%であり、好ましくは20から35モル
%である。この割合が15モル%より小さい場合はガラ
ス固定化能が低下し好ましくなく、また40モル%より
大きい場合は液晶性そのものの低下が生じ好ましくな
い。なお、本発明の液晶性ポリエステルとは、液晶性ポ
リエステル自体、およびポリエステル自体に他の化合物
を含有する液晶性ポリエステル組成物を包含するもので
ある。好ましく用いられるカテコール単位としては次の
ようなものを例示できる。
【0012】
【化3】
【0013】中でも以下のものが好ましい。
【0014】
【化4】
【0015】好ましく用いられる4−ヒドロキシ桂皮酸
単位としては次のようなものを例示できる。
【0016】
【化5】
【0017】中でも以下のものが好ましい。
【0018】
【化6】
【0019】(Me:メチル基、Et:エチル基、P
r:プロピル基、Bu:ブチル基を示す)。
【0020】本発明で用いられるポリエステルを構成す
る他の構成単位としては、(a)ジカルボン酸類より誘
導される単位(以下、ジカルボン酸単位とよぶ)、
(b)ジオール類より誘導される単位(以下ジオール単
位とよぶ)、(c)一つの単位中にカルボキシル基と水
酸基を同時にもつオキシカルボン酸類より誘導される単
位(以下オキシカルボン酸単位とよぶ)が挙げられる。
本発明のポリエステルは上記4−ヒドロキシ桂皮酸単位
およびカテコール単位のほかに、これらの単位を適宜用
いることにより製造される。ジカルボン酸単位としては
以下のような単位を例示できる。
【0021】
【化7】
【0022】(Yは水素、Cl、Brなどのハロゲン、
炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基(例えば
メチル基、エチル基など)、炭素数1〜6、好ましくは
1〜3のアルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基
など)またはアリール基(例えばフェニル基など)を示
す。また1は0〜2である)。
【0023】
【化8】
【0024】ジオール単位としては以下のものを例示す
ることができる。
【0025】
【化9】
【0026】(Zは水素、Cl、Brなどのハロゲン、
炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基(例えば
メチル基、エチル基など)、炭素数1〜6、好ましくは
1〜3のアルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基
など)またはアリール基(例えばフェニル基など)を示
す。またmは0〜2である)。
【0027】
【化10】
【0028】オキシカルボン酸単位としては以下のもの
を例示できる。
【0029】
【化11】
【0030】(Wは水素、Cl、Brなどのハロゲン、
炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基(例えば
メチル基、エチル基など)、炭素数1〜6、好ましくは
1〜3のアルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基
など)またはアリール基(例えばフェニル基など)を示
す。またpは0〜2である)。
【0031】
【化12】
【0032】これらポリマーの分子量は、各種溶媒中、
例えばフェノール/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、通常0.0
5から3.0、好ましくは0.07から2.0の範囲が
好ましい。対数粘度が0.05より小さい場合、得られ
たポリマーの強度が弱くなり、また3.0より大きい場
合は、液晶形成時の粘度が高く、配向性の低下や配向に
要する所要時間の増加などが生じ好ましくない。またこ
れらのポリエステルのガラス転移点も重要であり、配向
固定化した後の配向の安定性にも影響を及ぼす。用途に
よるが一般的には室温付近で使用することを考えれば、
ガラス転移点が通常0℃以上、好ましくは30℃以上で
あることが望ましい。ガラス転移点がこれらの温度より
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
下することがある。
【0033】本発明で用いる液晶性ポリエステルの合成
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溶液重合法で合成される。
【0034】溶融重縮合法で合成する場合、例えば4−
アセトキシ桂皮酸または置換4−アセトキシ桂皮酸、カ
テコールまたは置換カテコール、そのほかの必要な構成
単位に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
製造できる。分子量は重合時間の制御あるいは仕込組成
の制御によって容易に行える。重合反応を促進させるた
めには、従来から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。
【0035】溶液重合法により本発明に用いる液晶性ポ
リエステルを製造する場合は、例えば4−ヒドロキシ桂
皮酸クロライド、カテコール、そのほかの必要な構成単
位に対応するジカルボン酸のジクロライドとジオールと
を溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸受容体の存在下に加
熱することにより、目的のポリエステルを得ることがで
きる。以下に好ましい具体的なポリエステルの例を示
す。
【0036】
【化13】
【0037】なお上記の表示はブロックポリマーを示す
ものでなく、各構成単位とその組成モル%を表わしたも
ので、以下も同様である。
【0038】
【化14】
【0039】
【化15】
【0040】
【化16】
【0041】本発明に用いられる液晶性ポリエステルは
これらのポリエステルが基礎となる。複屈折の分散が大
きく、かつねじれ構造を有する補償フィルムを製造する
ためには、これらの基礎ポリエステルにさらに光学活性
な性質を付与しなければならない。方法は2種類ある。
【0042】光学活性を付与するための第1の方法は、
上記で説明したポリマーの構造中に光学活性単位をさら
に導入する方法がある。具体的には以下のような構造単
位を例示することができる(構造式中*は光学活性炭素
を示す)。
【0043】
【化17】
【0044】
【化18】
【0045】これら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%から20モル%であり、好まし
くは1モル%から15モル%である。これらポリマーの
分子量は、各種溶媒中、例えばフェノール/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、通常0.05から3.0、好ましくは0.
07から2.0の範囲が好ましい。対数粘度が0.05
より小さい場合、得られたポリマーの強度が弱くなり、
また3.0より大きい場合は、液晶形成時の粘度が高
く、配向性の低下や配向に要する所要時間の増加などが
生じ好ましくない。またこれらのポリエステルのガラス
転移点も重要であり、配向固定化した後の配向の安定性
にも影響を及ぼす。用途によるが一般的には室温付近で
使用することを考えれば、ガラス転移点が通常0℃以
上、好ましくは30℃以上であることが望ましい。ガラ
ス転移点がこれらの温度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することがある。
【0046】本発明で用いる液晶性ポリエステルの合成
法は特に制限されるものではなく、先に述べたと同様な
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溶液重合法で合成される。以
下に好ましい具体的なポリエステルの例を示す。
【0047】
【化19】
【0048】
【化20】
【0049】光学活性を付与する第2の方法は、光学活
性単位を含まない前述した液晶性ポリエステル中に、さ
らに光学活性化合物を加えた組成物を用いる方法であ
る。用いられる光学活性化合物としては、まず光学活性
な低分子化合物をあげることができる。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できるが、相溶
性の観点から光学活性な液晶化合物が好ましい。具体的
には次のような化合物を例示することができる。
【0050】
【化21】
【0051】
【化22】
【0052】本発明で用いられる光学活性化合物とし
て、次に光学活性な高分子化合物をあげることができ
る。分子内に光学活性な基を有する高分子であればいず
れも使用することができるが、ベースポリマーとの相溶
性の観点から液晶性を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、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することができる。
【0053】
【化23】
【0054】
【化24】
【0055】
【化25】
【0056】
【化26】
【0057】
【化27】
【0058】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%〜80モル%であり、好まし
くは5モル%〜60モル%である。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。対数粘度が5.0より大きい場合
は粘性が高すぎて結果的に配向性の低下を招くことがあ
り、また0.05より小さい場合は組成のコントロール
が難しいことがある。
【0059】これらの組成物の調製は、基礎となる液晶
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、溶液混合あるいはメルト混合などの方法で混合す
ることによって行える。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液晶性ポリエステルにね
じれを与えるときのねじれ力によって異なるが、一般的
には0.1から30wt%の範囲が好ましく、特に0.
5から20wt%の範囲が好ましい。0.1wt%より
少ない場合は十分なねじれを与えることがないことがあ
り、また30wt%より多い場合は配向性に悪影響をお
よぼすことがある。
【0060】本発明の色補償板は以上説明したポリマー
を用い、高分子液晶の配向能を有する配向基板上にねじ
れネマチック配向せしめ、この配向を固定化して製造さ
れる。配向基板が透明で光学的に使用できるものであれ
ば、配向基板がそのまま透明基板として使用できる。ま
た配向基板が透明でないかまたは光学的に大きな異方性
を持つような場合は、ねじれネマチック配向を固定化し
て得られた高分子液晶層を、配向基板上から他の透明基
板上に転写することで補償板が製造される。
【0061】配向基板の具体的な例としては、ラビング
処理を施したポリイミド膜、ポリビニルアルコール膜あ
るいは二酸化珪素の斜め蒸着膜などを有するガラスまた
はプラスチックフィルム、延伸処理または表面を直接ラ
ビング処理したプラスチックのフィルムなどが挙げられ
る。プラスチックフィルムとしては以下のようなものを
挙げることができる。例えばポリメチルメタクリレート
等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレ
ン、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、ポリオレフィン、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミ
ド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリケトンサルファイド、ポリスルフォン、ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリアセタール、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂などが代表的なものである。
【0062】本発明の補償板の製造は、光学活性な液晶
性ポリエステルまたは光学活性な化合物を含む高分子液
晶組成物および基板を用いて行われる。すなわち、ポリ
マーをまず配向基板の上に均一に塗布し、次いでポリマ
ーの液晶転移点以上の温度において液晶状態で熱処理し
てねじれネマチック配向させた後、次に冷却してねじれ
ネマチック配向状態を固定化する。ポリマーの配向基板
への塗布は通常溶液状態もしくは溶融状態で行われる。
溶液を調製する場合、用いることのできる溶媒はポリマ
ーの種類によって異なるが、通常はクロロホルム、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
どのハロゲン化炭化水素、これらとフェノールとの混合
溶媒、テトラフルオロフラン、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メ
チルピロリドンなどである。溶液の濃度はポリマーと溶
媒の組み合わせにより異なるが、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。塗布には、スピンコート法、ロールコート法、プリ
ント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法などを採用
でき、塗布後は溶媒を乾燥により除去する。次いで熱処
理操作によりモノドメインなねじれネマチック配向構造
を完成させる。界面効果による配向を助ける意味でポリ
マーの粘性は低い方が良く、従って熱処理温度は高い方
が好ましいが、液晶ポリマーは液晶相より高温部に等方
相を有する場合が多いため、熱処理温度は等方相への転
移温度よりは低い温度で行わなければならない。また、
ポリマーによっては得られるねじれ角が熱処理温度によ
って異なることがあり、その場合は目的に応じたねじれ
角を得るための熱処理温度を設定する必要がある。一般
的には50℃から300℃の範囲が好適で、特に100
℃から260℃の範囲が好適である。配向基板上で液晶
状態において充分な配向を得るために必要な熱処理時間
は、ポリマーの組成、熱処理温度により異なり一概には
いえないが、10秒から120分の範囲が好ましく、特
に30秒から60分の範囲が好ましい。10秒より短い
場合は配向が不十分となり、また120分より長い場合
は生産性が低下し好ましくない。このようにして、まず
液晶状態で配向基板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。
【0063】こうして得られた配向状態を、次に用いた
液晶性ポリエステルのガラス転移点以下の温度に冷却す
ることにより、配向の均一性を全く損なわずに固定化で
きる。一般的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恐れがある。本発明におい
ては、液晶相を示す温度領域より下の温度においてガラ
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
象が生じることがなく、完全にモノドメインなねじれネ
マチック配向した状態を固定化できる。冷却する速度は
特に制限はなく、加熱雰囲気中からガラス転移点以下の
雰囲気中に出す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、水冷などの強制冷却を行っても
良い。ただし、ポリマーによっては冷却速度によって得
られるねじれ角が若干異なることがある。このようなポ
リマーを使用する場合、冷却操作も制御された条件下で
行われることが好ましい。
【0064】こうして得られたフィルムは、配向基板が
透明で光学的に等方であればそのままで補償板として使
用できる。ポリイミド基板のように透過率の低い基板を
用いている場合でも、反射特性を利用する用途には使用
できる。本発明のもう一つの補償板製造法として、一旦
これらの配向基板上でポリマーを配向固定化した後、こ
の液晶層を基板から剥離して光学用途により適した別の
透明基板上に移しかえることもできる。例えば使用する
配向基板が、配向状態を得るために必要なものである
が、光学素子として使用する場合の性質に好ましくない
影響を与えるような場合、その基板を配向固定化後の液
晶フィルムから除去して用いることができる。具体的に
は次のような方法を採ることができる。
【0065】得られた配向基板上の液晶層と他の透明基
板とを、接着剤または粘着剤を用いて貼り付ける。次に
配向基板と液晶層の界面で液晶層と透明フィルムを剥離
し、液晶層を透明フィルム側に転写して本発明の色補償
フィルムが製造される。
【0066】用いられる透明基板の例としては、ガラ
ス、透明性、光学的等方性を有するプラスチックフィル
ムが挙げられる。例えばポリメチルメタクリレート、ポ
リスチレン、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、ポリアリレート、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
るいはエポキシ樹脂などを用いることができる。なかで
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、ポリアリレート、トリアセチルセル
ロース、アモルファスポリオレフィンなどが好ましく用
いられる。また用いられる透明フィルムの別な種類とし
て偏光フィルムを例示することができる。偏光フィルム
は液晶ディスプレイに必須な光学素子であり、透光性基
板として偏光フィルムを用いれば補償フィルムと偏光フ
ィルムが一体化された光学素子とすることができきわめ
て好都合である。また本発明で用いられる透明フィルム
の例として液晶表示セルそのものを挙げることができ
る。液晶セルは上下2枚の電極付きガラス基板を用いて
おり、この上下いずれかあるいは両面のガラス上にこの
液晶層を転写すれば、表示セルの基板ガラスそのものが
補償板となる。
【0067】透明フィルムと液晶層と貼りつける接着剤
または粘着剤は光学グレードのものであれば特に制限は
ないが、アクリル系、エポキシ系、エチレン−酢ビ共重
合体系、ゴム系などを用いることができる。
【0068】液晶層の透明フィルムへの転写は接着後配
向基板を液晶層との界面で剥離することにより行える。
剥離の方法はロールなどを用いて機械的に剥離する方
法、構成材料すべてに対する貧溶媒に浸積したのち機械
的に剥離する方法、貧溶媒中で超音波を当てて剥離する
方法、配向基板と補償層との熱膨張係数の差を利用して
温度変化を与えて剥離する方法、配向基板そのものまた
は配向基板上の配向膜を溶解除去する方法などを例示す
ることができる。剥離性は用いる液晶ポリマーと配向基
板との密着性によって異なるため、その系に最も適した
方法を採用するべきである。この様にして液晶層、粘着
剤(接着剤)層および透明フィルムの3層構造より成る
本発明の液晶表示素子用補償板が製造される。液晶層そ
のものの膜厚は0.1μm〜10μm、好ましくは0.
5μmから7μmの範囲である。
【0069】これらの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
けても良い。偏光板などの他の光学素子と組み合わせて
もよい。
【0070】このようにして得られたねじれネマチック
配向状態を固定化した補償板は、光学活性単位の量およ
び種類によりねじれ角を自由に制御でき、その用途に応
じそのねじれ角を適宜選択することができる。例えば、
用途としてはまず、STN−LCDの補償板が挙げられ
る。この場合、ねじれ角は150度〜300度、好まし
くは180度〜280度に制御されることが望ましい。
またリターデーション(複屈折Δと膜厚dの積)は60
0nm〜1000nm、好ましくは650nm〜950
nmである。また、他のモードのLCD、すなわち、T
FT−LCD、OMI−LCDあるいはECB−LCD
などの補償(例えば色)にも、それぞれ適したねじれ角
に制御することにより有効に作用する。この場合、例え
ばTFT−LCDの場合はねじれ角は50度〜150
度、好ましくは80度〜100度に制御されることが望
ましい。
【0071】本発明の液晶表示素子用補償板において、
波長450nmの光に対する複屈折の値(Δn(45
0))と波長600nmの光に対する複屈折の値(Δn
(600))との比(Δn(450)/Δn(60
0))は、1.14〜1.30、好ましくは1.14〜
1.25の範囲である。
【0072】本発明の補償板は各種液晶表示セルと組み
合わせることができる。その際の補償は、補償板を駆動
セルと上下偏向板のいずれかの間に挟み、駆動セルの上
下基板のラビング方向、偏向板の透過軸および補償板の
上下の分子軸配向方向を、コントラストおよび光の透過
率が最適になるように配置することによっておこなえ
る。駆動セル、補償板および偏向板の各層間は、光学用
粘着剤または接着剤によって貼り合わせられる。本発明
の補償板のK値、リターデーション、ねじれ角を、補償
しようとするSTN、TFTあるいは他のLCDに合わ
せて設計し、かつ駆動セルと各光学素子との軸配置を適
切に選ぶことにより、本発明の目的とするLCDの画質
向上を行うことができる。
【0073】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子用補償板は、ST
N−LCD、TFT−LCD、OMI−LCDまたはE
CB−LCD各種液晶駆動セルに組み合わせることによ
り、色、視野角などに代表される各種の補償効果を発揮
することができる。特にSTN−LCDの場合、優れた
色補償効果を奏し、とりわけ高速STNに対しても優れ
た色補償効果を奏する。また、ねじれ角、波長分散値等
の光学パラメータを自在に制御できることから、種々の
LCD駆動セルへの良好なマッチングをはかることも可
能である。
【0074】
【実施例】以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに
制限されるものではない。なお実施例で用いた各分析法
は以下の通りである。 (1)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、400MHzのH−NMR(日
本電子製JNM−GX400)で測定し決定した。 (2)対数粘度の測定 ウベローデ型粘度計を用い、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。 (3)DSCの測定(Tgの測定) DuPont990 Thermal Analize
rを用いて測定した。 (4)複屈折の波長分散の測定 ラビングしたポリイミド配向膜付きガラス上で熱処理し
たのち、冷却して配向固定化したネマチックフィルム試
料の各波長における複屈折の測定を、モノクロメータか
ら出射する各波長の単色光を用いてセナルモン法により
行った。得られたデータはコーシーの式でフィッティン
グして波長分散を求めた。光学活性ポリエステルの場合
は、光学活性単位を光学不活性のラセミ体の単位に変え
て別途合成した、同一構造および同一組成のポリエステ
ルを用いてネマチック配向固定化フィルムを作製し分散
値を測定した。また光学活性基を持たないポリエステル
と光学活性化合物との組成物の場合は、光学活性化合物
の量が少なく分散値に与える寄与が少ないため、ベース
のポリエステル単独の分散値をもって組成物の分散値と
した。複屈折の波長分散値は、次式で示される光の波長
が450nmの時の複屈折(Δn)と波長が600nm
の時の複屈折の比であるK値で示した。 K=Δn(450nm)/Δn(600nm) (5)ねじれ角およびリターデーションの測定 フィルムに直線偏光を入射し、透過光をエリプソメータ
ーにより偏光解析することにより、ねじれ角およびリタ
ーデーション(膜厚と複屈折の積、Δnd)を求めた。
【0075】[実施例1]重量で97.0%の式(I)
のポリマー(ηinh=0.19,Tg=99℃)、お
よび重量で3.0%の式(2)のポリマー(ηinh=
0.15)より成るポリマー組成物を22重量%含む、
フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(重量比60
/40)溶液を調製した。この溶液を用いて表面をラビ
ング処理した5cm角のポリエーテルエーテルケトン
(PEEK)フィルム上に、均一塗膜をスピンコートし
た。100℃で1時間乾燥した後、200℃で20分間
熱処理したねじれネマチック配向を完成させた。次に液
晶ポリマー側にアクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗
布し、6cm角のポリエーテルスルフォン(PES)フ
ィルムを貼り合わせた。UV光を照射して接着剤を硬化
させた後、PEEKフィルムを静かに剥がして液晶層を
PESフィルムに転写した。こうして得られた補償フィ
ルムは全面にわたって均一透明で、K値は1.14、Δ
ndは820nm、ねじれ角は−230度であった。
【0076】
【化28】
【0077】[実施例2]式(1)のポリマーに変えて
式(3)のポリマー(ηinh=0.20,Tg=10
1℃)を用いた以外は実施例1と同様にして補償フィル
ムを作製した。このフィルムは全面にわたって均一透明
で、K値は1.17、Δndは821nm、ねじれ角は
−232度であった。
【0078】
【化29】
【0079】[実施例3]式(1)のポリマーに変えて
式(4)のポリマー(ηinh=0.20,Tg=92
℃)を用いた以外は実施例1と同様にして補償フィルム
を作製した。このフィルムは全面にわたって均一透明
で、K値は1.20、Δndは822nm、ねじれ角は
−230度であった。
【0080】
【化30】
【0081】[実施例4]式(1)のポリマーに変えて
式(5)(ηinh=0.19,Tg=83℃)のポリ
マーを用いた以外は実施例1と同様にして補償フィルム
を作製した。このフィルムは全面にわたって均一透明
で、K値は1.24、Δndは822nm、ねじれ角は
−232度であった。
【0082】
【化31】
【0083】[実施例5]重量で96.9%の式(6)
のポリマー(ηinh=0.17,Tg=94℃)、お
よび重量で3.1%の式(7)のポリマー(ηinh=
0.16)より成るポリマー組成物を20重量%含む、
N−メチルピロリドン溶液を調製した。この溶液を用い
て表面をラビング処理した5cm角のポリフェニレンサ
ルファイド(PPS)フィルム上に、均一塗膜をスピン
コートした。100℃で1時間乾燥した後、210℃で
10分間熱処理してねじれネマチック配向を完成させ
た。次に液晶ポリマー側にアクリル系のUV硬化型接着
剤を薄く塗布し、6cm角のトリアセチルセルロース
(TAC)フィルムを貼り合わせた。UV光を照射して
接着剤を硬化させた後、PPSフィルムを静かに剥がし
て液晶層をTACフィルムに転写した。こうして得られ
た補償フィルムは全面にわたって均一透明で、K値は
1.19、Δndは838nm、ねじれ角は−239度
であった。
【0084】
【化32】
【0085】[実施例6]重量で98.9%の式(6)
のポリマー、および重量で1.1%の式(7)のポリマ
ーより成るポリマー組成物を15重量%含む、N−メチ
ルピロリドン溶液を調製した。この溶液を用いて表面を
ラビング処理した5cm角のPPSフィルム上に、均一
塗膜をスピンコートした。100℃で1時間乾燥した
後、210℃で8分間熱処理してねじれネマチック配向
を完成させた。次に液晶ポリマー側にアクリル系のUV
硬化型接着剤を薄く塗布し、6cm角のTACフィルム
を貼り合わせた。UV光を照射して接着剤を硬化させた
後、PPSフィルムを静かに剥がして液晶層をTACフ
ィルムに転写した。こうして得られた補償フィルムは全
面にわたって均一透明で、K値は1.19、Δndは5
50nm、ねじれ角は−91度であった。
【0086】[実施例7]重量で89.0%の式(8)
のポリマー(ηinh=0.13,Tg=88℃)、お
よび重量で11.0%の式(9)のポリマー(ηinh
=0.11)より成るポリマー組成物を20重量%含
む、ジメチルフォルムアミド溶液を調製した。この溶液
を用いて表面をラビング処理した5cm角のポリイミド
(PI)フィルム上に、均一塗膜をスピンコートした。
100℃で1時間乾燥した後、220℃で10分間熱処
理してねじれネマチック配向を完成させた。次に液晶ポ
リマー側にアクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布
し、6cm角のPESフィルムを貼り合わせた。UV光
を照射して接着剤を硬化させた後、PIフィルムを静か
に剥がして液晶層をPESフィルムに転写した。こうし
て得られた補償フィルムは全面にわたって均一透明で、
K値は1.15、Δndは800nm、ねじれ角は−1
80度であった。
【0087】
【化33】
【0088】[実施例8]重量で93.8%の式(1
0)のポリマー(ηinh=0.22,Tg=100
℃)、および重量で6.2%の式(II)のポリマー
(ηinh=0.09)より成るポリマー組成物を15
重量%含む、フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒
(重量比60/40)溶液を調製した。この溶液を用い
て表面をラビング処理した5cm角のポリエーテルエー
テルケトン(PEEK)フィルム上に、均一塗膜をスピ
ンコートした。100℃で1時間乾燥した後、190℃
で30分間熱処理してねじれネマチック配向を完成させ
た。次に液晶ポリマー側にアクリル系のUV硬化型接着
剤を薄く塗布し、6cm角のポリエーテルスルフォン
(PES)フィルムを貼り合わせた。UV光を照射して
接着剤を硬化させた後、PEEKフィルムを静かに剥が
して液晶層をPESフィルムに転写した。こうして得ら
れた補償フィルムは全面にわたって均一透明で、K値は
1.16、Δndは708nm、ねじれ角は−195度
であった。
【0089】
【化34】
【0090】[実施例9]重量で96.5%の式(1
2)のポリマー(ηinh=0.25,Tg=110
℃)、および重量で3.5%の式(13)のポリマー
(ηinh=0.18)より成るポリマー組成物を18
重量%含む、p−クロロフェノール/テトラクロロエタ
ン混合溶媒(重量比80/20)溶液を調製した。この
溶液を用いて表面をラビング処理した5cm角のPEE
Kフィルム上に、均一塗膜をスピンコートした。100
℃で1時間乾燥した後、230℃で15分間熱処理して
ねじれネマチック配向を完成させた。次に液晶ポリマー
側にアクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布し、6c
m角のPESフィルムを貼り合わせた。UV光を照射し
て接着剤を硬化させた後、PEEKフィルムを静かに剥
がして液晶層をPESフィルムに転写した。こうして得
られた補償フィルムは全面にわたって均一透明で、K値
は1.16、Δndは902nm、ねじれ角は−248
度であった。
【0091】
【化35】
【0092】[実施例10]重量で97.2%の式(1
4)のポリマー(ηinh=0.16,Tg=89
℃)、および重量で2.8%の式(15)のポリマー
(ηinh=0.15)より成るポリマー組成物を20
重量%含む、N−メチルピロリドン溶液を調製した。こ
の溶液を用いて表面をラビング処理した5cm角のPE
EKフィルム上に、均一塗膜をスピンコートした。10
0℃で1時間乾燥した後、200℃で15分間熱処理し
てねじれネマチック配向を完成させた。次に液晶ポリマ
ー側にアクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布し、6
cm角のTACフィルムを貼り合わせた。UV光を照射
して接着剤を硬化させた後、PEEKフィルムを静かに
剥がして液晶層をTACフィルムに転写した。こうして
得られた補償フィルムは全面にわたって均一透明で、K
値は1.18、Δndは811nm、ねじれ角は−25
1度であった。
【0093】
【化36】
【0094】[実施例11]式(16)のポリマー(η
inh=0.20,Tg=100℃)を20重量%含
む、N−メチルピロリドン溶液を調製した。この溶液を
用いて表面をラビング処理した30m角のPPSフィル
ム上に、ロールコート法により均一塗膜を作製した。9
0℃で1時間乾燥した後、210℃で5分間熱処理して
ねじれネマチック配向を完成させた。次に液晶ポリマー
側にアクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布し、30
m角のポリカーボネート(PC)フィルムを貼り合わせ
た。UV光を照射して接着剤を硬化させた後、PPSフ
ィルムを静かに剥がして液晶層をPCフィルムに転写し
た。こうして得られた補償フィルムは全面にわたって均
一透明で、K値は1.15、Δndは843nm、ねじ
れ角は−262度であった。
【0095】
【化37】
【0096】[実施例12]式(17)のポリマー(η
inh=0.15,Tg=99℃)を20重量%含む、
N−メチルピロリドン溶液を調製した。この溶液を用い
て表面をラビング処理した30m角のPPSフィルム上
に、ロールコート法により均一塗膜を作製した。90℃
で1時間乾燥した後、210℃で7分間熱処理してねじ
れネマチック配向を完成させた。次に液晶ポリマー側に
アクリル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布し、30m角
のポリカーボネート(PC)フィルムを貼り合わせた。
UV光を照射して接着剤を硬化させた後、PPSフィル
ムを静かに剥がして液晶層をPCフィルムに転写した。
こうして得られた補償フィルムは全面にわたって均一透
明で、K値は1.18、Δndは810nm、ねじれ角
は−250度であった。
【0097】
【化38】
【0098】[実施例13]実施例10で作製した色補
償フィルムを用いて、1/240デューティー比、ねじ
れ角250度、K値1.18の対角9.5インチサイズ
の高速STN−LCDに粘着剤を用いて貼り付け、図1
の構成のセルを作製した。この際の各光学素子の軸の関
係は図2に示すように配置した。この高速STN−LC
Dのコントラストを測定した結果130の大きな値が得
られ、本色補償フィルムが高速STN−LCDを完全に
色補償していることが分かった。
【0099】[実施例14]実施例12で作製した色補
償フィルムから辺に平行に5cm角のフィルムを切り出
し、これを用いて実施例13とまったく同様にして、図
1の構成、図2の軸配置の高速STN−LCDのコント
ラストを測定した。その結果実施例13と同様に128
の大きな値が得られ、本色補償フィルムが高速STN−
LCDを完全に色補償していることが分かった。
【0100】[比較例1]4−ヒドロキシ桂皮酸単位を
含まない式(18)のポリマー(ηinh=0.19,
Tg=105℃)を合成した。このポリマーを重量で9
7.2%、式(15)のポリマーを重量で2.8%含む
N−メチルピロリドン溶液を調製した。この溶液を用い
て表面をラビング処理した5cm角のPEEKフィルム
上に、均一塗膜をスピンコートした。100℃で1時間
乾燥した後、200℃で15分間熱処理してねじれネマ
チック配向を完成させた。次に液晶ポリマー側にアクリ
ル系のUV硬化型接着剤を薄く塗布し、6cm角のTA
Cフィルムを貼り合わせた。UV光を照射して接着剤を
硬化させた後、PEEKフィルムを静かに剥がして液晶
層をTACフィルムに転写した。こうして得られた補償
フィルムは全面にわたって均一透明で、K値は1.1
3、Δndは809nm、ねじれ角は−250度であっ
た。この色補償フィルムを用いて実施例13とまったく
同様にして高速STN−LCDの色補償性能を調べた。
その結果得られたコントラストの値は、液晶セル側のK
値と色補償フィルムのK値が大きく異なるため、75と
低い値であった。
【0101】
【化39】
【0102】[比較例2]カテコール単位を含まない式
(19)のポリマー(ηinh=0.20)を合成し
た。このポリマーを25重量%含む、N−メチルピロリ
ドン溶液を調製した。この溶液を用いて表面をラヒング
処理した5cm角のPPSフィルム上に、スピンコート
法により均一塗膜を作製した。90℃で1時間乾燥した
後、210℃で10分間熱処理してねじれネマチック配
向させた。しかしながら熱処理終了後冷却すると、結晶
化が進行しフィルムが白濁し、ねじれネマチック配向の
固定化はできなかった。このポリマーがカテコール単位
を含まないために、液晶相を示す温度より低温部におい
て結晶相を持つ。この結晶性が液晶配向のガラス固定化
が妨害するためであることが分かった。
【0103】
【化40】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で使用した液晶セルの断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例で用いた液晶セルを構成する各
材料の光学軸の関係を示す。
【符号の説明】
11:上偏光板 13:液晶セル 14:下偏光板 21:光源側(下)偏光板 22:液晶セルの光源側基板のラビング軸(35度) 23:液晶セルの出射側基板のラビング軸 24:色補償フィルムの光源側界面の分子配向軸(55
度) 25:色補償フィルムの出射側界面の分子配向軸 26:出射側偏光板 27:液晶セル中での分子のねじれ(250度) 28:色補償フィルム中での分子のねじれ(−250
度) 29:出射側偏光板の角度(80度) 100:光源側偏光板の角度(−10度)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧川 維樹 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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を示し、式(I)で示される
    4−ヒドロキシ桂皮酸単位を3から40モル%および式
    (II)で示されるカテコール単位を15から40モル
    %含む液晶性ポリエステルを、配向固定化し透明基板上
    に積層した、波長450nmの光に対する複屈折の値
    (Δn(450nm))と波長600nmの光に対する
    複屈折の値(Δn(600nm))との比(Δn(45
    0nm)/Δn(600nm))が1.14から1.3
    0である液晶表示素子用補償板。 【化1】 (式中XおよびYは各々水素原子、Cl、Brもしくは
    炭素数1から4のアルキル基を示す)
  2. 【請求項2】 該液晶性ポリエステルが、光学活性基を
    含む光学活性な液晶性ポリエステルであることを特徴と
    する請求項1記載の液晶表示素子用補償板。
  3. 【請求項3】 該液晶性ポリエステルが、光学活性化合
    物を含む高分子液晶組成物であることを特徴とする請求
    項1記載の液晶表示素子用補償板。
  4. 【請求項4】 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を示し、式(I)で示される
    4−ヒドロキシ桂皮酸単位を3から40モル%および式
    (II)で示されるカテコール単位を15から40モル
    %含む液晶性ポリエステルを、配向膜上で該ポリエステ
    ルのガラス転移点以上の温度で熱処理した後、該ポリエ
    ステルのガラス転移点以下の温度に冷却してねじれネマ
    チック構造を固定化し、固定化後の高分子液晶層を透明
    基板上に転写することを特徴とする、液晶表示素子用補
    償板の製造法。
  5. 【請求項5】 該液晶性ポリエステルが、光学活性基を
    含む光学活性な液晶性ポリエステルであることを特徴と
    する請求項4記載の液晶表示素子用補償板の製造法。
  6. 【請求項6】 該液晶性ポリエステルが、光学活性化合
    物を含む高分子液晶組成物であることを特徴とする請求
    項4記載の液晶表示素子用補償板の製造法。
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