JPH0933908A

JPH0933908A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0933908A
Application number: JP7206715A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Shimoda; 一弘下田; Kohei Arakawa; 公平荒川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】視野角特性が大幅に改善されると共にその特性
が高温下で、長時間にわたって変化しない液晶表示装置
を提供する。【解決手段】２枚の電極基板間にツイストネマティック
液晶を挟持してなる液晶セルと、その両端に配置された
２枚の偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子の
間に、負の一軸性であると共に光軸が面に対して法線方
向にある光学異方素子（Ａ）と、円盤状化合物を含む層
からなる光学異方素子（Ｂ）もしくは負の一軸性である
と共に光軸が面に対する法線方向から５°〜５０°傾斜
した光学異方素子（Ｃ）もくしは光学的チルト角が連続
的に変化する光学異方素子（Ｄ）を備えた液晶表示素子
であって、光学異方素子（Ａ）が酢酸基及びプロピオン
酸基を有する脂肪酸セルロースエステルである液晶表示
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特にＴＮ−ＬＣＤの表示コントラスト及び表示色の
視野角特性が改善され、且つその経時変化が小さい液晶
表示装置に関する。

【０００２】日本語ワードプロセッサやデスクトップパ
ソコン等のＯＡ機器の表示装置は、主流であるＣＲＴか
ら、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持った液
晶表示素子（以下ＬＣＤ）に変換されつつある。現在普
及しているＬＣＤの多くは、ねじれネマティック液晶を
用いている。このような液晶を用いた表示方式として
は、複屈折モードと旋光モードの２つの方式に大別でき
る。

【０００３】複屈折モードを用いた表示素子（ＳＴＮ型
ＬＣＤ）は、液晶分子配列のねじれ角が９０゜以上ある
もので、急峻な電気光学特性を持つため、能動素子（薄
膜トランジスタやダイオード）がなくても単純なマトリ
ックス状の電極構造で時分割駆動により大容量の表示が
得られる。しかし、応答速度が遅く（数百ミリ秒）、階
調表示が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶
表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤ）の表示性
能を越えるまでにはいたらない。

【０００４】ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液
晶分子の配列状態が９０゜ねじれた旋光モードの表示方
式（ＴＮ型ＬＣＤ）が用いられている。この表示方式
は、応答速度が速く（数十ミリ秒）、容易に白黒表示が
得られ、高い表示コントラストを示すことから他の方式
のＬＣＤと比較しても最も有力な方式である。しかし、
ねじれネマティック液晶を用いているため、表示方式の
原理上、見る方向によって表示色や表示コントラストが
変化するといった視野角特性上の問題点があり、ＣＲＴ
の表示性能を越えるまでにいたっていない。

【０００５】特開平４−２２９８２８号、特開平４−２
５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板
とＴＮ型液晶セルとの間に、位相差フイルムを配置する
ことによって視野角を拡大しようとする方法が提案され
ている。上記特許公報で提案された位相差フイルムは、
液晶セルに対して、垂直な方向の位相差はほぼゼロのも
のであり、真正面からは何ら光学的な作用を及ぼさず、
傾いた方向から観察したときに位相差が発現し、液晶セ
ルで発現する位相差を補償しようというものである。し
かし、これらの方法によってもＬＣＤの視野角、具体的
には、画面法線方向から正視角方向または左右方向に傾
けたときの表示画像の着色（着色現象）や白黒が反転す
る現象（反転現象）が著しく、特に、車載用やＣＲＴの
代替として考えた場合には、全く対応ができないのが現
状である。

【０００６】また、特開平４−３６６８０８号、特開平
４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラル
ネマティック液晶を含む液晶セルを位相差フイルムとし
て用いて視野角を改良しているが、２層液晶方式となり
コストが高く、非常に重たいものとなっている。さらに
特開平４−１１３３０１号、特開平５−８０３２３号、
特開平５−１５７９１３号公報に、液晶セルに対して、
高分子鎖、光軸または光学弾性軸が傾斜している位相差
フイルムを用いている方法が提案されているが、一軸性
のポリカーボネートを斜めにスライスして用いる等、大
面積の位相差フイルムを低コストでは得難いという問題
があった。また、ＳＴＮ−ＬＣＤに関しての視野角改善
については言及しているもののＴＮ−ＬＣＤの視野角改
善について何ら具体的効果が示されていない。また、特
開平５−２１５９２１号公報においては一対の配向処理
された基板に硬化時に液晶性を示す棒状化合物を挟持し
た形態の複屈折板によりＬＣＤの光学補償をする案が提
示されているが、この案では従来から提案されているい
わゆるダブルセル型の補償板と何ら変わることがなく、
大変なコストアップになり事実上大量生産には向かな
い。さらに、ＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改善について
はその効果が示されていない。また、特開平３−９３２
６号、特開平３−２９１６０１号公報においては配向膜
が設置されたフイルム状基盤に高分子液晶を塗布するこ
とによりＬＣＤ用の光学補償板とする案が記載されてい
るが、この方法では分子を斜めに配向させることは不可
能であるため、やはりＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改善
は望めない。

【０００７】さらに、ＥＰ０５７６３０４Ａ１において
は、屈折率特性が負の一軸性を示し、その光軸が傾斜し
ている位相差板を用いることにより、視角特性を改良す
る方法が記載されている。この方法では確かに視野角は
従来のものと比較し大幅に改善されるが、それでもＣＲ
Ｔ代替を検討する程の視野角改善は不可能であった。そ
こで本発明者らは、ＥＰ０６４６８２９Ａ１に示すよう
に、光学的に負の一軸性でその光軸がフイルムの法線方
向から傾斜している光学異方素子および光学的に負の一
軸性でその光軸がフイルムの法線方向にある光学異方素
子を合わせ持つ位相差板により、ＴＮ型ＬＣＤの視野角
が著しく改善される事を見いだした。光軸がフイルムの
法線方向にある光学異方素子は従来の製膜方法が利用さ
れるものであるが、液晶表示装置に利用される光学異方
素子は、複屈折や厚みのムラが表示特性に大きく影響す
るため、実際には溶液製膜以外の溶融製膜等による方法
は不適である。しかし、溶液製膜では製造時に残留溶剤
をゼロにする事は不可能であり、素材に対して数％の割
合で溶剤がどうしても残ってしまう。しかし、この残留
溶剤は時間をかけて徐々に揮散し、分子の面配向が促進
する事により、厚み方向屈折率の減少とそれに伴うＲTH
の経時的増大現象が起こる。ここでＲTHとは、フイルム
の面内の屈折率をｎx ，ｎy 厚さ方向の屈折率をｎz 、
厚さをｄとしたときに、｛（ｎx ＋ｎy ）／２−ｎz ｝
＊ｄで定義されるものであり、詳細は後述する。また、
ＲTHは使用される液晶の光学特性に応じて最適化される
ものであり、ＲTHの経時的変化は、即表示性能の経時的
悪化を伴う事になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＴＮ
型ＬＣＤの視野角特性を著しく改善すると共にその視野
角特性が高温下で長時間保存した後でも変化しない光学
異方素子を使用したＬＣＤを提供する事である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、（１）２枚
の電極基板間にツイストネマティック液晶を挟持してな
る液晶セルと、その両端に配置された２枚の偏光素子を
有し、前記液晶セルと前記偏光素子の間に、１枚もしく
は２枚以上の光学的に負の一軸性であると共に光軸が面
に対して法線方向にある光学異方素子（Ａ）と、少なく
とも１枚の円盤状化合物を含む層から形成される光学異
方素子（Ｂ）を備えた液晶表示素子であって、前記光学
異方素子（Ａ）が酢酸基及びプロピオン酸基を有する脂
肪酸セルロースエステルであることを特徴とする液晶表
示装置。（２）２枚の電極基板間にツイストネマティック液晶を
挟持してなる液晶セルと、その両端に配置された２枚の
偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子の間に、
１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性であると共
に光軸が面に対して法線方向にある光学異方素子（Ａ）
と、少なくとも１枚の光学的に負の一軸性であると共に
光軸が面に対する法線方向から５゜〜５０゜傾斜した光
学異方素子（Ｃ）を備えた液晶表示素子であって、前記
光学異方素子（Ａ）が酢酸基及びプロピオン酸基を有す
る脂肪酸セルロースエステルであることを特徴とする液
晶表示装置。（３）光学異方素子（Ｃ）が、円盤状化合物を含む光学
異方素子であることを特徴とする前記（２）記載の液晶
表示装置。（４）光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも透明フイルム
の両面に剪断力を加えることによってひずみを与える工
程を通して得られたものであることを特徴とする前記
（２）記載の液晶表示装置。（５）光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも一種の光異性
化物質を含むことを特徴とする前記（２）記載の液晶表
示装置。（６）光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも２つの層から
形成され、その１つの層（α）が正の一軸性を有し、そ
の光軸が面の法線方向から傾斜したものであって、もう
１つの層（β）が厚さ方向の屈折率が最小であると共に
最大主屈折率の方向が面内にあり、前記（α）の光軸の
方向と前記（β）の最大主屈折率の方向とが直交してい
ることを特徴とする前記（２）記載の液晶表示装置。（７）２枚の電極基板間にツイストネマティック液晶を
挟持してなる液晶セルと、その両端に配置された２枚の
偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子の間に、
１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性であると共
に光軸が面に対して法線方向にある光学異方素子（Ａ）
と少なくとも１枚の光学的チルト角が連続的に変化する
光学異方素子（Ｄ）を備えた液晶表示装置であって、前
記光学異方素子（Ａ）の少なくとも１つが、酢酸基及び
プロピオン酸基を有する混合脂肪酸セルロースエステル
であることを特徴とする液晶表示装置。（８）光学異方素子（Ｄ）が、円盤状化合物を含む光学
異方素子であることを特徴とする前記（７）記載の液晶
表示装置。（９）光学異方素子（Ｄ）が、液晶転移温度以下ではガ
ラス状態となる液晶性高分子であることを特徴とする前
記（７）記載の液晶表示装置。（10）前記酢酸基及びプロピオン酸基を有する混合脂肪
酸セルロースエステルが、酢酸置換度２．０〜２．７
で、且つプロピオン酸置換度が０．１〜０．９である混
合脂肪酸セルロースエステルであることを特徴とする前
記（１）乃至（９）記載の液晶表示装置。（11）前記酢酸基及びプロピオン酸基を有する混合脂肪
酸セルロースエステルから形成される光学異方素子の面
内の主屈折率をｎx 、ｎy とし、厚さ方向の主屈折率を
ｎz としたときの｛（ｎx ＋ｎy ）／２−ｎz ｝・ｄで
示されるレターデーション値ＲTHが２０〜１５０ｎｍで
あると共に、偏光素子と液晶セル側に保護フィルムを有
し、保護フィルムが光学的に負の一軸性で光軸が法線方
向にあり、前記光学異方素子と保護フィルムのＲTHの合
計値が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする前
記（１）乃至（９）記載の液晶表示装置。（12）前記酢酸基及びプロピオン酸基を有する混合脂肪
酸セルロースエステルの（ｎx −ｎy ）・ｄで示される
正面レターデーション値Ｒｅが０〜４０ｎｍであること
を特徴とする前記（１）乃至（９）記載の液晶表示装置
によって達成された。

【００１０】以下、図面を用いてＴＮ型液晶表示素子を
例にとり本発明の作用を説明する。図１、図２は、液晶
セルに閾値電圧以上の充分な電圧を印加した場合の液晶
セル中を伝搬する光の偏光状態を示したものである。コ
ントラストの視野角特性には、特に電圧印加時の光の透
過率特性が大きく寄与するため、印加電圧時を例にとり
説明する。図１は、液晶セルに光が垂直に入射した場合
の光の偏光状態を示した図であり、自然光Ｌ０が偏光軸
ＰＡを持つ偏光板Ａに垂直に入射したとき、偏光板ＰＡ
を透過した光は直線偏光Ｌ１となる。

【００１１】ＴＮ型液晶セルに十分に電圧を印加した時
の液晶分子の配列状態を、概略的に１つの液晶分子でモ
デル的に示すと、概略図中ＬＣのようになる。液晶セル
中の液晶分子でモデル的に示すと、概略図中ＬＣの分子
長軸が光の進路と平行な場合、入射面（光の進路に垂直
な面内）での屈折率の差が生じないので、液晶セルを透
過しても直線偏光のまま伝搬する。偏光板Ｂの偏光軸Ｐ
Ｂを偏光板Ａの偏光軸ＰＡと垂直に設定すると、液晶セ
ルを透過した直線偏光Ｌ２は偏光板Ｂを透過することが
できず暗状態となる。

【００１２】図２は、液晶セルに光が斜めに入射した場
合の光の偏光状態を示した図である。自然光Ｌ０が斜め
に入射した場合、偏光板Ａを透過した偏光Ｌ１はほぼ直
線偏光になる。（実際の場合、偏光板の特性により楕円
偏光になる。）この場合、液晶の屈折率異方性により液
晶セルの入射面において屈折率の差が生じ、液晶セルを
透過する光Ｌ２は楕円偏光に変調されており偏光板Ｂで
は完全に遮断されない。このように、斜方入射において
は暗状態での光の遮断が不十分となり、コントラストの
大幅な低下を招き好ましくない。

【００１３】本発明は、このような斜方入射におけるコ
ントラストの低下を防ぎ、視野角特性を改善しようとす
るものである。本発明においては、少なくとも１枚の、
光軸が面に対して法線方向にある光学的に負の一軸性の
光学異方素子と、光軸が面に対する法線方向から傾斜し
た光学的に負の一軸性の光学異方素子または光軸的チル
ト角が連続的に変化する光学異方素子いずれかとを組み
合わせて使用する。これらの光学異方素子は液晶セルの
片側に配置されても良いし、両サイドにセパレートに配
置されても良い。

【００１４】本発明によって、液晶表示素子の視野角が
大幅に拡大できたことについては以下のように推定して
いる。ＴＮ−ＬＣＤの多くは、ノーマリーホワイトモー
ドが採用されている。このモードでは、視野角を大きく
することに伴って、黒表示部からの光の透過率が著しく
増大し、結果としてコントラストの急激な低下を招いて
いることになる。黒表示は電圧印加時の状態であるが、
この時ＴＮ型液晶セル内の液晶分子は図３（ａ）のモデ
ルのように並んでおり、液晶セル内部の液晶分子を正の
一軸性光学異方体に見なせるのであれば、それによる複
屈折を補償するためには、分子の基板面に対するチルト
角が連続的に変化する光学異方性素子を用いればよい。

【００１５】また、この液晶分子の配列を光学的に正の
一軸性の屈折率楕円体で近似すると図３（ｂ）のように
なり、ＴＮ型液晶セルは光学軸がセルの表面に対する法
線方向から若干傾いた正の一軸性光学異方体２枚と、該
法線方向と光学軸が同じ方向を向いた正の一軸性光学異
方体２枚、合計４枚の積層体とみなすことができる。液
晶セルが正の一軸性光学異方体４枚の積層体と見なせる
のであれば、それを補償するためには該積層体と同じ光
軸傾斜角の組み合わせからなる負の一軸性光学異方体、
すなわち、１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性
であると共に光軸が面に対して法線方向にある光学異方
素子（Ａ）と少なくとも１枚の光学的に負の一軸性であ
ると共に光軸が面に対する法線方向から５゜〜５０゜傾
斜した光学異方素子（Ｂ）を用いればよい。このような
理由から本発明における光学補償フイルムによって視野
角特性が大幅に改善されたものと推定する。

【００１６】本発明に用いる光学異方素子（Ａ）として
は、光透過率が良好であることに加えてわずかに面配向
していることが必要になる。本発明にいう面配向とは、
フイルムの三軸屈折率の関係が、ｎx ＝ｎy ＞ｎz を満たす状態である。ここで、ｎx 、ｎy はフイルム面
内の主屈折率で、ｎz はフイルム厚み方向の主屈折率で
ある。また、ｎx とｎy の値は厳密に等しい必要はな
く、ほぼ等しければ十分である。具体的には、｜ｎx −ｎy ｜／｜ｎx −ｎz ｜≦０．３であれば実用上問題はないが、ベースフイルムの厚さを
ｄとしたとき、２０≦ＲTH＜１５０（ｎｍ）の条件を満足することが好ましい。ここで、ＲTH＝
｛（ｎx ＋ｎy ）／２−ｎz｝×ｄであり、２０≦ＲTH＜５０（ｎｍ）の条件を満足することがより好ましい。また、光学異方
素子（Ａ）の厚さは、３０μｍ≦ｄ≦２００μｍである
事が好ましい。

【００１７】偏光素子は通常保護フイルムを有してい
る。保護フイルムは光学的に等方的であることが好まし
いが、一般にわずかに光学的異方性を有している。この
保護フイルムが液晶セルの外側にある場合は、液晶表示
装置の視野角特性に影響しないが、通常偏光素子の両側
に保護フイルムが用いられるため、液晶セル側の保護フ
イルムは本発明の光学異方素子（Ａ）と同様な作用を有
する。このため、偏光素子の液晶セル側の保護フイルム
と光学異方素子（Ａ）のそれぞれのレターデーション値
ＲTHの合計値が５０ｎｍ〜４００ｎｍ、さらに好ましく
は、５０ｎｍ〜２５０ｎｍにすることが重要である。

【００１８】次に、光学的に負の一軸性で光軸が法線方
向にある光学異方素子（Ａ）として酢酸基及びプロピオ
ン酸基を有する脂肪酸セルロ−スエステルが優れている
点に付いて説明する。光学異方素子（Ａ）として利用さ
れるためには、前述のように、好ましくは２０≦ＲTH＜
１５０ｎｍであり、ｄ＝１００μｍと仮定したとき、Δ
ｎ＝（ｎx＋ｎy ）／２−ｎz は、０．０００２〜０．
００１５であり、一般的には等方性と言えるほどに複屈
折が小さい事が必要である。このような低複屈折異方素
子を形成するためには、素材の固有複屈折値が小さい事
が必要であり、一般的にはゼオネックス（日本ゼオ
ン）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム）、フジタック（富士
写真フイルム）等の商品名で売られているものが好まし
い。また、上記の素材が、光学異方素子（Ａ）として利
用されるためには複屈折や厚みのムラを最小限に抑える
ためには前述したように、溶液製膜でフイルム状に形成
しなければならない。しかし、溶液製膜時、どうしても
残留溶剤が数％残り、長時間をかけて、溶剤が抜けてい
く過程で、厚み収縮による面配向が促進し、厚さ方向の
屈折率の漸減ひいては、ＲTHの増加を伴う。ところで、
従来知られたフジタック、ゼオネックス、ＡＲＴＯＮで
は、初期残留揮発分を、２％に抑えても、８５℃での１
０００時間の強制条件で、ＲTHが１０％から２０％増加
し、ＬＣＤの視野角を大幅に低減する事が判明した。し
かし、本発明による酢酸基およびプロピオン酸基を有す
る脂肪酸セルロースでは、ＲTHの増加は同条件で５％以
下に抑制できた。これの原因については、まだ十分に判
明していないが、この素材の固有複屈折値が、ゼオネッ
クス、ＡＲＴＯＮ、フジタックより更に小さい事が関係
しているものと考えている。

【００１９】次いで、本発明の混合脂肪酸セルロースエ
ステルの置換度、すなわち、酢酸置換度（ＤＳAC）とプ
ロピオン酸置換度（ＤＳｐｒ）について説明する。本発
明の混合脂肪酸セルロースエステルは、酢酸置換度（Ｄ
ＳAC）が２．０〜２．７、プロピオン酸置換度（ＤＳｐ
ｒ）が０．１から０．９である。ここで、置換度とは、
いわゆる結合脂肪酸量であり、セルロース単位重量当た
りの結合脂肪酸重量の百分率をいい、ＡＳＴＭ：Ｄ−８
１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）にお
けるアセチル化度の測定および計算に準じて測定および
計算をしたものである。本発明の混合脂肪酸セルロース
エステルの全置換度、すなわち、酢酸置換度（ＤＳAC）
とプロピオン酸置換度（ＤＳｐｒ）との和は、２．０〜
３．０の間において任意に選択できる。

【００２０】次に本発明で用いる混合脂肪酸セルロース
エステルは、極限粘度により算出した重合度が２７０か
ら４００のアセチルセルロースが好ましい。重合度は、
溶液流延におけるポリマー溶液の粘度を制御する因子で
あり、製膜工程の経済性と成形されるフィルムの面状を
最適なものにするため、あるいは、成形フィルムの機械
的強度をあるレベル以上に保持するために、本発明の範
囲にあることが必須である。ここで、極限粘度により算
出した重合度とは、宇田らの方法（宇田和夫、斉藤秀
夫、繊維学会誌、第１８巻第１号、１０５頁から１２０
頁、１９６２年）により求めたものである。すなわち、
メチレンクロリド／メタノール：９／１（ｗ／ｗ）の混
合溶剤を用いて得られた溶液（単位ｇ／リットル）中で測定
した極限粘度（以下「η」で表す）と重合度（以下「Ｄ
Ｐ」で表す）との関係は、上記２５頁に記載の通り、下
記の式に示される。〔η〕＝（Ｋｍ×ＤＰ）^a ここで、ａ＝１と近似できるので、定数Ｋｍの値を、置
換度２．８以上では、５．２から５．４×１０^-4とし
て、重合度は下記の式で表される。ＤＰ＝〔η〕÷Ｋｍ

【００２１】また、本発明の混合脂肪酸セルロースエス
テルは、綿花リンターから合成されたものでも、木材パ
ルプから合成されたものでも、あるいは両者の混合され
たものであってもよい。混合の割合を変えることにより
流延後剥ぎ取り時の負荷を軽減できフィルムの面状を良
化するからである。

【００２２】本発明に用いられる、光学的に負の一軸性
でその光軸がフイルムの法線方向から５゜〜５０゜傾斜
している光学異方素子（Ｂ）は、光透過率が８０％以上
であると同時に、該光学異方素子の主屈折率をｎx' 、
ｎy' 、ｎz'、厚さをｄ' とすると、三軸の主屈折率の
関係が、ｎx'＝ｎy'＞ｎz'を満足し、ＲTHを｛（ｎx'＋
ｎy'）／２−ｎz'｝・ｄ' としたとき、３０ｎｍ≦ＲTH≦４００ｎｍ好ましくは、５０ｎｍ≦ＲTH≦２００ｎｍである。ただし、ｎx'、ｎy'の値は厳密に等しい必要は
なく、ほぼ等しければ十分である。具体的には、以下で
あれば実用上問題はない。｜ｎx'−ｎy'｜／｜ｎx'−ｎz'｜≦０．２また、光軸がフイルムの法線方向となす角については、
１０゜〜５０゜であることがさらに好ましい。本発明の
光学異方素子（Ｂ）を作成する方法としては、円盤状化
合物を斜めに配向させる方法、フイルムの両面に剪断力
をかけて歪を付与する方法、アゾベンゼン等の光により
異性化する化合物に偏光を照射する方法等があり、以下
にそれらについて説明する。

【００２３】まず、光学異方素子（Ｂ）として、円盤状
化合物を斜めに配向させる方法に付いて説明する。本発
明の円盤状化合物とは、例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ
らの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１頁
（１９８１年）に記載されているベンゼン誘導体や、
Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．
９６巻、７０頁（１９８４年）に記載されたシクロヘキ
サン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研究報告、Ｊ．Ｃ
ｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．１７９４頁（１９８５年）、
Ｊ．Ｚｈａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．１１６巻、２６５５頁（１９９４年）に記載され
ているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサ
イクル等が挙げられ、一般にこれらを分子中心の母核と
し、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイル
オキシ基等がその直鎖として放射状に置換された構造で
あり、液晶性を示し、一般にディスコティック液晶と呼
ばれるものが含まれる。ただし、分子自身が負の一軸性
を有し、一定の配向を付与できるものであれば、上記記
載に限定されるものではない。また、本発明において、
円盤状化合物から形成した層とは、最終的にできた層が
前記化合物である必要はなく、例えば、前記低分子ディ
スコティック液晶が熱、光等で反応する基を有してお
り、結果的に熱、光等で反応により重合または架橋し、
高分子量化して液晶性を失ったものも含まれるものとす
る。

【００２４】本発明における円盤状化合物とは、下記に
列挙するようなディスコティック液晶の他に、ディスコ
ティック液晶間の反応やディスコティック液晶と他の低
分子化合物、またはポリマーとの反応によりもはや液晶
性を示さなくなったディスコティック液晶の反応生成物
なども含まれ、基本的には分子自身が光学的に負の一軸
性を有する化合物であれば差し支えない。

【００２５】

【化１】

【００２６】

【化２】

【００２７】

【化３】

【００２８】

【化４】

【００２９】上記円盤状化合物に代表されるディスコテ
ィック液晶は、透明支持体上に設けた有機配向膜をラビ
ング処理した後塗布、あるいは無機配向膜上に塗布し、
一旦等方相に加熱して液晶相で一定時間保つことで斜め
に配向させることができる。

【００３０】上記の有機配向膜素材としては、ポリイミ
ド、ポリスチレン誘導体、ゼラチン、ポリビニルアルコ
ール等が挙げられる。これらは全てラビング処理を施す
ことにより、ディスコティック液晶を斜めに配向させる
ことができる。中でもアルキル変性のポリビニルアルコ
ールは特に好ましく、ディスコティック液晶を均一に配
向させる能力に優れている。これは配向膜表面のアルキ
ル鎖とディスコティック液晶のアルキル側鎖との強い相
互作用のためと推測している。上記アルキル変性ポリビ
ニルアルコールは、下記に列記するような末端にアルキ
ル基を有するものであり、ケン化度８０％以上、重合度
２００以上が好ましい。また、市販品として、ＭＰ１０
３、ＭＰ２０３、Ｒ１１３０（クラレ）等が入手でき
る。

【００３１】また、ＬＣＤの液晶配向膜として広く用い
られているポリイミド膜も有機配向膜として好ましく、
これはポリアミック酸（例えば、ＬＱ／ＬＸシリーズ
（日立化成）、ＳＥシリーズ（日産化学）等）を基板面
に塗布し１００〜３００℃で、０．５〜１時間焼成後ラ
ビングすることにより得られる。

【００３２】

【化５】

【００３３】また、前記ラビング処理とは、ＬＣＤの液
晶配向処理工程として広く普及しているものと同一手法
で、配向膜の表面を紙、ガーゼ、フェルト、ラバー、あ
るいはナイロン、ポリエステル繊維等を用いて一定方向
に擦ることにより配向を得る方法である。一般には長さ
と太さが均一な繊維を平均的に植毛した布等を用いて数
回程度ラビングを行う。

【００３４】また、無機斜方蒸着膜の蒸着物質としては
ＳｉＯを代表としＴｉＯ₂、ＭｇＦ₂、ＺｎＯ₂等の金
属酸化物やフッ化物、Ａｕ、Ａｌ等の金属が挙げられ
る。なお、金属酸化物は高誘電率のものであれば斜方蒸
着物質として用いることができ、上記に限定されるもの
ではない。蒸着膜の形成には基板固定型の方法とフイル
ムへの連続蒸着型の方法の両者が使え、蒸着物質として
ＳｉＯを例にとると蒸着角度αが約６５゜〜８８゜にお
いて、ディスコティック液晶はその光学軸が蒸着粒子カ
ラムの方向とおおよそ直交する方向に均一に配向する。

【００３５】上記配向膜は、その上に塗設されたディス
コティック液晶分子の配向方向を決める作用がある。た
だし、ディスコティック液晶の配向は配向膜に依存する
ため、その組み合わせを最適化する必要がある。次に、
均一配向をしたディスコティック液晶分子はフイルムの
法線とある角度をもって配向するが、傾斜角は配向膜の
種類によってはあまり変化せず、ディスコティック液晶
分子固有の値をとることが多い。また、ディスコティッ
ク液晶を２種以上、あるいはディスコティック液晶に似
た化合物を混合するとその混合比によりある範囲内で傾
斜角を調製できる。従って、斜め配向の傾斜角制御には
ディスコティック液晶を選択する、あるいは混合する等
の方法がより有効である。

【００３６】本発明における光学異方素子（Ｂ）は、そ
の製造工程において均一な斜め配向を得るための工程を
必要とする。具体的には、ラビング処理した有機配向
膜、あるいは無機配向膜の形成された基板にディスコテ
ィック液晶を塗布し、その後液晶相、より好ましくはデ
ィスコティックネマティック相形成温度まで昇温するこ
とである。これにより、該液晶は斜め配向をし、その後
の冷却により配向を保ったまま、常温では固体状態をと
る。また、ディスコティックネマティック液晶相形成温
度はディスコティック液晶に固有のものであるが、異な
るものを２種以上混合することにより、任意に調製する
ことができる。本発明に用いるディスコティック液晶の
ディスコティックネマティック液晶相／固相転移温度と
しては、好ましくは７０℃〜３００℃、特に好ましくは
７０℃〜１５０℃である。

【００３７】基板上に塗設された円盤状化合物を斜めに
配向させる上記以外の方法として、磁場配向や電場配向
がある。この方法においては、円盤状化合物を支持体上
に塗設後、所望の角度に磁場、電場等を利用して円盤状
化合物を斜めに配向させることができる。

【００３８】このようにして得られる円盤状化合物の斜
め配向を、高温高湿条件下でも維持するためには、あら
かじめ円盤状化合物に重合性不飽和基、エポキシ基、水
酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を持たせ、
熱または光重合開始剤による重合性不飽和基のラジカル
重合、あるいは光酸発生によるエポキシ基の開環重合、
多価イソシアナート、多価エポキシ化合物による架橋反
応等によって円盤状化合物自身を架橋することが好まし
い。この場合、同様の官能基を有する別の化合物を含有
させてもかまわない。

【００３９】また、本発明における光学異方素子（Ｂ）
は、少なくとも透明フイルムの両面に図４に示すような
装置で剪断力を加える工程を経ることによって得られ
る。具体的には、周速が異なる２つのロール間に熱可塑
性樹脂からなり、光透過性を有するフイルムを挟み込ん
で、該フイルムに剪断力を付与することによって効率的
に得られる。ここで使用される熱可塑性樹脂としては、
光の透過率が７０％、より好ましくは８５％であれば全
く問題がなく、特に他の制約はない。具体的には、ポリ
カーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ
フェニレンオキシド、ポリアリルスルホン、ポリビニル
アルコール、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィ
ン、二元系または三元系各種重合体、グラフト共重合
体、ブレンド物等が好適に利用される。

【００４０】本発明における光異性化物質とは、光によ
り立体異性化または構造異性化を起こすものであり、好
ましくは、さらに別の波長の光または熱によってその逆
異性化を起こすものである。これらの化合物としては、
一般的に構造変化と共に可視域での色調変化を伴うもの
で、フォトクロミック化合物としてよく知られているも
のが多い。具体的には、アゾベンゼン化合物、ベンザル
ドキシム化合物、アゾメチン化合物、フルギド化合物、
ジアリールエテン化合物、ケイ皮酸系化合物、レチナー
ル化合物、ヘミチオインジゴ化合物等が挙げられる。な
お、代表的な化合物を化６、化７に示す。

【００４１】

【化６】

【００４２】

【化７】

【００４３】

【化８】

【００４４】また、少なくとも２つの層から形成され、
その１つの層（α）が正の一軸性を有し、その光軸が面
の法線方向から傾斜したものであって、もう１つの層
（β）が厚さ方向の屈折率が最小であると共に最大主屈
折率の方向が面内にあり、前記（α）の光軸の方向と前
記（β）の最大主屈折率の方向とが直交していることを
特徴とする光学異方素子とは、具体的には次のような態
様によって実現できる。例えば、前記層（α）は透明フ
イルム（支持体）上に配向膜を塗布しラビングしたもの
の上にネマティック液晶を塗布することによって得ら
れ、もう１つの層（β）は、固有複屈折が正の一軸延伸
フイルム等によって得られる。従って、層（β）として
一軸延伸フイルムを使用し、その上に層（Ａ）を形成す
ることによって得ることもできる。

【００４５】本発明で定義される光学異方素子（Ｃ）
は、見かけ上３本の主屈折率で光学特性を定義できない
ものであるが、該光学異方素子を多数の薄層の積層体と
見なしたとき、該薄層が近似的に光学的に一軸性の特性
を有するものであり、本発明の目的では負の一軸性であ
ることが好ましい。また、本発明で定義される光学的チ
ルト角とは、近似的に一軸性と見なされる該薄層の光軸
と液晶セルの基板面に対する法線との為す角度を意味す
る。

【００４６】また、光学的チルト角が連続的に変化する
光学異方素子（Ｃ）として前記の円盤状化合物を用いる
ことにより実現できる。ただし、該円盤状化合物の光学
チルト角を厚さ方向で連続的に変化させるためには、以
下の処理が必要になる。一般に、ネマティック液晶を用
いた液晶セルの場合、該液晶の両側をラビング処理した
配向膜で挟むと液晶分子の光軸が一定の方向へ配向す
る。すなわち、液晶層の両側にある配向膜の配向規制力
により液晶分子は厚さ方向で均一な配向をしている。従
って、該配向膜の配向規制力を両側でアンバランスにす
ることにより、厚さ方向で連続的に分子の配向を変化さ
せることができる。この考え方は、ディスコティック液
晶についても応用することができる。具体的には、ラビ
ング処理した有機配向膜または無機配向膜の形成された
基板にディスコティック液晶を塗布し、該液晶層の片側
を開放系（空気層）のまま液晶相、より好ましくはディ
スコティック相形成温度まで昇温することである。

【００４７】これにより該液晶相は厚さ方向で連続的に
変化した斜め配向をし、その後の冷却により配向を保っ
たまま、常温では固体状態をとる。この場合、配向膜近
傍でのチルト角は、ディスコティック液晶素材、配向膜
素材、ラビング等でコントロールすることができ、その
チルト角は０゜〜８５゜が好ましく、さらに好ましくは
０゜〜５０゜である。また、空気層近傍のチルト角は、
ディスコティック液晶素材、可塑剤、バインダー、界面
活性剤等で厚さ方向の配向変化の度合いをコントロール
することができる。

【００４８】可塑剤としては、使用するディスコティッ
ク液晶と相溶するものであれば特に制限はない。ただ
し、耐熱性付与の観点から反応性の置換基を有すること
が好ましい。ディスコティック液晶に対する添加量は、
重量比で０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ましい。バイン
ダーとしては、使用するディスコティック液晶の配向性
を著しく阻害するものでなければ特に制限はないが、セ
ルロースアセテートブチレート等のセルロース系高分子
誘導体が好ましい。

【００４９】ディスコティックネマティック液晶相形成
温度はディスコティック液晶に固有のものであるが、異
なるものを２種以上混合すること、前記可塑剤を混合す
ることにより任意に調整することができる。本発明によ
るディスコティック液晶のディスコティックネマティッ
ク液晶相／固相転移温度としては、７０℃〜３００℃が
好ましく、７０℃〜１７０℃がさらに好ましい。

【００５０】また、本発明の光学的チルト角が連続的変
化する光学異方素子（Ｃ）は、少なくともホメオトロピ
ック配向性液晶性高分子とホモジニアス配向性高分子か
らなる液晶性高分子組成物であって、液晶転移温度以下
ではガラス状態となる液晶性高分子、すなわち、液晶転
移以上の温度ではネマチック相もしくはカイラルネマチ
ック相をもち、液晶転移温度以下の温度ではガラス状態
になるものを用いることにより実現できる。これらの液
晶高分子組成物を一旦液晶温度においてポリマー分子を
配向させ、次いで冷却することによりその液晶状態を固
定化する。液晶転移温度以下の温度でガラス状態をとる
のが好ましいのは、結晶相を有する液晶高分子組成物を
使用すると一度得られた配向状態が破壊してしまうおそ
れがあるためである。

【００５１】このようにして得られる液晶性高分子組成
物は基板上に配向させた場合、従来のホメオトロピック
配向でもホモジニアス配向でもなく、その中間的な配向
性を実現できる。すなわち、組成物を構成するポリマー
の長軸が、基板面にもかつ基板法線方向とも異なるよう
に配向させることができる。さらに、ポリマー中に光学
活性単位を導入するか、もしくは組成物中に光学活性物
質を共存させることにより、チルト配向しつつねじれ構
造（ラセン構造）を有する構造を実現できる。また、本
発明の組成物は液晶相より低温部にガラス相を有するた
め、液晶状態をガラス固定化した透明な材料とすること
ができる。チルト角としては、０゜〜８５゜が好まし
く、０゜〜５０゜がさらには好ましい。

【００５２】本発明の液晶高分子を具体的に述べる。ま
ず、ホメオトロピック配向性高分子とホモジニアス配向
性高分子に共通な特徴について述べる。用いられる液晶
性ポリマーの種類は特に限定されず、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等の
主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアリレート、ポリメ
タクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン等の側
鎖型液晶ポリマー等を例示することができる。なかで
も、合成の容易さ、配向性、ガラス転移等の面からポリ
エステルが好ましい。かかるポリエステルの構成単位と
しては、特に限定されないが、好適な例としては、
（ａ）ジカルボン酸より誘導される単位（以下、ジカル
ボン酸単位という。）、（ｂ）ジオール類より誘導され
る単位（以下、ジオール単位という。）、（ｃ）１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
酸単位という）等が挙げられる。構成単位としては不斉
炭素をもつ化合物（光学活性なもの、またはラセミ体）
から誘導される単位も用いることができ、光学活性な単
位を含むポリマーのほとんどは液晶相としてカイラルネ
マチック相（ねじれネマチック相、コレステリック相）
を示すことになる。一方、光学活性単位を含まないもの
は液晶相としてネマチック相を示す。ポリエステル構造
としては、（ａ）＋（ｂ）型、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）
型、（ｃ）単独型がある。

【００５３】（ａ）のジカルボン酸単位としては、例え
ば、

【００５４】

【化９】

【００５５】（Ｘは水素、塩素、臭素等のハロゲン、炭
素数１〜４のアルキル基（例えば、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチ
ル基等が挙げられる）もしくはアルコキシ基（例えば、
メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等
が挙げられる）またはフェニル基を示す。ｋは０〜２で
ある、以下同様）、

【００５６】

【化１０】

【００５７】

【化１１】

【００５８】（＊印は光学活性炭素を示す。以下同様）

【００５９】

【化１２】

【００６０】等が挙げられる。

【００６１】（ｂ）のジオール単位としては、例えば

【００６２】

【化１３】

【００６３】

【化１４】

【００６４】等が挙げられる。

【００６５】（ｃ）のオキシカルボン酸単位としては、
例えば

【００６６】

【化１５】

【００６７】等が挙げられる。

【００６８】次にホメオトロピック配向性のポリマーと
ホモジニアス配向性のポリマーの代表的なものを例示す
る。

【００６９】ホメオトロピック配向性のポリマーとそれ
以外のホモジニアス配向性を持つポリマーとしては、代
表的には前記ポリエステル系ポリマーにおいて、前記構
成単位の一部の置換構成単位もしくは追加の構成単位と
して、置換基もしくは置換基の一部として炭素数３以
上、好ましくは３〜１２のアルキル基を有する芳香族単
位を含むポリエステルが挙げられる。

【００７０】かかる構成単位のうち、置換基もしくは置
換基の一部として炭素数３以上のアルキル基を持つ芳香
族単位としては、例えば、

【００７１】

【化１６】

【００７２】（Ｒは炭素数３〜１２のアルキル基）等が
挙げられる。また、フッ素または含フッ素置換基を有す
る芳香族単位としては、

【００７３】

【化１７】

【００７４】等が挙げられる。

【００７５】また、本発明の液晶性高分子組成物の配向
構造を固定するためには、液晶相より低温部で結晶化を
起こさずガラス状態をとるものを用いるのが好ましい。
組成物の液晶構造を固定する場合、一旦液晶温度におい
てポリマー分子を配向させ、次いで固定化のための冷却
を行うが、結晶相を有する組成物を使用した場合、一度
得られた配向状態が破壊してしまうおそれがあるからで
ある。例えば、前記例示で示したポリエステル系ポリマ
ーの場合、結晶化を抑える構成単位としては、オルソ置
換芳香族単位が好ましく用いられ、かかる単位を有する
ポリエステル系ポリマーが好適に挙げられる。ここでい
うオルソ置換芳香族単位とは、主鎖をなす結合を互いに
オルソ単位とする構造単位を意味する。組成物が液晶相
により低温部で結晶化を起こさずにガラス状態をとるた
めには、組成物を形成するホメオトロピック配向性のポ
リマーもしくはホモジニアス配向性のポリマーの少なく
とも一方がこれらの構造単位を含有することが好まし
い。これらのオルソ置換芳香族単位としては、具体的に
は次に示すようなカテコール単位、サリチル酸単位、フ
タル酸単位およびこれらの基のベンゼン環に置換基を有
するもの等が挙げられ、例えば、

【００７６】

【化１８】

【００７７】本発明の液晶組成物を構成するホメオトロ
ピック配向性ポリマーとホモジニアス配向性ポリマーに
ついて、好適なポリエステルとしては次のようなポリマ
ーを具体的に例示することができる。

【００７８】まず、ホメオトロピック配向性のポリマー
としては、

【００７９】

【化１９】

【００８０】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝１００／０〜２０／８０、
好ましくは９５／５〜３０／７０である）

【００８１】

【化２０】

【００８２】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝９８／２〜２０／８０、好
ましくは９５／５〜３０／７０である）

【００８３】

【化２１】

【００８４】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは単位に組成割合（モル）を示すも
のであり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝９８／２〜２０／８
０、好ましくは９５／５〜３０／７０、ｌ／ｎ＝９８／
２〜２０／８０、好ましくは９５／５〜３０／７０であ
る）

【００８５】

【化２２】

【００８６】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝９８／２〜２０／８０、好
ましくは９５／５〜３０／７０である）

【００８７】

【化２３】

【００８８】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝９８／２〜２０／８０、好
ましくは９５／５〜３０／７０であり、ｎは２〜１２の
整数である）

【００８９】

【化２４】

【００９０】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝９８／２〜２０／８０、好
ましくは９５／５〜３０／７０である）

【００９１】

【化２５】

【００９２】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは単位に組成割合（モル）を示すも
のであり、ｋ＋１＝ｌ＋ｍ、ｋ／ｌ＝１００／０〜０／
１００、好ましくは９５／５〜５／９５、ｍ／ｎ＝９８
／２〜２０／８０、好ましくは９５／５〜３０／７０で
ある）

【００９３】

【化２６】

【００９４】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝１００／０〜０／１００、
好ましくは９８／２〜２／９８である、ｎは２〜１２の
整数である）

【００９５】等が挙げられる。もちろん、これらの式に
おいて、各構造単位ｋ、ｌ、ｍ等の組成割合は、単にモ
ル比を示すものであり、ブロック状単位を示すものでは
ない。

【００９６】また、ホモジニアス配向性のポリマーとし
ては、例えば、

【００９７】

【化２７】

【００９８】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５である）

【００９９】

【化２８】

【０１００】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５である）

【０１０１】

【化２９】

【０１０２】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５である）

【０１０３】

【化３０】

【０１０４】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは単位に組成割合（モル）を示すも
のであり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８
０、好ましくは７５／２５〜２５／７５、ｌ／ｎ＝８０
／２０〜２０／８０、好ましくは７５／２５〜２５／７
５である）

【０１０５】

【化３１】

【０１０６】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは単位に組成割合（モル）を示すも
のであり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８
０、好ましくは７５／２５〜２５／７５、ｌ／ｎ＝８０
／２０〜２０／８０、好ましくは７５／２５〜２５／７
５である）

【０１０７】

【化３２】

【０１０８】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５である）

【０１０９】

【化３３】

【０１１０】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５である）

【０１１１】

【化３４】

【０１１２】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＋ｌ＝ｍ＋ｎ、ｋ／ｌ＝８０／２０〜２０／８
０、好ましくは７５／２５〜２５／７５、ｍ／ｎ＝８０
／２０〜２０／８０、好ましくは７５／２５〜２５／７
５であり、ｐは２〜１２である）

【０１１３】

【化３５】

【０１１４】の構造単位から構成されるポリマー（式
中、ｋ、ｌ、ｍは単位に組成割合（モル）を示すもので
あり、ｋ＋ｌ＝ｍ、ｋ／ｌ＝８０／２０〜２０／８０、
好ましくは７５／２５〜２５／７５、ｐは２〜１２であ
る）

【０１１５】等が挙げられる。

【０１１６】これらの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（６０／４
０（重量比））混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度
が通常０．０５〜３．０が好ましく、さらに好ましくは
０．０７〜２．０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より大きい場合は液晶形成時
の粘度が高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の
増加等問題点が生じる。

【０１１７】これらの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。溶融重合法で合成
する場合、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等の金属塩を使用す
ることもできる。また、溶液重合法を用いる場合は、所
定量のジカルボン酸クロライドとジオールを溶媒に溶解
し、ピリジン等の酸受容体の存在下に加熱することによ
り、容易に目的のポリエステルを得ることができる。

【０１１８】本発明の液晶性高分子組成物は、前述の通
り、少なくとも上記のホメオトロピック配向性のポリマ
ーとホモジニアス配向性のポリマーとを含むことが大き
な特徴であるが、組成物の配向構造にねじれを与えるた
めにさらに光学活性な物質を添加することができる。こ
の場合、前述したように、ホメオトロピック配向性のポ
リマーおよび／またはホモジニアス配向性のポリマーの
骨格中に光学活性な単位を含む場合も同様に、組成物は
液晶相として通常カイラルネマティック相をとる。

【０１１９】かかる添加物として光学活性物質は光学活
性を有する化合物であれば低分子化合物、高分子化合物
のいずれでも使用できるが、ベースとなる液晶性ポリマ
ーとの相溶性の観点から光学活性な液晶性化合物である
ことが好ましく、具体的には次のような化合物を例示す
ることができる。

【０１２０】

【化３６】

【０１２１】

【化３７】

【０１２２】のコレステロール誘導体等である。

【０１２３】また、かかる光学活性物質として、他に光
学活性なポリマーを挙げることができる。分子内に光学
活性な基を有するポリマーであればいずれでも使用する
ことができるが、ベースポリマーとの相溶性の観点から
液晶性ポリマーであることが望ましい。例えば、光学活
性のポリアリレート、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、ポリペプチド、ポリカ
ーボネート、あるいはポリペプチド、セルロース等を挙
げることができる。なかでもベースとなるネマティック
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。

【０１２４】

【化３８】

【０１２５】

【化３９】

【０１２６】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１２７】

【化４０】

【０１２８】（ｎ＝２〜１２）の構造単位から構成され
るポリマー、

【０１２９】

【化４１】

【０１３０】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１３１】

【化４２】

【０１３２】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１３３】

【化４３】

【０１３４】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１３５】

【化４４】

【０１３６】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１３７】

【化４５】

【０１３８】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１３９】

【化４６】

【０１４０】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１４１】

【化４７】

【０１４２】の構造単位から構成されるポリマー、

【０１４３】

【化４８】

【０１４４】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％〜８０モル％であり、好ましくは５モル％
〜６０モル％が望ましい。

【０１４５】これらのポリマーの分子量は、例えば、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０．５５〜５．０の範囲が好ましい。対数粘度
が５．０を越える場合は粘度が高すぎて結果的に配向性
の低下を招くので好ましくない場合があり、また、０．
０５未満の場合は組成のコントロールが難しくなり好ま
しくない場合がある。

【０１４６】本発明の組成物は、必須の成分であるホメ
オトロピック配向性ポリマーとホモジニアス配向性ポリ
マーを、あるいはかかる必須成分に任意の成分、例えば
光学活性な化合物を混合することによって得ることがで
きる。このときの条件は特に限定されることなく、公知
の方法により適宜選択されるものである。

【０１４７】ホメオトロピック配向性ポリマーとホモジ
ニアス配向性ポリマーの混合比は、ポリマーによりまた
目的に応じて異なり一概には言えないが、通常、重量比
で９９：１〜０．５：９９．５、より好ましくは９８：
２〜１：９９、さらに好ましくは９５：５〜２：９８で
ある。ホメオトロピック配向性ポリマーが０．５重量％
未満の場合は、組成物の性質がホモジニアス配向性ポリ
マー単独の時とほとんど変わらず、目的とする新規な配
向構造が得られないことがあり、またホモジニアス配向
性ポリマーが１重量％未満の時は同様に性質がホメオト
ロピック配向性ポリマー単独の時とほとんど変わらない
ものになってしまう場合がある。

【０１４８】また、光学活性物質を添加する場合、これ
が組成物中に占める割合は、通常５０重量％以下、好ま
しくは４０重量％以下、さらに好ましくは０．１〜３５
重量％が望ましい。

【０１４９】本発明の組成物は、光学活性物質を含ま
ず、かつ必須成分であるホメオトロピック配向性のポリ
マーおよびホモジニアス配向性のポリマーのいずれもが
光学活性な単位を含まないときはネマティック相をも
ち、０重量％を越える時はねじれネマチック相もしくは
カイラルネマチック相をもつことになるが、負の一軸性
で光学的チルト角が傾斜した本発明の態様のためにはカ
イラルネマチック相である事が好ましい。ただし、光学
活性物質が５０重量％を越える場合、組成物中で相分離
が起こり易い傾向がある。

【０１５０】

【実施例】以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

【０１５１】実施例１＜負の一軸性で光軸が法線方向にある光学異方素子の作
製＞酢酸置換度が２．２、プロピオン酸置換度が０．７
のセルロ−スエステル（以下ＣＡＰ），ＡＲＴＯＮＧ，
ゼオネックス、酢酸置換度２．８１のセルロ−ストリア
セテ−ト（ＣＴＡ）を各々１２．７重量部とり、塩化メ
チレン８７．３重量部にそれぞれ溶解し、金属バンド上
に流延し、乾燥した。また、必要に応じテンタ−延伸と
縦一軸延伸を行い、残留揮発分２．５％でＲTHの等しい
各種光学異方素子（Ａ）を作製した。＜ＲTHの測定＞まず、該光学異方素子にアクリル系感圧
粘着剤を転写し、厚さ１ｍｍの光学的に等方性の石英板
に貼り付け、エリプソメ−タ−（島津製作所製、ＡＥＰ
−１００）を用いて、正面及び法線から４０゜傾斜した
ときのレタ−デ−ション値及び平均屈折率から、屈折率
楕円体の３つの主屈折率を計算で求め、その値からＲTH
を計算で求めた。また、上記光学異方素子（Ａ）を貼っ
た石英板を８５℃１０００時間の条件で保った後、前記
同様にＲTHを測定した。結果を表１に示す。

【０１５２】

【表１】

【０１５３】＜光学異方素子の作製＞前記前記光学異方
素子（Ａ）であるＣＡＰフイルム上に、０．１μｍのゼ
ラチン薄膜を塗設し、その上に長鎖アルキル変性ポリビ
ニルアルコ−ル（ＭＰ２０３：商品名クラレ製）を塗
布し、４０℃温風にて乾燥させた後、ラビング処理を行
い配向膜を形成した。この配向膜上に、ディスコティッ
ク液晶ＴＥ−８のｍ＝６に光重合開始剤として１ｗｔ
％のミヒラ−ケトン＋ベンゾフェノン（重量比、１：
１）を加え、それらをメチルエチルケトンに溶解し、全
体として３０ｗｔ％溶液とし、バ−塗布を行い、１４５
℃まで昇温し、３分間保持し、６００ｍＷ／cm²の照度
で１秒間紫外線を照射し、円盤状化合物の層（光学異方
素子（Ｂ））を形成し、光学異方素子（Ａ）、（Ｂ）よ
りなる光学異方素子を作製した。ＣＴＡフイルム上に
も、同様に円盤上化合物の層を形成し、光学異方素子
（Ａ）、（Ｂ）よりなる光学異方素子を作製した。ま
た、円盤状化合物単独の光学特性を見積もるために、光
学的に等方性の石英板上に、同様の条件でディスコティ
ック液晶化合物を塗布し、紫外線照射を行った後、実施
例１と同様に屈折率楕円体を仮定し、エリプソメ−タ−
で正面レタ−デ−ション、４０゜及び−４０゜傾斜した
ときのレタ−デ−ションを測定し、光軸傾斜角及びＲTH
を計算で決定した。尚、円盤状化合物の光学特性は石英
板でもＣＡＰ上でもＣＴＡ上でも等しいため、石英板上
での特性を、ＣＡＰ，ＣＴＡの場合にも使用した。＜液晶表示装置への組み込み＞偏光子の両面をＲTHが６
５ｎｍのフイルムで保護した偏光子２枚の偏光素子の間
に、ネマチック液晶が９０゜の捻れ角で、かつ４．５μ
ｍのギャップサイズとなる様に挟み込まれた液晶セルを
有し、この偏光素子と液晶セルとの間に、前記光学異方
素子を、図５の構成で２枚組み込んだ液晶表示素子を作
製した。ただし、液晶セルの下側のラビング方向と、上
側の光学異方素子ｎZ'のフイルム面への投影方向、およ
び液晶セルの上側のラビング方向と、下側の光学異方素
子のｎZ'のフイルム面への投影方向とは一致させてあ
る。また、偏光素子の偏光軸は直交させてあり、ノ−マ
リ−ホワイトモ−ドのＴＮ型液晶表示装置とした。この
ＴＮ型液晶表示装置に５５ＨZ の矩形波の電圧を印加
し、正面方向および上／下及び左／右方向へ傾いた方向
からのコントラストを大塚電子製ＬＣＤ−５０００を用
いて測定し、正面コントラストおよびコントラストが１
０以上となる上／下、左／右の視野角を求めた。また、
上記ＴＮ型液晶表示素子を８５℃の環境に１０００時間
保持した後、同様の視野角特性を測定した。結果を表２
に示す。

【０１５４】

【表２】

【０１５５】実施例２＜光学異方素子の作製＞幅３０ｃｍ、厚さ５０μｍの無
配向ポリカ−ボネ−トフイルムを図４に示す２つのロー
ルに挟み、以下の条件にて、成型した。ロールＲ１及びＲ２の周速：１．００３ｍ／ｍｉｎ，
１．００ｍ／ｍｉｎロ−ルＲ１及びＲ２の温度：１３８℃ ロ−ル間に加わる力：３０００Ｋｇロ−ルＲ１及びＲ２の径：１５ｃｍまた、該成型フイルムを１６０℃の温度で幅方向に３．
５％延伸し、光学異方素子（Ｂ）を作製した。尚、光学
異方性素子（Ｂ）と実施例１のＣＡＰフイルム及びゼオ
ネックスフイルムを各々感圧接着剤で貼合し、光学異方
性素子（Ａ），（Ｂ）からなる光学異方性素子を２種類
作製した。＜液晶表示装置への組み込み＞実施例２と同様に、液晶
表示素子に光学異方素子を組み込み、視野角特性を測定
した。結果を表２に示す。

【０１５６】実施例３実施例１のＣＡＰフイルム上に、ディスコティック液晶
ＴＥ−８（ｍ＝４）１．６ｇ，フェノ−ルＥＯ変性
（ｎ＝１）アクリレ−ト（Ｍ１０１東亜合成）０．４
ｇ，セルロ−スアセテ−トブチレ−ト（ＣＡＢ５３１−
１イ−ストマンケミカル）０．０５ｇ、イルガキュア
−９０７０．０１ｇを３．６５ｇのメチルエチルケト
ンに溶解した塗布液を、ワイヤバ−（＃４バ−使用）で
塗布し、金属の枠に貼り付けて１２０℃の恒温槽中で３
分間加熱し、ディスコティック液晶を配向させた後、６
００ｍｗ／cm²の照度で１秒間照射し、円盤状化合物を
含む層を形成し、光学異方性素子（Ａ）、（Ｃ）からな
る光学異方素子を作製した。ＡＲＴＯＮＧフイルム上に
も、同様に円盤状化合物の層を形成し、光学異方素子
（Ａ）、（Ｃ）よりなる光学異方素子を作製した。ま
た、円盤状化合物単独の光学特性を見積もるために、光
学的に等方性の石英板上に、同様の条件でディスコティ
ック液晶化合物を塗布し、紫外線照射を行った。このよ
うにして得られた光学異方素子（Ｂ）のレタ−デ−ショ
ンを、ラビング軸を含み位相差板面に垂直な面におい
て、ラビング軸を起点に４０゜から１４０゜までを５゜
刻みで、島津製作所製エリプソメ−タ−（ＡＥＰ−１０
０）を用いて測定したところ、レタ−デ−ションが０と
なる方向が存在しなかった。また、レタ−デ−ションが
最小となる方向はフイルム法線方向でも面方向でもなか
った。また、光学異方素子（Ｃ）を薄層の積層と仮定し
たとき、一枚の薄層では光学的に負の一軸性になるもの
とし、光軸の傾斜角が厚み方向で変化するという仮定で
シミュレ−トした結果、円盤状化合物の層の光学的チル
ト角は２０゜から５０゜まで連続的に変化しており、該
薄層のＲTHの積算値は７０ｎｍであることがわかった。
円盤状化合物の特性はＣＡＰ上でもＡＲＴＯＮＧ上でも
等しいため、石英板上での特性を、ＣＡＰ、ＡＲＴＯＮ
Ｇの場合にも使用した。＜液晶表示装置への組み込み＞上記光学異方性素子を実
施例２と同様の条件で液晶表示素子に組み込み、視野角
特性を測定した。結果を表２に示す。

【０１５７】

【発明の効果】本発明によれば、視野角特性を著しく改
善すると共にその視野角特性が高温下で長時間保存した
後でも変化しないＴＮ型液晶表示装置を提供できる。ま
た、本発明をＴＦＴのみならず、ＭＩＭなどの３端子素
子、ＴＦＤなどの２端子素子を用いたアクティブマトリ
ックス液晶表示素子に応用しても優れた効果が得られる
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶セルに自然光が垂直に入射した場合の光の
偏光状態を示した図である。

【図２】液晶セルに自然光が斜めに入射した場合の光の
偏光状態を示した図である。

【図３】液晶セルの電圧印加時における液晶分子の配列
状態および近似化した配列状態を示した図である。

【図４】異周速ロ−ラ−で、フイルム両面にせん断力を
付加する工程の図である。

【図５】実施例で、視野角特性を測定したときの偏光板
の偏光軸、液晶セルのラビング方向、光学異方素子の位
置を示した図である。

【符号の説明】

ＴＮＣ：ＴＮ型液晶セルＡ，Ｂ：偏光板ＰＡ，ＰＢ：偏光軸ＬO ：自然光Ｌ1 ：直線偏光Ｌ2 ：液晶セルを通過した後の変調光ＬＣ：ＴＮ型液晶セルに十分に電圧を印加したときの液
晶分子の配列状態ＲＦ1 ，ＲＦ2 ：光学異方素子ＢＬ：バックライト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の電極基板間にツイストネマティッ
ク液晶を挟持してなる液晶セルと、その両端に配置され
た２枚の偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子
の間に、１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性で
あると共に光軸が面に対して法線方向にある光学異方素
子（Ａ）と、少なくとも１枚の円盤状化合物を含む層か
ら形成される光学異方素子（Ｂ）を備えた液晶表示素子
であって、前記光学異方素子（Ａ）が酢酸基及びプロピ
オン酸基を有する脂肪酸セルロースエステルであること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】２枚の電極基板間にツイストネマティッ
ク液晶を挟持してなる液晶セルと、その両端に配置され
た２枚の偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子
の間に、１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性で
あると共に光軸が面に対して法線方向にある光学異方素
子（Ａ）と、少なくとも１枚の光学的に負の一軸性であ
ると共に光軸が面に対する法線方向から５゜〜５０゜傾
斜した光学異方素子（Ｃ）を備えた液晶表示素子であっ
て、前記光学異方素子（Ａ）が酢酸基及びプロピオン酸
基を有する脂肪酸セルロースエステルであることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項３】光学異方素子（Ｃ）が、円盤状化合物を
含む光学異方素子であることを特徴とする請求項２記載
の液晶表示装置。
【請求項４】光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも透明
フイルムの両面に剪断力を加えることによってひずみを
与える工程を通して得られたものであることを特徴とす
る請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも一種
の光異性化物質を含むことを特徴とする請求項２記載の
液晶表示装置。
【請求項６】光学異方素子（Ｃ）が、少なくとも２つ
の層から形成され、その１つの層（α）が正の一軸性を
有し、その光軸が面の法線方向から傾斜したものであっ
て、もう１つの層（β）が厚さ方向の屈折率が最小であ
ると共に最大主屈折率の方向が面内にあり、前記（α）
の光軸の方向と前記（β）の最大主屈折率の方向とが直
交していることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装
置。
【請求項７】２枚の電極基板間にツイストネマティッ
ク液晶を挟持してなる液晶セルと、その両端に配置され
た２枚の偏光素子を有し、前記液晶セルと前記偏光素子
の間に、１枚もしくは２枚以上の光学的に負の一軸性で
あると共に光軸が面に対して法線方向にある光学異方素
子（Ａ）と少なくとも１枚の光学的チルト角が連続的に
変化する光学異方素子（Ｄ）を備えた液晶表示装置であ
って、前記光学異方素子（Ａ）の少なくとも１つが、酢
酸基及びプロピオン酸基を有する混合脂肪酸セルロース
エステルであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】光学異方素子（Ｄ）が、円盤状化合物を
含む光学異方素子であることを特徴とする請求項７記載
の液晶表示装置。
【請求項９】光学異方素子（Ｄ）が、液晶転移温度以
下ではガラス状態となる液晶性高分子であることを特徴
とする請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項１０】前記酢酸基及びプロピオン酸基を有す
る混合脂肪酸セルロースエステルが、酢酸置換度２．０
〜２．７で、且つプロピオン酸置換度が０．１〜０．９
である混合脂肪酸セルロースエステルであることを特徴
とする請求項１乃至９記載の液晶表示装置。
【請求項１１】前記酢酸基及びプロピオン酸基を有す
る混合脂肪酸セルロースエステルから形成される光学異
方素子の面内の主屈折率をｎx 、ｎy とし、厚さ方向の
主屈折率をｎz としたときの｛（ｎx ＋ｎy ）／２−ｎ
z ｝・ｄで示されるレターデーション値ＲTHが２０〜１
５０ｎｍであると共に、偏光素子の液晶セル側に保護フ
ィルムを有し、保護フィルムが光学的に負の一軸性で光
軸が法線方向にあり、前記光学異方素子と保護フィルム
のＲTHの合計値が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特
徴とする請求項１乃至９記載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記酢酸基及びプロピオン酸基を有す
る混合脂肪酸セルロースエステルの（ｎx −ｎy ）・ｄ
で示される正面レターデーション値Ｒｅが０〜４０ｎｍ
であることを特徴とする請求項１乃至９記載の液晶表示
装置。