JPH1010318A

JPH1010318A - 光学異方体および液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1010318A
Application number: JP8164382A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Morikawa; 通孝森川; Toshihiro Onishi; 敏博大西
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な方法で所望の配向構造が得られる、優れ
た光学補償性能を有する光学異方体フィルムおよびこれ
を用いた視野角特性の優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】表面に畝状の凹凸を有する基材と光学異方
性化合物を含む層とを有する光学異方体において、該畝
状の凹凸は、凹部の谷線２と凸部の稜線１がほぼ平行か
つ周期的に形成されてなり、その周期の平均値が２００
μｍ以下０．５μｍ以上であり、該畝状の凹凸の谷線２
と凸部の稜線１の高低差の平均値が畝状の凹凸の周期の
平均値の５倍以下０．３倍以上であり、かつ凸部の稜線
１に垂直な面で切った場合に該畝状の凹凸の断面の形状
は直線および／または曲線の組み合わせで結ばれた形状
であり、稜線１とその両側の谷線２との距離が基材面に
投影された場合に片方の投影線が他方の投影線の２倍以
上であり、該畝状の凹凸を有する基材上に直接ないしは
１層以上の中間層を介して光学異方性化合物層が形成さ
れてなる光学異方体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ツイストネマチッ
ク（以下、ＴＮと記すことがある。）型液晶表示素子や
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記すことがある。）
型液晶表示素子やスーパーツイストネマチック（以下、
ＳＴＮと記すことがある。）型液晶表示素子などに用い
られる光学異方体フィルムおよび該光学異方体フィルム
を用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＮ型、ＳＴＮ型またはＴＦＴ−ＴＮ型
液晶表示素子は、軽い、薄い、安価である等の長所を持
つため、広く平面ディスプレイとして利用されている。
しかし、他の発光型平面ディスプレイやブラウン管など
に比べると視野角が狭いために利用の拡大に限界があっ
た。液晶表示装置の液晶セル中で電圧を印加していない
状態では、液晶分子はねじれ配向しており、電圧を印加
すると基板界面では傾斜配向し、セル内部になるほど液
晶分子は垂直に配向すると言われている。ＳＴＮ型液晶
表示装置では、液晶セルが示す複屈折を打ち消すため
に、一軸配向性を有する高分子フィルムなどが一般に共
に用いられている。しかし、液晶分子の一部が基板に垂
直であり、残部が基板に対して傾斜していることに由来
する複屈折性は、ＳＴＮ型も含めすべてのツイスト型液
晶表示装置で視野角を狭くする原因となっている。これ
らの短所は、ＳＴＮ型では垂直方向にも光学異方性を有
する光学異方体を用いることや、ＴＮ型では面内と垂直
方向で光学異方性を変化させることによりかなり改良さ
れている。しかし、駆動状態の液晶セル内の液晶分子
は、垂直に配向した状態以外に、傾斜配向した成分を有
することが知られているため、基板法線に対して平行ま
たは垂直に分子軸を持った補償フィルムでは、斜め方向
から見た場合に関して液晶の屈折率異方性を完全に補償
できないため、視野角特性についてはいまだ満足できる
レベルに達していない。

【０００３】この傾斜した液晶の複屈折を補償するため
に、光学軸がフィルム面から傾斜した光学異方体を用い
て、液晶表示装置の視野角特性を改良することが試みら
れた。例えば、特開平３−２７６１２３号公報には、液
晶セル中に液晶分子または主鎖型の高分子液晶を傾斜配
向させ、最大屈折率方向が基板から傾斜した複屈折層が
例示されている。また、特開平３−２７６１２４号公報
には、液晶セルの両面に斜方蒸着を施し、液晶分子の長
軸方向が厚み方向に分布を持つ複屈折層が例示されてい
る。また、特開平４−３４６３１２号広報には、ねじれ
回転数の低いコレステリック液晶を用いて傾斜配向成分
を補償し、ＴＦＴ型およびＳＴＮ型液晶表示素子の視野
角特性を改良したことが例示されている。また、特開平
５−１５７９１３号公報には、高分子フィルムの延伸方
法を工夫してフィルム面内から傾斜した光学軸を持た
せ、ＳＴＮ型液晶表示素子の視野角特性を改良したこと
が例示されている。また、特開平６−７５１１６号公報
には、光学軸がフィルム法線方向から傾斜した高分子フ
ィルムを用いて液晶表示装置の視野角特性を改善したこ
とが例示されている。また、特開平６−２５０１６６号
公報には、コレステリック液晶の入った液晶セルに電場
を印加することにより、コレステリック液晶を傾斜配向
させた液晶素子を用いて、液晶表示装置の視野角特性を
改善したことが例示されている。

【０００４】次に、Society for Information Display
International Symposium Digest of Technical Papers
（１９９３）第２７７頁には、光学軸がフィルム法線方
向から傾斜した光学異方体２つとフィルム面内に光学軸
を有する光学異方体とを使うことによって、ＴＮ型液晶
表示装置の視野角特性を原理的に向上させることが可能
であることが報告されている。

【０００５】液晶分子の配向を制御する方法について
は、表示用セル中での液晶分子の配向が表示品質に大き
く影響するために多くの試みが報告されており、低分子
液晶の場合は配向膜を使って配向を制御する方法が一般
的である。配向膜としては、例えば水平配向を得るため
にポリイミドなどの高分子膜を基板上に設け、表面を布
などで擦ったのち低分子液晶を配向させる方法や、基板
にＳｉＯ₂、ＳｉＯ、ＭｇＯ、ＭｇＦ₂などの無機物を
斜め蒸着し、傾斜配向膜に使う方法、延伸した高分子フ
ィルムを使う方法などが知られている（液晶の基礎と応
用、９７〜１００ページ、工業調査会、１９９１年）。

【０００６】また、低分子液晶の傾斜配向を得るための
方法としては、ポリイミドなどの有機配向膜や、ＳｉＯ
₂、ＳｉＯ、ＭｇＯ、ＭｇＦ₂などの無機物の斜方蒸着
が知られている。これらの配向膜は、液晶ディスプレイ
素子中の液晶分子の配向を均一にさせ、プレチルトを与
える機能を有し、従来よりも改良された表示画質を実現
している。

【０００７】しかし、これらの方法では、駆動時の液晶
セル内における液晶に対する補償に必要な配向構造を容
易に得ることは難しい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡便
な方法で所望の配向構造が得られる、優れた光学補償性
能を有する光学異方体フィルムおよびこれを用いた視野
角特性の優れた液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために鋭意検討した結果、特定の形状の畝
状の凹凸が規則的に形成された基材上に光学異方性化合
物を含む膜を形成することにより、所望の配向構造を持
った光学異方体を容易に得ることができることを見出し
て、本発明を完成するに至った。次に本発明を詳細に説
明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、〔１〕表面
に畝状の凹凸を有する基材と光学異方性化合物を含む層
とを有する光学異方体において、該畝状の凹凸は、凹部
の谷線と凸部の稜線がほぼ平行かつ周期的に形成されて
なり、その周期の平均値が２００μｍ以下０．５μｍ以
上であり、該畝状の凹凸の谷線と凸部の稜線の高低差の
平均値が畝状の凹凸の周期の平均値の５倍以下０．３倍
以上であり、かつ凸部の稜線に垂直な面で切った場合に
該畝状の凹凸の断面の形状は直線および／または曲線の
組み合わせで結ばれた形状であり、稜線とその両側の谷
線との距離が基材面に投影された場合に片方の投影線が
他方の投影線の２倍以上であり、該畝状の凹凸を有する
基材上に直接ないしは１層以上の中間層を介して光学異
方性化合物層が形成されてなる光学異方体に係るもので
ある。

【００１１】さらに、本発明は、〔２〕凸部を含む１つ
の畝の、稜線に垂直な断面において、２つの谷線上の点
を結ぶ直線および１つの谷線上の点から稜線上の点を通
って他方の谷線上の点までを結ぶ線によって囲まれる図
形がほぼ三角形をなす請求項１または２記載の光学異方
体に係るものである。また、本発明は、〔３〕光学異方
性化合物が重合して配向が固定されてなる〔１〕または
〔２〕記載の光学異方体に係るものである。さらに、本
発明は、〔４〕光学異方性化合物に重合性低分子が添加
されてなり、光学異方性化合物と重合性低分子、または
重合性低分子のみが重合することによって配向が固定さ
れてなる〔１〕〜〔３〕記載の光学異方体に係るもので
ある。

【００１２】さらに、本発明は、〔５〕光学異方性化合
物がネマチック相またはスメクチック相をとる液晶であ
る〔１〕〜〔３〕記載の光学異方体に係るものである。
また、本発明は、〔６〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか
に記載の光学異方体を用いた液晶表示装置に係るもので
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明を詳細に説明する。本
発明に使用される畝状の凹凸を有する基材は、少なくと
も片方の面に畝状の凹凸を有し、その凹部の谷線と凸部
の稜線が、一方向に平行に一定の周期をもって形成され
たものである。畝状の凹凸の平均の周期が視認できない
ことが望ましいことから、２００μｍ以下０．５μｍ以
上であり、好ましくは５０μｍ以下０．５μｍ以上であ
り、さらに好ましくは２０μｍ以下０．８μｍ以上であ
る。畝状の凹凸の高低差は凹部の底点の位置と凸部の頂
点の位置の差の平均値が畝状の凹凸の周期の５倍以下
０．１倍以上であり、好ましくは３倍以下０．２倍以上
である。また、畝状の凹凸の形状としては、凸部の稜線
に垂直な面で切った場合に、畝状の凹凸断面の形状は、
直線および／または曲線の組み合わせで結ばれた形状で
あり、稜線と両側の谷線との距離が基材面に投影された
場合に、片方の距離が他方の距離の２倍以上であり、好
ましくは４倍以上であり、さらに好ましくは６倍以上で
ある。

【００１４】また、畝状の凹凸の形状は、光学異方性化
合物を所望の配向させるために適した構造に作成され
る。例えば、図１に示すように、凸部を含む１つの畝
の、稜線に垂直な断面において、２つの谷線上の点を結
ぶ直線および１つの谷線上の点から稜線上の点を通って
他方の谷線上の点までを結ぶ線によって囲まれる図形が
ほぼ三角形をなす場合、すなわち、畝状の凹凸の断面の
形状が鋸の歯状の場合、基材底面に投影される面積の大
きい方の畝状の凹凸の壁面の基材に対する傾き角に応じ
た傾斜角の傾斜配向が実現できる。さらに、図２に示す
ように、稜線に垂直な断面が、波線状である例も挙げら
れる。基材底面に投影される面積の大きい方の畝状の凹
凸の壁面の基材に対する傾斜角は、補償する液晶セルに
より適宜設定されるが、小さすぎると配向の効果が現れ
ず、大きすぎると他の片面の壁の影響が大きくなり、均
一な配向が得にくくなるため、５゜以上６０゜以下であ
ることが好ましく、さらに好ましくは１０゜以上５０゜
以下である。

【００１５】また、凸部を含む１つの畝の、稜線に垂直
な断面において、頂点と底点が曲線で結ばれている場
合、曲率は正でもよく、負でもよく、また正から負へも
しくは負から正へ変化していてもよい。頂点とその両側
の底点を結ぶそれぞれの線において、それらの基板底辺
に投影される線分の長い方の傾斜角の変化により、光学
異方性化合物の配向を変化させることができる。基板底
辺に投影される線分の長い方の線の曲率または曲率の変
化構造は、補償対象の液晶セル内の液晶分子の配向に応
じて設定すればよい。

【００１６】この畝状の凹凸の作成は、畝状の凹凸が規
則的にかつ欠陥無く作成できるのであれば公知のどのよ
うな方法で作成してもかまわない。具体的には、畝状の
凹凸が形成された基材を直接成型する方法、プレス成型
により畝状の凹凸の形を転写する方法、ガラス転移点以
上に加熱された基材をロール間に通しロール表面に形成
された畝状の凹凸の形状を転写する方法、または光硬化
性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を畝状の凹凸の形状に印刷
した後に重合硬化する方法等が例示される。この中でも
生産性および耐溶剤性付与の観点から、光硬化性樹脂ま
たは熱硬化性樹脂を畝状の凹凸の形状を印刷した後に重
合硬化する方法が好ましい。ここで用いられる熱硬化性
樹脂または光硬化性樹脂は、この上に光学異方体を塗布
したときにその形状が崩れない、または使用時に分解ま
たは光学異方体と反応し特性を劣化させる事がなけれ
ば、制限はなく、公知のものが使用できる。熱硬化性樹
脂材料または光硬化性樹脂材料は、ウレタンアクリレー
ト系、エステルアクリレート系、グリシジルエーテル
系、アクリル−シリコン系またはオルガノシロキサン系
の、樹脂、オリゴマーまたはモノマーが例示される。

【００１７】また、畝状の凹凸が形成された基材を直接
成型する方法、プレス成型により畝状の凹凸の形を転写
する方法、ガラス転移点以上に加熱された基材をロール
間に通しロール表面に形成された畝状の凹凸の形状を転
写する方法の場合は、畝状の凹凸の凹部の底点の位置と
凸部の頂点の平均値の差は、基材フィルムの凸部の頂点
における厚みに対して大きすぎると、フィルムの強度が
低下するため、基材フィルムの厚みの５割以下であるこ
とが好ましく、３割以下であることがさらに好ましい。
また、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を畝状の凹凸の
形状を印刷した後に重合硬化する方法の場合は、光硬化
性樹脂または熱硬化性樹脂層の厚みは、厚すぎると熱膨
張率または吸水膨張率の違いによるフィルムの反りの原
因となるため、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂層の畝
状の凹凸の凸部の頂点における厚みは、畝状の凹凸の凹
部の底点の位置と凸部の頂点の平均値の差の１倍以上５
倍以下であることが好ましく、１．１倍以上３倍以下で
あることが更に好ましい。

【００１８】光学異方性化合物の配向性を増す、または
光学異方性化合物を含む層と畝状の凹凸が形成された基
材との密着性を向上させる等の目的で、畝状の凹凸と光
学異方性化合物を含む層との間に、１層以上の中間層
を、畝状の凹凸の形状を乱さない程度の厚みで設けても
よい。中間層の材料および形成方法は、ポリビニルアル
コール、ポリビニルアルコール・ポリエチレンビニルア
ルコール共重合体、プルラン、デキストリンなどの水溶
性の高分子を塗布する方法；またはポリイミド系、ポリ
アミド系、ポリウレタン系、アクリルオリゴマー系、ア
クリル−シリコン系もしくはオルガノポリシロキサン系
樹脂などのオリゴマーまたはモノマーを塗布した後、熱
重合や光重合にてオリゴマーまたはモノマー間を三次元
的に架橋する方法などが例示される。

【００１９】畝状の凹凸が規則的に形成された基材上に
中間層を塗布する場合に、中間層の均一性や基材に対す
る密着性を向上する観点から、基材の表面を、プラズマ
処理、コロナ処理、紫外線照射、酸やアルカリを用いた
処理など公知の表面改質技術により、これら高分子フィ
ルムの表面張力を大きくする処理を施してもよい。中間
層の塗布法としては、ロールコート法、グラビアコート
法、マイクログラビアコート法、マイヤーバーコート
法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート
法、プリント法、デッピング法などが例示される。これ
らの中でも基材が高分子フィルムの場合、生産性よく均
一な膜厚が得られることからロールコート法、マイクロ
グラビアコート法、グラビアコート法またはバーコート
法が好ましい。また、基材がガラス板など無機物基板の
場合、上記方法のほかにスピンコート法も好ましく用い
られる。

【００２０】また、この場合の中間層の総厚みは、単分
子膜以上の厚みがあればよく、厚すぎると下地の畝状の
凹凸の形状を乱し、目的の傾斜配向構造が得られなくな
るため、１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．
５μｍ以下である、特に好ましくは０．２μｍ以下であ
る。

【００２１】また、中間層がポリイミドなどの熱硬化性
樹脂の場合、熱処理を行ない硬化させる。熱処理温度
は、使われる中間層の材質に応じて適宜選択することが
できる。また、光硬化性を有する化合物を中間層として
用いる場合には、光照射を行ない硬化させる。熱硬化性
と光硬化性の両方を有する樹脂の場合には、熱処理を行
なっても光照射を行なってもよい。

【００２２】また、畝状の凹凸が規則的に形成された基
材、およびさらにこの上に中間層を形成された基材は、
光学異方体の配向を強めるという目的で、必要に応じ
て、ラビングロールを用いてラビングしてもかまわな
い。ラビングに用いられるローラーの材質については特
に制限はなく、公知のバフ布や植毛ローラが用いられ
る。ラビングローラの配向膜への押し込み量や、ローラ
ーの回転数、基材に対するローラーの移動速度、ラビン
グ回数などに特に制限はない。

【００２３】基材は、本発明の目的を阻害しないもので
あれば、どのようなものでもかまわない。具体的には、
ガラス、高分子フィルムが挙げられる。この中でも、ハ
ンドリング性の観点から高分子フィルムが好ましい。ま
た、高分子フィルムを基材として用いる場合は、該高分
子としては使用温度やアセンブル工程における温度にお
いて、光学的性質や形状の変化が起こらないものが好ま
しい。特に、ガラス転移温度がある程度高い高分子、ま
たは可塑材が添加されている高分子では、流動温度があ
る程度高い高分子が好ましく用いられる。基材の高分子
のガラス転移温度または軟化温度の好ましい下限は、液
晶表示装置を組み立てるときおよび使用するときにさら
される温度範囲内で光学特性の変化やフィルムの収縮な
どの変形のない範囲で決定できる。具体的には、基材に
求められるガラス転移温度または軟化温度としては、８
０℃以上が好ましく、９０℃以上がさらに好ましい。こ
れらの条件を満たす高分子としては、ポリカーボネー
ト、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルスル
ホン、２酢酸セルロース、３酢酸セルロース、エチレン
ビニルアルコール共重合体またはポリエチレンナフタレ
ートなどが例示され、好ましくはポリカーボネート、ポ
リアリレート、ポリスルホンまたは３酢酸セルロースが
例示される。また、基材は、薄すぎると加工性およびハ
ンドリング性が劣り、厚すぎると装着した液晶セルが厚
くなるので好ましくない。該基材の厚みは、１０μｍ以
上１０００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以
上５００μｍ以下であることがさらに好ましい。

【００２４】本発明において、基材としては、複屈折の
小さい高分子を使うことが好ましい。ただし、ＳＴＮ型
または電界制御複屈折（以下、ＥＣＢということがあ
る。）型液晶表示装置のように、複屈折を利用した表示
系に用いるのであれば、その上に塗布・配向した光学異
方性化合物とあわせた複屈折が液晶セルとマッチング可
能な範囲で適当な値とすることが好ましい。

【００２５】ここで、該高分子のガラス転移温度または
軟化温度を下げて配向を抑制するために、これに可塑剤
を添加してもかまわない。該可塑剤の種類や量について
は、本発明の目的を損なわない程度の範囲であれば特に
限定はない。また、基材に機械的強度を付与する、もし
くはハンドリング性を向上する、または液晶表示装置
（以下、ＬＣＤと記すことがある。）のパネルに貼合す
る際の接着性を改良するなどの目的のために該高分子に
添加物を用いてもよい。該添加物の種類や量について
は、本発明の目的を損なわない程度の範囲であれば特に
限定はない。

【００２６】本発明において、光学異方性化合物は、本
発明の目的を阻害しない限りどのようなものでも使用で
き、補償される液晶セルにより適宜選択される。その中
でも配向の制御性の観点から、液晶性化合物が好まし
い。この中でも、配向後の重合固定の観点から重合性基
を含む液晶性化合物が好ましい。光学異方体に用いられ
る液晶性化合物は、低分子液晶、液晶オリゴマー、高分
子液晶などが挙げられるが、配向性・配向時間の観点か
ら低分子液晶または液晶オリゴマーが好ましく用いられ
る。また、該液晶性化合物は、単一成分で用いてもよい
し、異なる分子量・構造を持ったものを複数種混合して
用いてもよい。

【００２７】また、液晶の相に関しても特に制限はな
く、ネマチック相、スメクチック相、コレステリック相
などの種々の相のものを使用することができる。液晶の
種類は、補償する液晶セルの種類によって異なる。ＳＴ
Ｎ型液晶セルまたはＥＣＢ型液晶セルの場合は、ネマチ
ック液晶またはスメクチック液晶を配向させた光学異方
体のいずれかまたはこれら組み合わせたもの、またはこ
れらを含む光学異方体を用いることが好ましい。また、
液晶セルの旋光性の補償のためにカイラル剤またはコレ
ステリック液晶を添加し、９０゜以上３００゜以下のね
じれ配向性を持たせたものを用いてもよい。ＴＮ型液晶
セルまたはＴＦＴ型液晶セルの場合は、コレステリック
液晶またはネマチック液晶にカイラル剤を混合したもの
を配向させた光学異方体の中の、いずれかまたはこれら
を含む光学異方体を用いることが好ましい。

【００２８】本発明に用いられる低分子液晶としては、
下記一般式（１）で示されるものが例示される。

【化１】〔式中、Ｒ₁は炭素数１〜６のアルキル基またはアルコ
キシ基である。Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃はそれぞれ独立
に１、４−フェニレン基、１、４−シクロへキシレン
基、ピリジン−２、５−ジイル基、ピリミジン−２、５
−ジイル基またはこれらの基の誘導体である。Ｓｐ₁、
Ｓｐ₂は、それぞれ独立に−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−
ＮＣＨ−、−ＣＨＮ−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂
−Ｏ−Ｃ−、、−Ｏ−ＣＨ₂−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ≡Ｃ
−、単結合（Ａｒ₁とＡｒ₂、またはＡｒ₂とＡｒ₃が
直接結合することに該当する。）、または下記一般式
（２）で示される基である。ｋ₁は０または１の整数で
ある（ｋ₁が０のとき、Ａｒ₂とＢ₁が直接結合するこ
とに該当する。）。Ｂ₁は水素原子、シアノ基、ハロゲ
ン、炭素数１〜６のアルキル基もしくはアルコキシ基、
アクリレート基、メタクリレート基、下記一般式（ａ）
または下記一般式（ｂ）で示される基である。〕

【化２】

【化３】

【化４】（ここでＲ₃は−Ｈまたは下式を示し、

【化５】Ｒ₄は−Ｈまたはメチル基を示し、Ｒ₅は−ＨまたはＲ
₆を示し、Ｒ₆は直鎖または分岐を有する炭素数１〜２
０のアルキル基または直鎖または分岐を有する炭素数１
〜２０のアルコキシカルボニル基を示し、分岐している
場合は不斉炭素を有していてもよい。）

【００２９】液晶オリゴマーとしては、側鎖型液晶オリ
ゴマー、主鎖型液晶オリゴマーが例示され、高分子液晶
としては、側鎖型高分子液晶、主鎖型高分子液晶が例示
されるが、配向温度および時間の観点から側鎖型液晶オ
リゴマーまたは側鎖型高分子液晶が好ましい。側鎖型液
晶オリゴマーまたは側鎖型液晶高分子としては、下記一
般式（３）で表される繰り返し単位を１種以上有するも
のが例示される。

【化６】〔式中、Ａは下記一般式（４）または（５）で表される
基である。一般式（４）において、−Ｓｉ−Ｏ−は一般
式（３）の主鎖であり、環状であっても直鎖状であって
もよい。一般式（５）において、−Ｃ−ＣＨ₂−は一般
式（３）の主鎖であり、ＣＯＯ基はＳｐ₃に結合する。
一般式（３）において、Ａが一般式（４）のとき、Ｒ₂
は炭素数１〜６のアルキル基、フェニレン基であり、一
般式（３）において、Ａが一般式（５）のとき、Ｒ₂は
炭素数１〜６のアルキル基またはアルコキシ基である。
一般式（３）において、Ａｒ₄、Ａｒ₅、Ａｒ₆は、そ
れぞれ独立に１、４−フェニレン基、１、４−シクロへ
キシレン基、ピリジン−２、５−ジイル基、ピリミジン
−２、５−ジイル基またはこれらの基の誘導体である。

【００３０】Ｓｐ₃は炭素数２〜８のアルキル基または
アルコキシ基である。Ｓｐ₄、Ｓｐ ₅は、それぞれ独立
に−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＣＨ−、−ＣＨＮ−、
−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ
₂−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ≡Ｃ−、単結合（Ａｒ₄とＡｒ
₅、またはＡｒ₅とＡｒ₆が直接結合することに該当す
る。）、または前記一般式（２）で示される基である。
ｋ₂は０または１の整数である（ｋ₂が０のときＡｒ₅
とＢ₂が直接結合することに該当する。）。Ｂ₂は水素
原子、シアノ基、ハロゲン、炭素数１〜６のアルキル基
もしくはアルコキシ基、アクリレート基、メタクリレー
ト基、前記一般式（ａ）または前記一般式（ｂ）で示さ
れる基である。〕

【００３１】

【化７】

【化８】

【００３２】一般式（３）で示される繰り返し単位の合
計数は、側鎖型液晶オリゴマーでは、好ましくは４以上
１００以下であり、さらに好ましくは４以上２１以下で
ある。次に、高分子液晶では、一般式（３）で示される
繰り返し単位の合計数は、好ましくは５０以上２０００
０以下であり、さらに好ましくは５０以上１００００以
下である。これらの側鎖型液晶オリゴマーまたは側鎖型
高分子液晶は、単独で用いてもよいし、混合して用いて
もよい。また、側鎖型液晶オリゴマーまたは側鎖型液晶
高分子の側鎖基は、単一である必要はなく、異なる側鎖
よりなる共重合物であってもよい。

【００３３】また、光学異方体を液晶セルの光学的補償
体として用いる場合には、液晶性化合物の分子量は、小
さいと転移温度が低く温度の変化により光学物性値が大
幅に変化するので好ましくなく、大きいと液の粘度が高
くなり配向に要する時間が長くなるため実用的でない。
このため、温度変化によって光学特性値が変化すること
を好まない系に使用する場合、および低分子液晶を使用
する場合は、配向後重合してその配向を保持し続けるた
めに重合基を持ったものを使用することが好ましい。こ
の場合の液晶の数平均分子量は、非重合性の場合はポリ
スチレン換算で１２００〜１００００が好ましく、重合
性の場合は１００００以下が好ましい。また、補償する
相手の光学特性が温度変化により変化し、これに追随し
て光学的補償を行わなければならない場合は、特開平８
−５８３９号公報に示されるような液晶性化合物および
製造方法を選択することにより、このような特性を持っ
た光学異方体を作成することも可能である。

【００３４】該液晶性化合物は、配向固定の観点から重
合基を含むものが好ましいが、重合基を含まないものお
よび重合基の比率の小さいものでも、重合基を含む低分
子量化合物を配向固定が可能な量となるだけ添加すれば
好ましく用いることができる。具体的には、配向固定の
観点から、分子１個あたり平均して０．５個以上の重合
性基を持つように添加することが好ましく、さらに好ま
しくは１分子平均１個以上、特に好ましくは１．５個以
上の重合性基を持つように添加する。また、重合基を含
む低分子量化合物の占める重量比は多すぎると配向を乱
すため、２０重量％以下にすることが好ましく、さらに
好ましくは１５重量％以下である。また、重合基を含む
低分子量化合物は、分子量が高すぎると粘度が上昇し、
配向に時間がかかるようになるため、分子量は１０００
０以下のものが好ましい。重合基を含む低分子量化合物
は、液晶の配向性を乱さなければどのようなものでもか
まわないが、光硬化性または熱硬化性の化合物が好まし
く用いられる。光硬化性または熱硬化性の化合物として
は、ウレタンアクリレート系、エステルアクリレート
系、グリシジルエーテル系、アクリル−シリコン系もし
くはオルガノシロキサン系の、樹脂、オリゴマーまたは
モノマーが例示される。

【００３５】配向基材への積層法は、配向基材および畝
状の凹凸の形状を損傷しなければ、既存の方法により積
層することができる。具体的には、液晶性化合物を溶液
状態で塗布する方法および等方相状態で塗布する方法が
例示され、溶液状態から塗布する方法が好ましい。塗布
方法としては、通常のロールコート法、グラビアコート
法、バーコート法、マイクログラビアコート法、マイヤ
ーバーコート法、スピンコート法、スプレコート法、プ
リント法、デッピング法などが例示される。これらの中
でも高分子基材上に生産性よく均一な膜厚が得られるこ
とから、ロールコート法、グラビアコート法、バーコー
ト法、マイクログラビアコート法が好ましい。また、基
材がガラス板など無機基板の場合は、上記の方法のほか
にスピンコート法も好ましく用いられる。

【００３６】また、液晶性化合物を溶液状態で塗布する
場合において、光学異方性化合物の濃度は、塗布方法、
塗布液粘度および塗布厚により適宜決められるが、５〜
１００重量％が好ましい。光学異方性化合物層の厚み
は、光学異方性化合物の屈折率異方性、配向形態および
目的の光学物性により決められるが、コスト、塗布品の
均一性の観点から、０．１〜１０μｍであることが好ま
しく、さらに好ましくは、０．３〜７μｍである。ま
た、光学異方体フィルムの正面レターデーションΔｎｄ
（Δｎは複屈折率、ｄは光学異方体フィルムの厚み）
は、補償される液晶セルの特性によって設定される。具
体的には、補償する液晶セルに合わせて、好ましくは１
０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の値から選択される。さら
に好ましくは、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の中から
選択される。

【００３７】液晶性化合物を配向させるために熱処理を
行う。熱処理温度をＴｔ（℃）、液晶性化合物の結晶相
またはガラス相から液晶相への転移温度をＴｇ（℃）、
基材や配向膜の変形が生じる温度をＴｋ（℃）と書くこ
とにすると、熱処理温度は（Ｔｇ＋３０）≦Ｔｔ≦（Ｔ
ｋ−１０）で示される範囲が好ましく、（Ｔｇ＋４０）
≦Ｔｔ≦（Ｔｋ−２０）で示される範囲がさらに好まし
い。該熱処理時間は、あまり短いと目的の配向構造が実
現せず、あまり長いと工業的に好ましくないので、０．
１分以上１時間以下が好ましく、０．２分以上１０分以
下がさらに好ましい。以上の熱処理により、液晶性化合
物は目的の配向構造に配向するようになる。熱処理にお
ける加熱速度、冷却速度については特に制限はない。

【００３８】液晶性化合物の配向を制御するために、熱
処理中に電場または磁場を印加してもよい。

【００３９】配向後は、その配向を固定するため、配向
を保持したままで重合することが好ましい。配向固定の
方法としては、光照射などによる光重合、γ線などによ
る放射線重合や熱重合が例示される。これらの重合方法
の中で、工程の簡単さから、光重合と熱重合が好まし
く、さらに、配向の保持の良好さから光重合がさらに好
ましい。光重合や熱重合を行う場合、重合開始剤を添加
することが好ましい。重合開始剤は、液晶性化合物の配
向を妨げなければ、公知のものを適宜用いることができ
る。

【００４０】光重合を行う場合の照射光強度は、フィル
ムの厚みや用いる液晶オリゴマーの種類に応じて最適値
を選択すればよいが、好ましくは０．０１〜５．０Ｊ／
ｃｍ ²の範囲であり、さらに好ましくは０．１〜３．０
Ｊ／ｃｍ²である。照射光量が０．０１Ｊ／ｃｍ²より
少ない場合は、重合基の反応が不十分となる可能性があ
り、５．０Ｊ／ｃｍ²より多いと、光学物性の低下およ
び製造コストの観点から問題がある。

【００４１】本発明の光学異方体は、表面保護および接
着剤の接着性確保の目的で、その片面ないし両面に通常
の透明なハードコート層またはガスバリア層を施しても
よい。ハードコート層またはガスバリア層は特に制限は
ないが、好ましくは光硬化性または熱硬化性の樹脂で、
ウレタンアクリレート系、エステルアクリレート系、グ
リシジルエーテル系、アクリル−シリコン系またはオル
ガノシロキサン系の、樹脂、オリゴマーまたはモノマー
が好ましく用いられる。ハードコート層またはガスバリ
ア層の光重合や熱重合を行う場合も、重合開始剤を添加
することが好ましい。重合開始剤は、液晶性化合物の配
向を妨げなければ、公知のものを用いることができる。
また、先述の方法と同じ方法および条件で硬化してよ
い。

【００４２】本発明の液晶表示装置は、液晶表示セルと
少なくとも１枚以上の光学異方体フィルムと少なくとも
１枚以上の偏光フィルムを有する液晶表示装置である。
本発明の液晶表示装置において、光学異方体フィルムを
配置する場所や枚数について特に制限はなく、偏光フィ
ルムと液晶表示セルとの間であればどこでもよい。また
偏光フィルムの吸収軸や液晶表示セルのラビング方向と
光学異方体フィルムの延伸軸とのなす角などについては
コントラスト、視野角特性および表示色調が最適になる
ように決められる。

【００４３】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以
下の合成例、実施例および比較例にて用いた測定方法お
よび装置は次の通りである。液晶性化合物の相転移温度
は、示差熱走査分析（ＤＳＣ）および偏光顕微鏡による
配向状態の観察により決定した。得られた光学異方体フ
ィルムが負の屈折率異方性を有することは、その基材表
面に形成された畝状の凹凸とのなす角が０゜、９０゜、
１８０゜、２７０゜で、かつ基板の底面と平行な面上に
ある直線を軸として、観察者から見て手前に傾けた場合
に、その中のすくなくとも３方向でレターデーションが
増加する方向があることから確認した。また、得られた
光学異方体フィルムが傾斜配向していることは、光学異
方体フィルムのリターデーションが真上から測定したと
きのものが最小でないことから確認した。なお、レター
デーションの測定は偏光顕微鏡で５４６ｎｍの光でセナ
ルモン法を用いて行った。

【００４４】参考例１（ＣＬＣ−Ａの合成）特公昭６３−４１４００号公報記載の方法と同様にし
て、下記式（６）と（７）で示されるビニルモノマーを
７：３の混合比でペンタメチルシクロペンタシロキサン
と反応させ、環状ペンタシロキサン液晶性化合物（ＣＬ
Ｃ−Ａ）を得た。

【化９】

【化１０】このＣＬＣ−Ａのガラス転移温度は、１４℃、等方相へ
の転移温度は、１１４℃であり、１４℃〜１１４℃でコ
レステリック相を示した。また、ＣＬＣ−Ａとネマチッ
ク液晶との組成物の選択反射波長の測定値から外挿した
結果、ＣＬＣ−Ａ単独の選択反射波長は２８０ｎｍであ
った。この波長からＣＬＣ−Ａのコレステリック相螺旋
ピッチは０．２μｍと計算される。

【００４５】比較例１ＴＦＴ液晶セルを偏光板で挟んだ構造の液晶表示装置
に、白黒のストライプ表示をさせ、この表示に関して斜
め方向から見た場合に、白と黒の表示が反転する領域お
よび表示の着色に関して観察を行った。その結果、向か
って下側に法線方向に対して６０゜以上の角度から見た
場合に反転表示が観察され、かつ向かって上方向または
下方向から見た場合に白表示が黄色く着色して見えた。

【００４６】実施例１トリアセチルセルロース基材の上に、アクリレート系の
紫外線硬化樹脂を図３に示す断面形状で規則的な畝状の
凹凸を持つように表面に形成後、紫外線を照射して紫外
線硬化樹脂を硬化させ、配向基材とした。配向基材上
に、ＣＬＣ−Ａのトルエン２０ｗ％溶液を塗布した。溶
媒を揮発させた後、８０℃に加熱してＣＬＣ−Ａを配向
させ、光学異方体フィルムを得た。このフィルムを、畝
状の凹凸と平行な方向を軸として傾斜させながらレター
デーション値を測定したところ、図４に示す傾斜角−レ
ターデーション特性を示した。

【００４７】実施例２比較例１で用いた白黒のストライプ表示をさせたＴＦＴ
液晶セルを偏光板で挟んだ構造の液晶表示装置の、ＴＦ
Ｔ液晶セルと上側の偏光板の間に、実施例１で得た光学
異方体フィルムを、図５のように挿入した場合に関し
て、白黒のストライプ表示を斜め方向から見た場合に、
白と黒の表示が反転する領域および表示の着色に関して
観察を行った。その結果、向かって上側に法線方向に対
して６０゜以上および左上側に法線方向に対して６０゜
以上の角度から見た場合に表示が暗くなり、ストライプ
の判別がつかなくなったが、反転表示が無くなり、黒表
示の白化および表示の着色が抑えられるために、比較例
１の補償板を用いないＴＦＴ液晶表示装置単独に比べて
視野角は広がった。

【００４８】比較例２実施例１で用いた物と同じＣＬＣ−Ａのトルエン２０ｗ
％溶液を、ラビングしたポリビニルアルコールを積層し
たガラス基板上にスピンコートした。得られた液晶オリ
ゴマーフィルムは白濁しており、偏光顕微鏡で観察した
ところ、全く配向していなかった。次いでこの液晶オリ
ゴマーフィルムを８０℃で５分加熱した後、高圧水銀ラ
ンプを用いて積算光量が０．５Ｊ／ｃｍ²になるように
紫外線を照射した。

【００４９】得られた光学異方体フィルムの膜厚は２μ
ｍでコレステリック相螺旋ピッチの２．５倍であり、可
視光の選択反射による着色は認められなかった。ラビン
グ方向と垂直でかつ基板面を含む方向を回転軸として、
レターデーションを測定した結果、図６に示すレターデ
ーション特性を示し、コレステリック相螺旋軸は基板法
線とほぼ平行な配向をしていた。

【００５０】比較例３比較例２で得られた光学異方体フィルムを、白黒のスト
ライプ表示をしたＴＦＴ液晶セルと偏光板の間に挿入
し、実施例２と同様な観察を行った。その結果、向かっ
て下側に法線方向に対して６０゜以上の角度から見た場
合に反転表示が観察され、かつ向かって上方向または下
方向から見た場合に白表示が黄色く着色して見え、光学
異方体を装着しない場合（比較例１）に比べて余り表示
特性の改善は見られなかった。

【００５１】

【発明の効果】本発明の光学異方体は、液晶セル内の液
晶分子の配向により生ずる複屈折を補償するための配向
を持ち、その配向は斜方蒸着などの煩雑な基材作製工程
を用いることなく、簡便な工程によって所望の配向構造
が得られ、かつ優れた光学補償性能を示す光学異方体で
ある。該光学異方体をＴＮ型、ＴＦＴ型やＳＴＮ型液晶
表示装置に適用することにより、液晶表示装置の表示特
性、特に視野角特性を著しく向上させることができるの
で工業的価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】畝状の凹凸の稜線に垂直な断面が、２つの谷線
上の点を結ぶ直線および１つの谷線上の点から稜線上の
点を通って他方の谷線上の点までを結ぶ線によって囲ま
れる図形がほぼ三角形をなす場合を示す斜視図。

【図２】畝状の凹凸の稜線に垂直な断面が、波線状であ
る場合を示す斜視図。

【図３】実施例１で用いた配向基材の表面に形成された
畝状の凹凸の断面構造を示す図。

【図４】実施例１におけるレターデーション特性を示す
図。

【図５】実施例２において、偏光板、ＴＦＴ液晶セル、
光学異方体の位置関係を示す斜視図。

【図６】比較例２におけるレターデーション特性を示す
図。

【符号の説明】

１・・・稜線２・・・谷線３・・・上側偏光板４・・・実施例１における光学異方体（トリアセチルセ
ルロース面が上側偏光板側）５・・・ＴＦＴ液晶セル６・・・下側偏光板７・・・トリアセチルセルロース基材８・・・紫外線硬化樹脂の硬化物９・・・ＣＬＣ−Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に畝状の凹凸を有する基材と光学異方
性化合物を含む層とを有する光学異方体において、該畝
状の凹凸は、凹部の谷線と凸部の稜線がほぼ平行かつ周
期的に形成されてなり、その周期の平均値が２００μｍ
以下０．５μｍ以上であり、該畝状の凹凸の谷線と凸部
の稜線の高低差の平均値が畝状の凹凸の周期の平均値の
５倍以下０．３倍以上であり、かつ凸部の稜線に垂直な
面で切った場合に該畝状の凹凸の断面の形状は直線およ
び／または曲線の組み合わせで結ばれた形状であり、稜
線とその両側の谷線との距離が基材面に投影された場合
に片方の投影線が他方の投影線の２倍以上であり、該畝
状の凹凸を有する基材上に直接ないしは１層以上の中間
層を介して光学異方性化合物層が形成されてなることを
特徴とする光学異方体。
【請求項２】中間層が配向膜であることを特徴とする請
求項１記載の光学異方体。
【請求項３】凸部を含む１つの畝の、稜線に垂直な断面
において、２つの谷線上の点を結ぶ直線および１つの谷
線上の点から稜線上の点を通って他方の谷線上の点まで
を結ぶ線によって囲まれる図形がほぼ三角形をなすこと
を特徴とする請求項１または２記載の光学異方体。
【請求項４】光学異方性化合物が、液晶性化合物である
ことを特徴とする請求項１ないし３記載の光学異方体。
【請求項５】光学異方性化合物が重合して配向が固定さ
れてなることを特徴とする請求項１ないし４記載の光学
異方体。
【請求項６】光学異方性化合物に重合性低分子が添加さ
れてなり、光学異方性化合物と重合性低分子、または重
合性低分子のみが重合することによって配向が固定され
てなることを特徴とする請求項１ないし５記載の光学異
方体。
【請求項７】光学異方性化合物がコレステリック液晶で
あることを特徴とする請求項１ないし６記載の光学異方
体。
【請求項８】光学異方性化合物がネマチック相またはス
メクチック相をとる液晶であることを特徴とする請求項
１ないし６記載の光学異方体。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の光学
異方体を用いたことを特徴とする液晶表示装置。