JP2853064B2 - 液晶表示素子用視角補償板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示素子用視角補償板お
よびその製造方法に関する。さらに詳しくは本発明は液
晶ディスプレーのもつ視角依存性を軽減することができ
る等の特長を有する液晶表示素子用視角補償板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレーは低電圧駆動、軽量、
低コストなどの特徴の故に、ディスプレー分野において
ブラウン管にかわり大きな地位を占めつつある。しかし
ながら、液晶ディスプレーは光学的に立体異方性を持っ
た液晶性物質の配向挙動を利用して画像を表示させる方
式であるため、パネルを見る方向によって画面の色調が
変化するという問題（以下視角依存性という）を本質的
に避け得ない。この視角依存性は、液晶ディスプレーに
延伸フィルム、液晶セル等の色補償光学素子を装着した
場合にさらに顕著になる。例えば、ツイステッドネマッ
チックモード（以下ＴＮと略す）、スーパーツイステッ
ドネマッチックモード（以下ＳＴＮと略す）を利用した
ラップトップ型のパーソナルコンピューターあるいはワ
ードプロセッサーのディスプレーでは正面からみた時は
比較的良好な画像が得られるが、正面以外の方向からな
がめると画面が着色したり、画像が見にくくなったりす
る。こういったディスプレーの視角依存性は使用者から
は好まれないばかりでなく、壁掛けテレビ等に要求され
る大画面化に対応できない。すなわち大画面のディスプ
レーの場合、従来の技術を用いる限り、正面から見たと
しても周辺部はある程度の視角がついてしまうため画面
全体にわたって鮮明な画像が得られないことになる。

【０００３】こういったディスプレーの視角依存性を軽
減する手段として従来厚み方向の屈折率が面内の屈折率
より大きなフィルムが有効であることが示唆されている
（M.Akatuka et al.: Japan Display'89, 336(1989)）
が、現実にこのようなフィルムはほとんど存在せず、あ
っても厚み方向の屈折率と面内の屈折率との差はせいぜ
い０．００１程度であり（特開平３−８５５１９）顕著
な視角依存性改善効果は得られていない。また、大きな
屈折率異方性を持つ物質としては液晶性物質が有望であ
るが、低分子液晶では安定な配向保持が難しく、一方高
分子液晶では一般に均一な配向が得られないとされてき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、すでに
ＴＮ液晶ディスプレー用（特願平２−１６５７１８）お
よびＳＴＮ液晶ディスプレー用（特開平３−８７７２
０）の色補償板としてねじれ構造をもつネマチック液晶
性高分子のフィルムよりなる光学素子の発明に至ってい
るが、さらに液晶ディスプレーの高機能化を実現するた
めに液晶ディスプレー用視角補償板の開発を、厚み方向
に大きな屈折を有する高分子液晶フィルムに着目し鋭意
検討した結果ついに本発明に到達した。本発明の目的は
十分な性能の液晶表示素子用視角補償板を提供すること
であり、さらに詳しくは厚さ方向の屈折率が面内の少な
くとも一方向の屈折率より大きい構造が配向固定化され
た高分子液晶フィルムを用いた液晶表示素子用視角補償
板を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、透
光性基板および該基板上に形成された、液晶状態で厚さ
方向の屈折率が面内の少なくとも一方向の屈折率より大
きい構造をとり、液晶転移点以下の温度ではガラス状態
となる液晶性高分子よりなる膜から構成される液晶表示
素子用視角補償板に関する。また本発明は、かかる液晶
性高分子が液晶状態でホメオトロピック配向することを
特徴とする液晶表示素子用視角補償板に関する。また本
発明は、かかる液晶性高分子がオルソ置換芳香族単位を
含むポリエステルであることを特徴とする液晶表示素子
用視角補償板に関する。また本発明は、液晶性高分子を
基板上で該液晶性高分子のガラス転移点以上の温度にて
熱処理したのち、該液晶性高分子のガラス転移点以下の
温度に冷却し、厚さ方向の屈折率が面内の少なくとも一
方向の屈折率より大きい構造を固定化した膜を使用して
なる液晶表示素子用視角補償板に関する。また本発明
は、前記液晶性高分子がオルソ置換芳香族単位を含むポ
リエステルであることを特徴とする液晶表示素子用視角
補償板に関する。

【０００６】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明の補償板は、均一でモノドメインな厚さ方向
の屈折率が面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい
構造をとり、かつその配向状態を容易に固定化できる液
晶性高分子を自己支持性のある基板もしくは垂直配向膜
上で熱処理し、液晶状態における配向を損なうことなく
固定化して製造されるものである。本発明の補償板に要
求される三次元の屈折率分布をもつ配向挙動の代表的な
例としては、ホメオトロピック配向を挙げることができ
る。ここでいうホメオトロピック配向とは分子長軸が基
板に垂直に配向した構造に加え、基板の法線方向からあ
る角度（例えば４５°以下）で傾いた（すなわちプレチ
ルトした）構造を包含するものである。液晶状態におけ
る配向を室温付近でも安定に保持できる液晶性高分子は
以下の性質を有することが必須である。液晶の相系列で
みた場合、液晶相より低温部に結晶相を持たないことが
重要である。結晶相が存在する場合、固定化のための冷
却時に必然的にこの相を通過することになり、結果的に
一度得られた配向が破壊されてしまい、透明性、視角補
償効果ともに不満足なものになってしまう。従って本発
明の補償板を製作するためには、液晶相より低温部にガ
ラス相を有する液晶性高分子を用いることが必須であ
る。なお、液晶性高分子の液晶相としては特に限定され
ないが、通常ネマチック相、スメクチック相などが挙げ
られる。

【０００７】用いられる液晶性ポリマーの種類として
は、液晶状態で厚さ方向の屈折率が面内の少なくとも一
方向の屈折率より大きい構造をとり、液晶転移点以下で
はガラス状態となるものはすべて使用でき、例えばポリ
エステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステ
ルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアク
リレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリ
シロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示するこ
とができる。なかでも合成の容易さ、透明性、配向性、
ガラス転移点などからポリエステルが好ましい。用いら
れるポリエステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成
成分として含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換
芳香族単位の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、
あるいはフッ素または含フッ素置換基を有する芳香族な
どを構成成分として含むポリマーもまた使用することが
できる。本発明で言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位とする構造単位を意味す
る。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などをあげることができる。

【０００８】

【化１】 （Ｘは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す、またｋは０〜２である。）これらのなかでも特
に好ましい例として次のようなものを例示することがで
きる。

【０００９】

【化２】 （Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｂｕはブチル基を
示す。）

【００１０】

【化３】

【００１１】本発明で好ましく用いられるポリエステル
としては（ａ）ジオール類より誘導される構造単位（以
下、ジオール成分という）およびジカルボン酸類より誘
導される構造単位（以下、ジカルボン酸成分という）お
よび／または（ｂ）一つの単位中にカルボン酸と水酸基
を同時に含むオキシカルボン酸類より誘導される構造単
位（以下、オキシカルボン酸成分という）を構成成分と
して含み、好ましくは前記オルソ置換芳香族単位を含む
ポリマーが例示できる。

【００１２】これらのうち、ジオール成分としては次の
ような芳香族および脂肪族のジオールを挙げることがで
きる。

【００１３】

【化４】 （Ｙは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン炭素数１から４の
アルキル基もしくはアルコキシまたはフェニル基を示
す。ｌは０〜２である。）、

【００１４】

【化５】

【００１５】

【化６】 （ｎは２から１２の整数を表わす。）

【００１６】なかでも、

【化７】 などが好ましく用いられる（式中、Ｍｅはメチル基、Ｂ
ｕはブチル基を示す）。またジカルボン酸成分としては
次のようなものを例示することができる。

【００１７】

【化８】 （Ｚは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す。ｍは０〜２である。）、

【００１８】

【化９】

【００１９】なかでも、

【化１０】 などが好ましい。オキシカルボン酸成分としては、具体
的には次のような単位を例示することができる。

【００２０】

【化１１】

【００２１】ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般
のポリエステルと同様、大略１：１である（オキシカル
ボン酸を用いている場合は、カルボン酸基と水酸基の割
合）。またポリエステル中に占めるオルソ置換芳香族単
位の割合は５モル％から４０モル％の範囲が好ましく、
さらに好ましくは１０モル％から３０モル％の範囲であ
る。５モル％より少ない場合は、液晶相の下に結晶相が
現れる傾向があり好ましくない。また４０モル％より多
い場合は、ポリマーが液晶性を示さなくなる傾向があり
好ましくない。代表的なポリエステルとしては次のよう
なポリマーを例示することができる。

【００２２】

【化１２】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２３】

【化１３】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２４】

【化１４】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２５】

【化１５】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２６】

【化１６】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２７】

【化１７】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２８】

【化１８】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００２９】

【化１９】 の構造単位から構成されるポリマー。

【００３０】オルソ置換芳香族単位に変えて次に示すよ
うなかさ高い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素
または含フッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とす
るポリマーもまた好ましく用いられる。

【００３１】

【化２０】

【００３２】

【化２１】

【００３３】

【化２２】

【００３４】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばフェノール／テトラクロロエタン（６０／４０
重量比）混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度が０．
０５から３．０、が好ましく、さらに好ましくは０．０
７から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、液晶形成時の粘性
が高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加な
ど問題点が生じる。またこれらポリエステルのガラス転
移点は通常−１０℃以上、好ましくは０℃以上、さらに
好ましくは１０℃以上であることが望ましい。ガラス転
移点が−１０℃より低い場合、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し
てしまうことがある。

【００３５】これら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あ
るいは仕込組成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
トリウムなど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、容易に目的のポ
リエステルを得ることができる。

【００３６】これらオルソ置換芳香族単位を含む液晶性
ポリエステル中に光学活性化合物を混合して得られる組
成物、あるいはオルソ置換芳香族単位を含むポリエステ
ル中に光学活性な構造を導入した液晶性高分子を用いた
場合もまた、均一でモノドメインな厚さ方向の屈折率が
面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい構造を得る
ことができ、視角補償効果をもつフィルムの構成物とし
て使用することができる。混合される光学活性化合物に
ついて説明すると、代表的な例としてまず光学活性な低
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光学活性な液
晶性化合物であることが望ましい。具体的には次のよう
な化合物を例示することができる。

【００３７】

【化２３】

【００３８】

【化２４】 コレステロール誘導体、など。

【００３９】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。

【００４０】

【化２５】 の構造体から構成されるポリマー、

【００４１】

【化２６】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４２】

【化２７】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４３】

【化２８】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４４】

【化２９】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４５】

【化３０】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４６】

【化３１】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４７】

【化３２】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４８】

【化３３】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４９】

【化３４】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５０】

【化３５】 の構造単位から構成されるポリマー。

【００５１】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。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ので
好ましくなく、また０．０５より小さい場合は組成のコ
ントロールが難しくなり好ましくない。

【００５２】これらの組成物の調製は、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によって行なえる。
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によっても異なるが、一般
的には０wt％から５０wt％の範囲が好ましく、特に０wt
％から３０wt％の範囲が好ましい。５０wt％以上の時
は、光学活性化合物とオルソ置換芳香族単位を含むポリ
エステルポリマーとの液晶状態での相溶性が悪くなり配
向性に悪影響を及ぼす。

【００５３】本発明の補償板はまた、主鎖中に光学活性
基を有し自身が光学活性であるポリマーで、厚さ方向の
屈折率が面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい構
造をとり、かつその配向状態を容易に固定化できる高分
子液晶を用いることによっても製造できる。具体的には
光学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あ
るいはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシ
ロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示すること
ができる。なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移
点などからポリエステルが好ましい。用いられるポリエ
ステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成成分として
含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位
の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、あるいはフ
ッ素または含フッ素置換基を有する芳香族などを構成成
分として含むポリマーもまた使用することができる。こ
れらの光学活性なポリエステルは、今まで説明してきた
液晶性ポリエステルに、さらに光学活性なジオール、ジ
カルボン酸、オキシカルボン酸を用いて次に示すような
光学活性基を導入することにより得られる。（式中、＊
印は光学活性炭素を示す）

【００５４】

【化３６】

【００５５】

【化３７】

【００５６】これら光学活性基のポリマー中に占める割
合は、０モル％から４５モル％の範囲が好ましく、特に
０モル％から３５モル％の範囲が好ましい。４５モル％
以上のときは液晶状態での配向性が悪くなり好ましくな
い。これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中たとえば
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０．０５から３．０
が好ましく、さらに好ましくは０．０７から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、液晶形成時の粘性が高すぎて、配向
性の低下や配向に要する時間の増加など問題が生じる。

【００５７】また、これらポリエステルのガラス転移点
は、用途にもよるが、通常−１０℃以上、好ましくは０
℃以上、さらに好ましくは１０℃以上であることが望ま
しい。ガラス転移点が−１０℃より低い場合、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
する機能が低下してしまうことがある。

【００５８】これらのポリマーの重合は前述した溶媒重
縮合法、あるいは酸クロライド法を用いることによって
行うことができる。

【００５９】以上述べてきた本発明に用いることのでき
る液晶性高分子の代表的な例としては、具体的には、

【００６０】

【化３８】 （Ｒ₁ はＨ、ハロゲン（Ｃｌなど）もしくは炭素数１か
ら６の直鎖または分枝のアルキル基、Ｒ₂ はＨ、ハロゲ
ン（Ｃｌなど）もしくは炭素数１から６の直鎖または分
枝のアルキル基、Ｒ₃ は ｋ＝ｌ＋ｍ＋ｎ、ｋ／ｎ＝１００／０〜６０／４０好ま
しくは１００／０〜８０／２０、ｌ／ｍ＝５／９５〜９
５／５、好ましくは２０／８０〜８０／２０）

【００６１】

【化３９】 で示される混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常１００／０〜
６０／４０、好ましくは１００／０〜８０／２０、ｋ＝
ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５／５、Ｐ＝ｑ＋ｒ、ｑ
／ｒ＝１０／９０〜９０／１０、Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ は、
Ｈ、ハロゲン（Ｃｌなど）もしくは炭素数１から６の直
鎖または分枝のアルキル基、Ｒ₄ は

【００６２】

【化４０】 で示されるポリマー（Ｐ／ｑ＝０．５／９９．５〜４０
／６０、好ましくは１／９９〜２０／８０、ｎは２から
８の整数、Ｒは任意の光学純度の

【００６３】

【化４１】 で示されるポリマー（Ｐ／ｑ＝９９．９／０．１〜７０
／３０、好ましくは９９．５／０．５〜８０／２０、さ
らに好ましくは９９／１〜９０／１０、ｎは２から８の
整数、

【００６４】

【化４２】で示される混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常１
００／０〜７０／３０、好ましくは９９．９／０．１〜
８０／２０、さらに好ましくは９９／１〜８５／１５、
ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ＝１０／９０〜９０／１０、ｐ＝ｑ
＋ｎ、ｑ／ｎ＝１０／９０〜８０／２０、ｎは２から８
の整数）

【００６５】

【化４３】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９／０．１〜
６０／４０、好ましくは９９．５／０．５〜８０／２
０）

【００６６】

【化４４】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９／０．１〜
６０／４０、好ましくは９９．５／０．５〜８０／２
０）。（なお、＊印は光学活性炭素を示す）などが挙げ
られる。

【００６７】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばテトラヒドロフラン、アセトン、シクロヘキサ
ノン、フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０）
混合溶媒などで、３０℃で測定した対数粘度が０．０５
から３．０が好ましく、さらに好ましくは０．０７から
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、液晶形成時の粘性が高
すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など問
題が生じる。

【００６８】本発明の補償板の代表的な構成例は、透光
性基板とその上に形成された液晶性高分子膜の二層構造
よりなるものである。用いられる透光性基板の種類とし
てはガラス、透光性プラスチックフィルム、プラスチッ
クシート、偏光フィルムなどを例示することができる。
ガラスとしては、ソーダガラス、シリカコートソーダガ
ラス、ホウケイ酸ガラスなどが用いられる。またプラス
チック基板については光学的に等方性であることが好ま
しく、たと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、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、アモ
ルファスポリオレフィントリアセチルセルロースなどが
好ましく用いられる。

【００６９】また、透光性基板の上に、シラン化剤、レ
シチン、クロム錯体などの垂直配向剤層を形成した基板
を用いても厚さ方向の屈折率が面内の少なくとも一方向
の屈折率より大きい液晶構造を得ることができる。これ
ら配向処理を施していない透光性基板上あるいは垂直配
向処理を施した透光性基板に、高分子液晶膜を形成して
本発明の視角補償効果を有する補償板が製造される。

【００７０】液晶性高分子は、溶液状態あるいは溶融状
態で基板上に塗布される。液晶性高分子の溶液は、所定
の溶媒に所定の濃度のポリマーを溶融させることにより
得られる。二種以上のポリマーよりなる組成物を用いる
場合には、溶液混合の場合を例にとるとまず各成分を所
定の割合で溶媒に溶解し所定濃度の溶液を調製する。使
用する溶媒はポリマーの種類によって異なるが、通常は
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど
のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ
ーテル類、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、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
などを用いることができる。溶液の濃度はポリマーの粘
性によって大きく異なるが、通常は５から５０％の範囲
で使用され、好ましくは８から３０％の範囲である。次
にこの溶液を配向処理を施していない透光性ガラス板
上、プラスチック板上、プラスチックフィルム上などの
透光性基板上あるいは垂直配向処理を施した透光性の基
板上に塗布する。ポリマー溶液の塗布方法としては、ス
ピンコート法、ロールコート法、プリント法、カーテン
コート法、浸漬引き上げ法などを採用できる。塗布後溶
媒を乾燥により除去し、所定温度で所定時間熱処理して
モノドメインな液晶配向を完成させる。熱処理温度は、
ポリマー粘性を低くできる高温の方がよいが、あまり温
度が高いとコストの増大と作業性の悪化あるいは基板に
プラスチックフィルムを用いた場合、フィルムの熱変形
を招きかねない。また、ポリマーの種類によっては、液
晶相より高温部に等方相を有するので、この温度領域で
熱処理しても均一な配向は得られない。以上のようにそ
のポリマーの特性に従い、ガラス転移点以上でかつ等方
相への転移点以下の温度で熱処理することが好ましく、
一般的には５０℃から３００℃の範囲が好適で、特に１
００℃から２５０℃の範囲が好適である。熱処理により
十分な配向を得るために必要な時間は、ポリマーの組
成、分子量により異なり一概にはいえないが、５秒から
１２０分の範囲が好ましく、特に１０秒から６０分の範
囲が好ましい。５秒より短い場合は配向が不十分とな
り、また１２０分より長い場合は得られる補償板の透明
性が低下することがある。またポリマーを溶融状態で、
基板あるいは垂直配向処理した基板に塗布したのち熱処
理をすることによっても同様な配向状態を得ることがで
きる。本発明の高分子液晶を用いてこれらの処理を行な
うことによって、まず液晶状態で厚さ方向の屈折率が面
内の少なくとも一方向の屈折率より大きい構造を得るこ
とができる。

【００７１】こうして得られた配向状態を、次に該高分
子液晶のガラス転移点以下の温度に冷却することによっ
て、配向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り壊れて
しまう。本発明の方法によれば液晶相を示す温度より下
にガラス相を有するポリマー系を使用するためにそのよ
うな現象が生ずることなく、完全に厚さ方向の屈折率が
面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい構造を固定
化することができる。

【００７２】冷却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。また生産性の効率を高めるために、空冷、水冷な
どの強制冷却を行なってもよい。固定化後の膜厚は０．
１μｍから５０μｍまでの範囲が好ましく、特に０．５
μｍから４０μｍまでの範囲が好ましい。

【００７３】本発明の視角補償板が十分な視角補償効果
を発揮するためには、液晶性高分子の膜よりなる層（補
償層）の三次元方向の屈折率を液晶表示セルに応じマッ
チングさせることが必要である。補償層における三次元
方向の屈折率の制御はポリマーの種類、あるいは二種以
上のポリマーの混合により達成できる。ただし、いずれ
の場合も厚み方向の屈折率が面内の少なくとも一方向の
屈折率より大きいことが必須の条件である。なお、厚み
方向の屈折率とかかる屈折率よりも小さな面内の少なく
とも１方向の屈折率との差は、通常０．０１以上、好ま
しくは０．０５以上である。このとき補償層の膜厚の制
御も合わせて行なわなければならないが、さほど厳密な
ものではなく、通常±１０％、好ましくは±５％程度の
誤差範囲内で膜厚を再現できればよく、この程度の誤差
であれば視角補償効果は見た目には違いが見られない。

【００７４】このようにして得られた視角補償板は、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よい。また偏光板などの他
の光学素子と一体化した形で使用してもよい。

【００７５】また、このようにして得られた高分子液晶
のフィルムは、ねじれ角が７０度から３００度の範囲に
ある液晶ディスプレーに対し視角補償効果を有する。例
えば、ＴＮディスプレーあるいはＳＴＮディスプレーの
視角依存性を改良することができる。視角補償板を設置
する位置は、液晶表示セルと上部の偏光板の間ならよ
く、例えば液晶表示セルの上部に色補償板を用いる場合
には、偏光板と色補償板の間でも、色補償板と液晶表示
セルの間のいずれでもよい。また、補償板は一枚で使用
してもよいし、２枚以上を上下偏光板間に配置してもよ
い。

【００７６】以上のように本発明によって製造される液
晶ディスプレー用視角補償板は、液晶ディスプレー特有
の視角依存性の軽減を可能にすることにより液晶ディス
プレーの高性能化に寄与するだけではなく、液晶ディス
プレーの大面積化に寄与できると考えられ、きわめて工
業的な価値の大きなものである。

【００７７】

【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トリフル
オロ酢酸に溶解し、４００ＭＨｚの ¹ 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）液晶相系列の決定 ＤＳＣ（ＤｕＰｏｎｔ ９９０ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎ
ａｌｉｚｅｒ）測定および光学顕微鏡（オリンパス光学
（株）製ＢＨ２偏光顕微鏡）観察により決定した。 （４）配向固定化後の高分子液晶フィルムの立体構造の
測定 アッベ屈折計（アタゴ（株）製Ｔｙｐｅ−４）により三
次元方向の屈折率を測定した。光学顕微鏡のコノスコー
プ観察により構造を決定した。

【００７８】実施例１．テレフタル酸１００mmol、メチ
ルヒドロキノンジアセテート５０mmol、ｔｅｒｔ−ブチ
ルカテコールジアセテート５０mmolおよび酢酸ナトリウ
ム１００mgを用いて窒素雰囲気下で、３００℃で１時間
重合を行なった。次に得られたポリマーをテトラクロロ
エタンに溶解したのち、メタノールで再沈澱を行なって
精製ポリマー２５．０ｇを得た。このポリマーの対数粘
度は０．１４、液晶相としてネマチック相をもち、ガラ
ス転移点は１３０℃であった。

【００７９】このポリエステルを用い１０wt％のテトラ
クロロエタン溶液を調製した。この溶液を用いて、１０
cm×１０cmの大きさで厚さが１．１mmのパイレックス板
上に、スクリーン印刷法によりポリマー溶液を塗布した
のち乾燥し、２２０℃×３０分熱処理後冷却して、補償
層の厚さ３．５μｍの視角補償板を作製した。得られた
補償板は完全に透明であり、コノスコープ観察したとこ
ろホメオトロピック配向した正結晶構造を持つことがわ
かった。

【００８０】実施例２．実施例１のポリマー溶液を高屈
折ガラス板（Ｈｏｙａ製、屈折率１．８４）上にキャス
トし、実施例１と同様に乾燥、熱処理を施した。得られ
た厚さ３．０μｍの透明なフィルムの屈折率は基板に平
行なすべての方向では同一で１．５４、厚み方向では
１．７２であった。

【００８１】比較例１．実施例１のポリマー溶液を、ラ
ビングしたポリイミド膜を有するガラス基板に塗布し、
乾燥、２２０℃×３０分熱処理したところ、厚さ３．４
μｍの透明なフィルムが得られたが、ポリマーはホモジ
ニアスなネマチック配向をとった。

【００８２】実施例３．二層セル方式で色補償されたＳ
ＴＮディスプレーに、実施例１の視角補償板を補償層が
上側になるようにして図１のように配置した。このテス
トディスプレーの補償効果を調べた結果、図２のように
視角補償板を用いないときに比べ視角の増大に伴うコン
トラストの低下がゆるやかになった。

【００８３】実施例４．実施例１のポリマーと式（１）
に示す光学活性なポリエステルを重量比で９９：１の割
合で含む濃度１０．１％のテトラクロロエタン溶液を調
製した。この溶液を用いて、１０cm×１０cmの大きさで
厚さが１．１mmのガラス基板上に、スピンコート法によ
りポリマー溶液を、塗布したのち乾燥し、２２０℃×３
０分熱処理後冷却して、４．０μｍの透明な膜を得た。
得られたフィルムをコノスコープ観察したところホメオ
トロピック配向した正結晶構造を持つことがわかった。
また、高屈折率ガラスを上に上記のポリマー溶液を、キ
ャスト法により塗布したのち、同様な処理を施し、屈折
率を測定したところ、基板に平行なすべての方向では同
一で１．５５、厚み方向では１．７５であった。

【００８４】

【化４５】

【００８５】実施例５．ＴＮディスプレーに実施例４の
視角補償板をＴＮセルの上側に配置し、視角依存性を視
角補償板を用いないときと比較したところ図３の測定結
果を得た。

【００８６】実施例６．実施例１のポリマーと式（２）
のポリマー（対数粘度０．１０）を重量比１：１で混合
し１５wt％のテトラクロロエタン溶液としたのち、ロー
ルコーターで厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレ
ートフィルムの上に塗布し、乾燥後、１８０℃で１５分
熱処理し、冷風で冷却固定化して補償層の厚さ５μｍの
補償板を作製した。得られた補償層をコノスコープ観察
したところホメオトロピック配向した正結晶構造を持つ
ことがわかった。

【００８７】

【化４６】

【００８８】実施例７． 濃硫酸で洗浄したガラス板をオクタデシルトリエトキシ
シランのトルエン溶液に侵し、ガラス板上に垂直配向膜
を形成した。式（３）の混合組成物をテトラクロロエタ
ン／フェノール（重量比４／６）混合溶媒に溶かし、全
ポリマー濃度を２５wt％とし、このポリマー溶液に基板
を浸漬し引き上げて塗布したのち、室温て５時間放置
し、ついで１００℃で２時間乾燥し、２００℃×３０分
熱処理した。透明な約５μｍの膜が得られたが、面内で
±０．３μｍの膜厚の変動が見られた。得られた補償層
をコノスコープ観察したところホメオトロピック配向し
た正結晶構造を持つことがわかった。

【００８９】

【化４７】

【００９０】実施例８．式（４）のポリマー（対数粘度
０．１４、Ｔｇ＝９３℃）の１２wt％テトラクロロエタ
ン溶液を調製し、素ガラス上にスクリーン印刷法で塗布
し、乾燥した。さらに、塗布面に素ガラスの板をかぶ
せ、これらを２００℃のホットプレートに載せ、上にか
ぶせたガラス板をわずかに左右に数回ずらして、ポリマ
ーにずりを与えた。ついで、冷却することにより、二枚
のガラスに挟まれた透明な液晶の膜を得ることができ
た。この膜をコノスコープ観察した結果、明瞭なアイソ
ジャイヤーは見られなかったが、これら一連の工程を素
ガラスではなく高屈折率ガラスを用いて行ない屈折率を
測定したところ、厚み方向で１．７２、ずりを与えた方
向で１．５７、それに垂直な方向で１．５３であった。

【００９１】

【化４８】

【００９２】実施例９．式（５）のポリマー（明澄点２
５０℃、ガラス転移点１１０℃）を２８０℃に加熱して
溶融しガラス基板の上に塗布した。ついで、１９０℃の
ホットプレート上でポリマーにカバーのガラスを用いず
りを与え、冷却して透明な液晶の膜を得た。得られた補
償層をコノスコープ観察したところホメオトロピック配
向した正結晶構造を持つことがわかった。

【００９３】

【化４９】 実施例１０ 式（６）のポリマー（対数粘度０．１８、Ｔｇ＝７５
℃）の８ｗｔ％テトラクロロエタン溶液を調整し、１０
ｃｍ×１０ｃｍの大きさで厚さ１．１ｍｍの素ガラス上
にスピンコート法で塗布し、乾燥、２２０℃×４５分熱
処理、冷却をへて厚み０．８μｍの透明な補償層を得
た。この層をコノスコープ観察した結果、視野の中心に
アイソジャイヤーが現られ、鋭敏色検板を挿入して正結
晶性を持つことを確認した。これとほぼ同一の厚みの補
償板をもう１枚作製し、２枚の視角補償板を色補償セル
を有するＳＴＮディスプレーに図４の構成で組み入れ
た。その結果、図５に示すような良好な視角補償効果が
得られた。

【化５０】 実施例１１ 実施例１０の式（６）ポリマー溶液を用い、スピンコー
ト回転数のみ変えて実 施例１０と同様な工程で視角補償
板を２枚作製した。補償層の厚みは２枚とも０．５μｍ
であった。これらの補償板をＴＮディスプレーに図６の
構成で組み入れた。その結果視角によるディスプレーの
色調変化が少なくなり、視角補償効果が確認できた。

【００９４】

【発明の効果】本発明の視角補償板は厚さ方向の屈折率
が面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい構造を固
定化した高分子液晶からなり、液晶ディスプレーの一つ
の大きな問題である視角依存性を大きく改善することが
できる。その結果、液晶ディスプレーの高品位表示、高
性能化に大きな威力を発揮し、工業的価値がきわめて大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例３で用いた二層セル色補償型Ｓ
ＴＮディスプレーと視角補償板の構成を示す断面図であ
る。

【図２】実施例３で得られた結果で、ＳＴＮのテストデ
ィスプレーを上下、左右から見たときの視角とコントラ
ストの関係を表している。

【図３】実施例５で得られた結果で、ＴＮのテストディ
スプレーを上、下、左、右から見たときの視角とコント
ラストの関係を表している。

【図４】本発明の実施例１０で用いた二層セル色補償型
ＳＴＮディスプレーと視角補償板の構成を示す断面図で
ある。

【図５】実施例１０で得られた結果で、ＳＴＮのテスト
ディスプレーを上下、左右から見たときの視角とコント
ラストの関係を表している。

【図６】本発明の実施例１１で用いたＴＮディスプレー
と視角補償板の構成を示す断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−85519（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47629（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73327（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−148626（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−306217（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51101（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−27902（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−233502（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3110（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−87720（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−282519（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−16919（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 510 G02B 5/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板、および該基板上に形成され
   た、液晶状態で厚さ方向の屈折率が面内の少なくとも一
   方向の屈折率より大きい構造をとり、液晶転移点以下の
   温度ではガラス状態となる液晶性高分子よりなる膜から
   構成される液晶表示素子用視角補償板。
2. 【請求項２】 液晶性高分子が液晶状態でホメオトロピ
   ック配向することを特徴とする請求項第１項記載の液晶
   表示素子用視角補償板。
3. 【請求項３】 液晶性高分子がオルソ置換芳香族単位を
   含むポリエステルであることを特徴とする請求項第１項
   記載の液晶表示素子用視角補償板。
4. 【請求項４】 液晶性高分子を基板上で該液晶性高分子
   のガラス転移点以上の温度にて熱処理したのち、該液晶
   性高分子のガラス転移点以下の温度に冷却し、厚さ方向
   の屈折率が面内の少なくとも一方向の屈折率より大きい
   構造を固化した膜を使用してなる液晶表示素子用視角補
   償板。
5. 【請求項５】 液晶性高分子がオルソ置換芳香族単位を
   含むポリエステルであることを特徴とする請求項第４項
   記載の液晶表示素子用視角補償板。