JP3629082B2 - 光学異方素子を用いた液晶素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改良され、高速表示に優れた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本語ワードプロセッサやディスクトップパソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴは、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液晶素子に変換されてきている。現在普及している液晶素子（以下ＬＣＤと称す）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との２つの方式に大別できる。
【０００３】
複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子配列のねじれ角９０°以上ねじれたもので、急崚な電気光学特性をもつ為、能動素子（薄膜トランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造でも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）、諧調表示が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶素子（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤなど）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型液晶素子）が用いられている。この表示方式は、応答速度が数＋ミリ秒程度であり、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為に、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角特性上の問題があり、ＣＲＴの表示性能を越えるまでにはいたらない。
【０００５】
ＴＮ型ＬＣＤに対して、ＳＩＤ’９２ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．７９８などに見られるように、画素を分割し、それぞれ電圧印加時のチルト方向を逆向きにして、視角特性を補償する方法が提案されている。この方法によると、上下方向の階調反転に関する視角特性は改善されるが、コントラストの視角特性はほとんど改善されない。
【０００６】
更に、特開平６−７５１１６号、ＥＰ０５７６３０４Ａ１、および特開平６−２１４１１６号公報において、光学的に負の一軸性を示し、その光学軸が傾斜している位相差板を用いることにより、ＴＮ型ＬＣＤの視角特性を改良する方法が提案されている。
これらの方法によれば視野角は従来のものと比べ、改善はされるが、それでもＣＲＴ代替を検討するほどの広い視野角は実現困難であった。
【０００７】
従来の液晶モード以外に広視野角、高速応答という特徴を有するベンド配向液晶セル（＝πセル）がＳＩＤ‘９３ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．２７３、ｐ．２７７、ＵＳ５、４１０、４２２などに見られるように提案された。また、’９５第４２回春の応用物理学会２９ａ−ＳＺＣ−２０などに見られるように、この考え方を反射型ＬＣＤに応用したＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶セルが提案されている。これらの液晶モードでは、光学軸がフィルム法線方向にある負の一軸性の光学異方素子、または、二軸性光学異方素子を用いることによって、広視野角を実現しているが、それでも視野角特性の改善は十分ではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、正面コントラストを低下させずに、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改善され、高速表示に優れた液晶素子を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段により達成された。
（１）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより得られた層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
（２）該角度が、光学異方層の深さ方向において、光学異方層の底面からの距離の増加とともに増加している（１）に記載の液晶素子。
（３）液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（４）該透明支持体の複屈折率Δｎ２の、下記式で表される波長分散値αが１．０以上、１．３以下である（１）に記載の液晶素子。
α＝Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ） … （３）
（但し、Δｎ２（４５０ｎｍ）は波長が４５０ｎｍにおけるΔｎ２を表し、Δｎ２（６００ｎｍ）は波長が６００ｎｍにおけるΔｎ２を表わす）
（５）該光学異方層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（６）光学異方層と透明支持体との間に、配向膜が形成されている（１）に記載の液晶素子。
（７）配向膜がポリマーの硬化膜からなる（６）に記載の液晶素子。
（８）ノーマリーホワイトモードであることを特徴とする（１）に記載の液晶素子。
（９）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルである液晶素子の製造方法であって、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより該光学異方層を製造することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤの視野角が狭い原因の一つは、見る方向によってレターデーションが異なるというものである。図１に示したように、方向１４は液晶の複屈折の比較的大きい方向であるため、レターデーションが大きい。また、方向１５は液晶の複屈折が比較的小さい方向であるため、レターデーションが小さい。
【００１１】
これに対して、図２に示したベンド配向液晶セルにおいては、見る方向によるレターデーションの違いが比較的小さい。図２に示したように、方向２４は下基板２３付近では液晶の複屈折が小さく、上基板２１付近では液晶の複屈折が大きい。方向２５はこの逆であり、方向２４と２５でレターデーションは等しい。したがって、液晶セルの厚み方向中央部に対して対称となるために自己補償型のセルだということができる。これらの特徴を有するために、ベンド配向液晶セルでは視野角は原理的に広い。反射型ＬＣＤとして用いられるＨＡＮ型液晶セルの例を図３に示すが、ＨＡＮ型液晶セルについても同様なことが言える。
【００１２】
しかしながら、ベンド配向液晶セル、ＨＡＮ型反射型ＬＣＤにおいても、視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。本発明は、この様な斜方入射におけるコントラストの低下を防ぎ、視角特性を改善し、同時に、正面のコントラストを改善しようとするものである。
【００１３】
もし、黒表示において液晶セルが正の一軸性の光学異方体だとするならば、これを光学的に補償するには、図４に示したように、負の一軸性の光学異方体を用いればよい。そうすることによって、斜めから見た場合の液晶セルによって生じるレターデーションは、負の一軸性の光学異方体によってキャンセルされ、光漏れを抑えることができる。
【００１４】
しかし、実際の液晶セルを正の一軸性の光学異方体とし、負の一軸性の光学異方体によって補償するのには限界がある。本発明者らは、鋭意検討した結果、更に大幅な視野角改善をし、ＣＲＴ代替の可能性を切り開くためには、図５や図６に示したように、黒表示におけるベンド配向液晶セルやＨＡＮ型液晶セルと同様な配向状態を負の一軸性の化合物で実現した光学異方素子が必要であることを見出した。
【００１５】
本発明における液晶素子とは、表示のために用いられる直視型、投写型の素子、光変調素子として用いられる素子などを含む。
本発明における光学異方素子は、透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層がディスコティック構造単位を有する化合物を含む層である。ディスコティック構造単位を有する化合物の例としては、モノマー等の低分子量のディスコティック液晶性化合物または重合性ディスコティック液晶性化合物の重合により得られるポリマーを挙げることができる。
【００１６】
ディスコティック構造単位を有する化合物は、一般に、ディスコティック液晶相（すなわち、ディスコティックネマチック相）を有する化合物とディスコティック液晶層を持たない化合物に大別することができる。ディスコティック構造単位を有する化合物は一般に負の複屈折を有する。本発明は、この負の複屈折性を利用して、そして、ディスコティック構造単位を、該ディスコティック構造単位の面（以下、単に「面」とも言う）と透明支持体面との角度が光学異方層の深さ方向に変化するように傾けては位置することにより達成したものである。
【００１７】
本発明における光学異方素子は、透明支持体及びその上に設けられたディスコティック構造単位を有する化合物からなる光学異方層からなり、さらに配向膜を透明支持体と光学異方層に設けることが好ましい。配向膜は、光学異方層を複数設ける場合は、光学異方層上に設けても良い。また、下塗層（接着層）を透明基板と配向膜との間に設けることが好ましい。保護層を光学異方層上と基板の裏面に設けても良い。
【００１８】
本発明における透明支持体の材料としては、透明である限りどのような材料でも使用することができる。光透過率が８０％以上を有する材料が好ましい。
このような材料としては、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製）及びフジタック（富士写真フイルム（株）製）などの市販品を使用することができる。本発明においては、透明支持体の複屈折率Δｎ２のαが１．０以上１．３以下であることが好ましく、そのような材料としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン及びポリエーテルスルホンなども使用することが好ましい。
【００１９】
透明支持体（フィルム）面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フィルムの厚さをｄとしたとき、三軸の主屈折率の中でｎｚが一番小さく、式（１）において｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２で表されるレターデーションが、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。１００〜８００ｎｍであることが好ましく、更に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。
また、式（２）における透明支持体の法線方向のレターデーションの絶対値｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜は、０〜２００ｎｍであることが好ましい。０〜１５０ｎｍであることが好ましく、更に、０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
下塗層を、透明支持体上に、透明支持体と配向膜との接着強度を増大させるために設けることが好ましい。
下塗層の形成は、一般に表面処理した透明支持体の表面に塗布により形成する。
表面処理としては、化学処理、機械処理、コロナ放電処理、火炎処理、ＵＶ処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、及びオゾン酸化処理を挙げることができる。
下塗層の構成としても種々の工夫が行われており、第１層として高分子フィルムに良く密着する層（以下、下塗第１層と略す）を設け、その上に、第２層として配向膜と良く密着する親水性の樹脂層（以下、下塗第２層と略す）を塗布するいわゆる重層法と、疎水性基と親水性基との両方を含有する樹脂層を一層のみ塗布する単層法とがある。
【００２１】
重層法における下塗第１層では、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ブタジエン、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸などの中から選ばれた単量体を出発材料とする共重合体、ポリエチレンイミン、エポキシ樹脂、グラフト化ゼラチン、ニトロセルロース、ポリ臭化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ポリエチレン、塩化ポリプロピレン、臭化ポリエチレン、塩化ゴム、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重合体、塩化ビニル−スチレン共重合体、塩化イソブチレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−スチレン−無水マレイン酸三元共重合体、塩化ビニル−スチレン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−イソプレン共重合体、塩化ビニル−塩化プロピレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、内部可塑化ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−メタクリル酸エステル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−アクリル酸エステル共重合体、クロロエチルビニルエーテル−アクリル酸エステル共重合体及びポリクロロプレンなどの含ハロゲン合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−３−メチルブテン及びポリ−１，２−ブタジエンなどのα−オレフィン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ビニルエーテル共重合体、エチレン−プロピレン−１，４−ヘキサジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ブテン−１−プロピレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、及びこれらの共重合体とハロゲン含有樹脂とのブレンド物、アクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチルエステル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸メチルエステル−スチレン共重合体、メタクリル酸ブチルエステル−スチレン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリ−α−クロルアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メトキシエチルエステル、ポリアクリル酸グリシジルエステル、ポリアクリル酸ブリツエステル、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体、アクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体及びメタクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体などのアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−フマル酸ジメチル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体及びスチレン−ブタジエン−アクリルニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ−２，６−ジメチルフェニレンオキサイド、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフタレート、３酢酸セルロース、酪酸セルロース、酪酢酸セルロース、セルロースフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、メトキシメチル−６−ナイロン、ナイロン−６、１０−ポリカプラミド、ポリ−Ｎ−ブチル−ナイロン−６−ポリエチレンセバケート、ポリブチレングルタレート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリブチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレン−２．６−ナフタレート、ポリジエチレングリコールテレフタレート、ポリエチレンオキシベンゾエート、ビスフェノールＡ−イソフタレート、ポリアクリロニトリル、ビスフェノールＡ−アジペート、ポリヘキサメチレン−ｍ−ベンゼンジスルホンアミド、ポリテトラメチレンヘキサメチレンカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンメチレンビス−４−フェニレンカーボネート、及びビスフェノールＡ−ポリカーボネート等を挙げることができる。これらのオリゴマーもしくはポリマーについては、Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”、ＩＶ、１８７−２３１、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｓｅ Ｐｕｂ．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６６に詳しく記載されている。
下塗第２層での材料としては、ゼラチンを挙げることができる。
【００２２】
単層法においては、高分子フィルムを膨張させ、親水性下塗ポリマーと界面混合させることによって良好な密着性が得られるように下塗層が形成される。本発明に使用する親水性下塗ポリマーとしては、水溶性ポリマー、セルロースエステル、ラテックスポリマー、水溶性ポリエステルなどを使用することができる。水溶性ポリマーとしては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ソーダ、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸共重合体及び無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。セルロースエステルとしては、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロースを挙げることができる。ラテックスポリマーとしては、塩化ビニル含有共重合体、塩化ビニリデン含有共重合体、アクリル酸エステル含有共重合体、酢酸ビニル含有共重合体及びブタジエン含有共重合体を挙げることができる。この中でも最も好ましいのはゼラチンである。ゼラチンとしては、いわゆる石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチン、酵素処理ゼラチン、ゼラチン誘導体及び変成ゼラチンなどの、一般に用いられているものを使用することができる。これらのゼラチンのうち、最も好ましく用いられるのは石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチンである。これらのゼラチンは、その作製工程における種々の不純物、例えば０．１１〜２００００ｐｐｍの金属類（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉなどの金属、及びそのイオンなど）、イオン（フッソイオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、アンモニウムイオンなど）を含有していても良い。特に、石灰処理ゼラチンにおいては、ＣａやＭｇのイオンを含有するのが一般的であり、その含有量は１０〜３０００ｐｐｍが一般的であり、下塗の塗布性能の点から１０００ｐｐｍ以下が好ましく、更に好ましくは５００ｐｐｍ以下である。
本発明の密着改良層に用いられる化合物の具体例を下記に挙げる。
【００２３】
【化１】
【００２４】
ｘ：ｙ：ｚ＝２５：６０：２５
【００２５】
【化２】
【００２６】
ｘ：ｙ＝７０：３０
平均分子量：４５０００
【００２７】
【化３】
【００２８】
ｘ：ｙ＝５０：５０
平均分子量：１２０００
【００２９】
【化４】
【００３０】
ｘ：ｙ＝７０：３０
状態：ラテックス
【００３１】
【化５】
【００３２】
平均分子量：１００００
その他、下塗層形成用塗布液は、必要に応じて各種の添加剤を含有させることができる。例えば界面活性剤、帯電防止剤、顔料、塗布助剤などを挙げることができる。また、本発明の下塗層には、公知の種々のゼラチン硬化剤を用いることができる。
ゼラチン硬化剤としては、クロム塩（クロム明ばんなど）、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒドなど）、イソシアネート類、エピクロルヒドリン樹脂及びポリアマイド−エピクロルヒドリン樹脂、シアヌルクロリド系化合物、ビニルスルホンあるいはスルホニル系化合物、カルバモイルアンモニウム塩系化合物、アミジニウム塩系化合物、カルボジイミド化合物及びピリジニウム塩系化合物などを挙げることができる。
【００３３】
本発明の下塗層には、透明性を実質的に損なわない程度に無機または有機の微粒子をマット剤として含有させることができる。
無機微粒子のマット剤としては、シリカ（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムなどを使用することができる。
有機の微粒子マット剤としては、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリスチレン及び米国特許第４１４２８９４号に記載されているポリマーなどを用いることができる。
これらの微粒子マット剤の平均粒径は０．０１〜１０μｍのものが好ましい。より好ましくは、０．０５〜５μｍである。また、その含有量は、０．５〜６００ｍｇ／ｍ２ が好ましく、更に１〜４００ｍｇ／ｍ２ が好ましい。
【００３４】
配向膜は、一般に透明支持体上または上記下塗層上に設けられる。配向膜は、その上に設けられるディスコティック構造単位を有する化合物の配向方向を規定するように機能する。
配向膜は、光学異方層に配向性を付与できるものであれば、どのような層でも良い。配向膜の好ましい例としては、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理された層、無機化合物の斜方蒸着層、及びマイクログルーブを有する層、さらにω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド及びステアリル酸メチルなどのラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）により形成される累積膜、あるいは電場あるいは磁場の付与により誘導体を配向させた層を挙げることができる。
【００３５】
配向膜用の有機化合物の例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチレン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ（ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネートなどのポリマー及びシランカップリング剤などの化合物を挙げることができる。
好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコール及びアルキル基（炭素原子数６以上が好ましい）を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。これらのポリマーの層を配向処理することにより得られる配向膜は、ディスコティック構造単位を有する化合物を斜めに配向させることができる。
【００３６】
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、ディスコティック構造単位を有する化合物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だと推察される。また、アルキル基は、炭素原子数６〜１４が好ましく、更に、−Ｓ―、―（ＣＨ３）Ｃ（ＣＮ）−、または、−（Ｃ２Ｈ５）Ｎ−ＣＳ−Ｓ−を介してポリビニルアルコールに結合していることが好ましい。
上記アルキル変性ポリビニルアルコールは、末端にアルキル基を有するものであり、けん化度８０％以上、重合度２００以上が好ましい。また、上記側鎖にアルキル基を有するポリビニルアルコールは、クラレ（株）製のＭＰ１０３、ＭＰ２０３、Ｒ１１３０などの市販品を利用することができる。
【００３７】
また、ＬＣＤの配向膜として広く用いられているポリイミド膜（好ましくはフッ素原子含有ポリイミド）も有機配向膜として好ましい。これはポリアミック酸（例えば、日立化成（株）製のＬＱ／ＬＸシリーズ、日産化学（株）製のＳＥシリーズ等）を支持体面に塗布し、１００〜３００℃で０．５〜１時間焼成した後、ラビングすることにより得られる。
更に、本発明の配向膜は、上記ポリマーに反応性基を導入することにより、あるいは上記ポリマーをイソシアネート化合物及びエポキシ化合物などの架橋剤とともに使用して、これらのポリマーを硬化させることにより得られる硬化膜であることが好ましい。
【００３８】
また、前記ラビング処理は、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を利用することができる。すなわち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
【００３９】
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、ＺｎＯ２等の金属酸化物、あるいはＭｇＦ２等のフッ化物、さらに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。
無機斜方蒸着膜は、蒸着装置を用いて形成することができる。フィルム（支持体）を固定して蒸着するか、あるいは長尺フィルムを移動させて連続的に蒸着することにより無機斜方蒸着膜を形成することができる。
【００４０】
本発明の光学異方層は、透明支持体または配向膜上に形成される。本発明の光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層である。すなわち、光学異方層は、モノマー等の低分子量のディスコティック構造単位を有する化合物の層または重合性のディスコティック構造単位を有する化合物の重合（硬化）により得られるポリマーの層である。
【００４１】
本発明のディスコティック（円盤状）構造単位を有する化合物の例としては、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、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．１２２巻、１４１頁（１９８５年）、Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔ、Ａ、７８巻、８２頁（１９９０年）に記載されているトルキセン誘導体、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．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．、１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．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などを挙げることができる。
【００４２】
上記ディスコティック（円盤状）化合物は、一般的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、一般的にディスコティック液晶と呼ばれるものが含まれる。但し、分子自身が負の一軸性を示し、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ときは、最終的にできたもの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、高分子量化し液晶性を失ったものも含まれる。
【００４３】
上記ディスコティック構造単位を有する化合物の好ましい例を下記に示す。
【００４４】
【化６】
【００４５】
【化７】
【００４６】
【化８】
【００４７】
【化９】
【００４８】
本発明の光学異方素子は、前述のように、透明支持体上に配向膜を設け、次いで配向膜上に光学異方層を形成することにより作製されることが好ましい。
【００４９】
本発明の光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層であって、そしてディスコティック構造単位の面が、透明支持体面に対して傾き、かつ該ディスコティック構造単位の面と透明支持体面とのなす角度が、光学異方層の深さ方向に変化している。
【００５０】
上記ディスコティック構造単位の面の角度（傾斜角）は、一般に、光学異方層の深さ方向でかつ光学異方層の底面からの距離の増加とともに増加または減少している。上記傾斜角は、距離の増加とともに増加することが好ましい。更に、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、及び増加及び減少を含む間欠的変化等を挙げることができる。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。傾斜角は、変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していることが好ましい。更に、傾斜角は全体として増加していることが好ましく、特に連続的に変化することが好ましい。
【００５１】
本発明の光学異方層の断面の代表的な例を、模式的に図７に示す。
光学異方層７３は、透明支持体７１上に形成された配向膜７２上に設けられている。光学異方層７３を構成するディスコティック構造単位を有する化合物７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、ディスコティック構造単位Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃが透明支持体７１の面に平行な面７１ａ、７１ｂ、７１ｃから傾斜し、そしてそれらの傾斜角θａ、θｂ、θｃ（ディスコティック構造単位の面と透明支持体の面とのなす角）が、光学異方層の底面からの深さ（厚さ）方向の距離の増加とともに、順に増加している。７４は透明支持体の法線を表す。
上記ディスコティック構造単位を有する化合物は平面分子であり、それ故分子中にはただ一個の平面、すなわち円盤面（例、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）を持つ。
矢印７５は、光学異方層のレターデーションの絶対値の最小の方向を透明支持体上に正射影した方向を表す。
【００５２】
上記傾斜角（角度）は、５〜８５度の範囲（特に１０〜８０度の範囲）で変化していることが好ましい。上記傾斜角の最小値は、０〜８５度の範囲（特に５〜４０度）にあり、またその最大値が５〜９０度の範囲（特に３０〜８５度）にあることが好ましい。図７において、支持体側のディスコティック構造単位の傾斜角（例、θａ）が、ほぼ最小値に対応し、そしてディスコティック構造単位の傾斜角（例、θｃ）が、ほぼ最大値に対応している。更に、傾斜角の最小値と最大値との差が、５〜７０度の範囲（特に１０〜６０度）にあることが好ましい。
【００５３】
上記光学異方層は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物及び他の化合物を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱し、その後配向状態（ディスコティックネマチック相）を維持して冷却することにより得られる。あるいは、上記光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物及び他の化合物（更に、例えば重合性モノマー、光重合開始剤）を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後重合させ（ＵＶ光の照射等により）、更に冷却することにより得られる。本発明に用いるディスコティック構造単位を有する化合物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、特に、７０〜１７０℃が好ましい。
【００５４】
例えば、支持体側のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側（空気側）のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物あるいはディスコティック構造単位を有する化合物とともに使用する他の化合物（例、可塑剤、界面活性剤、重合成モノマー及びポリマー）を選択することにより調整することができる。更に、傾斜角の変化の程度も上記選択により調整することができる。
【００５５】
上記可塑剤、界面活性剤及び重合成モノマーとしては、ディスコティック構造単位を有する化合物と相溶性を有し、ディスコティック構造単位を有する化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しない限り、どのような化合物も使用することができる。これらの中で、重合成モノマー（例、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基を有する化合物）が好ましい。上記化合物は、ディスコティック構造単位を有する化合物に対して一般に１〜５０重量％（好ましくは５〜３０重量％）の量にて使用される。
【００５６】
上記ポリマーとしては、ディスコティック構造単位を有する化合物と相溶性を有し、ディスコティック構造単位を有する化合物に傾斜角の変化を与えられる限り、どのようなポリマーでも使用することができる。ポリマー例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、アルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。上記ポリマーは、ディスコティック構造単位を有する化合物の配向を阻害しないように、ディスコティック構造単位を有する化合物に対して一般に０．１〜１０重量％（好ましくは０．１〜８重量％、特に０．１〜５重量％）の量にて使用される。
【００５７】
セルロースアセテートブチレート（酢酸酪酸セルロース）のブチリル化度は、３０％以上、特に３０〜８０％の範囲が好ましい。セルロースアセテートブチレートの粘度（ＡＳＴＭ Ｄ−８１７−７２に従う測定により得られる値）は、０．０１〜２０秒の範囲が好ましい。
【００５８】
上記図７に示される変化する傾斜角を有する光学異方層（光学異方素子）を備えた液晶素子は、極めて拡大された視野角を有し、そして画像の反転、あるいは表示画像の諧調あるいは着色の発生がほとんどないものである。
【００５９】
光学異方層の形成条件は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む組成（ディスコティック構造単位を有する化合物の組合せや、併用する他の化合物の種類や量）により適宜選択される。その条件としては、ディスコティックネマチック層を形成するための加熱温度あるいは加熱時間、加熱後の冷却速度、層厚そして塗布方法等を挙げることができる。
【００６０】
ディスコティック構造単位を有する化合物は、該化合物の性質、熟成条件等により、複数の異なるドメインを形成する場合があり、これが層内部の不均一性に起因するヘイズとなる。ヘイズは液晶素子のコントラストの低下をもたらし、表示に悪影響を及ぼす。このようなヘイズの低減には、ディスコティック構造単位を有する化合物をモノドメインとすること、あるいは複数のドメインを形成しても、その１つ１つのドメインサイズを０．１μｍ以下、好ましくは、０．０８μｍ以下とすることにより、可視光に影響を及ぼさなくすることができる。
【００６１】
本発明における光学異方素子は、法線方向から傾いた方向に、０以外のレターデーションの絶対値の最小値を有し、光学軸を持たない。光学異方層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３とする。ディスコティック構造単位を有する化合物は負の複屈折性を持っているためにΔｎ３は負となる。Δｎ３とｄ３との積の絶対値で表される光学異方層のレターデーションが５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましい。５０〜８００ｎｍであることが好ましく、更に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００６２】
光学異方層のレターデーションの絶対値の最小値を示す方向が、光学異方層の法線から５〜８０度傾斜していることが好ましく、更に１０〜７０度が好ましく、特に２０〜６０度が好ましい。
【００６３】
光学異方層を形成するための溶液は、ディスコティック構造単位を有する化合物及び前述の他の化合物を溶剤に溶解することにより作製することができる。
上記溶剤の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）及びピリジン等の極性溶剤、ベンゼン及びヘキサン等の無極性溶剤、クロロホルム及びジクロロメタン等のアルキルハライド類、酢酸メチル及び酢酸ブチル等のエステル類、アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類、及びテトラヒドロフラン及び１，２−ジメトキシエタン等のエーテル類、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類を挙げることができる。アルキルハライド類及びケトン類が好ましい。溶剤は単独でも、組み合わせて使用しても良い。
【００６４】
上記溶液の塗布方法としては、カーテンコーティング、押し出しコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、印刷コーティング、スプレーコーティング及びスライドコーティングを挙げることができる。
本発明では、ディスコティック構造単位を有する化合物のみの混合物の場合は、蒸着法も使用することができる。本発明では、連続塗布が好ましい。したがって、カーテンコーティング、押し出しコーティング、ロールコーティング及びスライドコーティングが好ましい。
上記光学異方層は、前述したように、上記塗布溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでガラス転移温度以上に加熱し（その後所望により硬化させ）、冷却することにより得られる。
【００６５】
本発明における光学異方素子は、液晶素子において、液晶セルによる複屈折を補償するものであるから、光学異方層の波長分散は、液晶セルと等しいことが好ましい。光学異方層の４５０ｎｍ、６００ｎｍの光によるレターデーションをそれぞれＲ（４５０ｎｍ）、Ｒ（６００ｎｍ）とすれば、式（３）における波長分散を表すＲ（４５０ｎｍ）／Ｒ（６００ｎｍ）値は、１．０以上であることが好ましく、更に、１．０〜１．３であることが好ましい。
【００６６】
本発明の液晶素子の代表的構成例を図８に示す。図８において、透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたベンド配向液晶セルとからなる液晶セルＰＩＣ、液晶セルの両側に設けられた一対の偏光板Ａ、Ｂ、液晶セルと偏光板との間に配置された光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２及びバックライトＢＬが組み合わされて液晶素子を構成している。光学異方素子は一方のみ配置しても良い（すなわち、ＯＣ１またはＯＣ２）。Ｒ１、Ｒ２の矢印は図７における矢印７５に相当する方向である。図８の場合、光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２の光学異方層側が液晶セル側となっている。光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２の光学異方層側を偏光板側に向けても構わない。但し、この場合は、Ｒ１、Ｒ２の矢印の方向は図８とは逆の方向となる。
液晶セルＰＩＣの矢印ＲＰ１、ＲＰ２は、液晶セル基板のラビング方向を表す。ＰＡ及びＰＢは、それぞれ偏光板Ａ、Ｂの偏光の透過軸を表す。
【００６７】
本発明においては、光学異方素子の光学異方層側が液晶セル側となるように配置することが好ましい。この場合、図８において、Ｒ１とＲＰ１、Ｒ２とＲＰ２のなす角は、―４５゜〜４５゜の範囲が好ましい。−２０゜〜２０゜の範囲がより好ましく、−１０゜〜１０゜が特に好ましい。また、２枚の光学異方素子を液晶を挟むように配置することが好ましい。ＰＡとＰＢは直交または平行であることが好ましい。ここでは、実質的に、直交または平行であればよく、１０゜以下であれば、ずれていても構わない。ＲＰ１とＰＡのなす角は、１０゜〜８０゜が好ましく、２０゜〜７０゜が更に好ましく、３５゜〜５５゜が特に好ましい。
【００６８】
本発明の液晶素子の他の構成例を図９に示す。図９において、９１は偏光板、９２は本発明における光学異方素子、９３は透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル、９４は反射板である。また、拡散板を備えていても構わない。
９５は偏光板の光の透過軸、９６の矢印は図７における矢印７５に相当する方向、９７は液晶セル９３の上基板のラビング方向、９８は垂直配向膜を示す。
【００６９】
図９においても、光学異方素子の光学異方層側が液晶セル側となるように配置することが好ましい。この場合、９６と９７のなす角は、―４５゜〜４５゜の範囲が好ましい。−２０゜〜２０゜の範囲がより好ましく、−１０゜〜１０゜が特に好ましい。９５と９７のなす角は、１０゜〜８０゜が好ましく、２０゜〜７０゜が更に好ましく、３５゜〜５５゜が特に好ましい。
【００７０】
本発明においては、セル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルを用いる。液晶の屈折率異方性Δｎと、液晶セルにおける液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄは、輝度と視野角を両立させるために、３００ｎｍ〜３０００ｎｍであることが好ましい。ベンド配向液晶セルにおいては、７００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが更に好ましく、８００ｎｍ〜１８００ｎｍであることが特に好ましい。ＨＡＮ型液晶セルにおいては、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが更に好ましく、４００ｎｍ〜９００ｎｍであることが特に好ましい。
【００７１】
本発明における液晶素子は、ノーマリーホワイトモード（以下、ＮＷモード）とノーマリーブラックモード（以下、ＮＢモード）で用いることができる。ＮＢモードにおいては、視角が大きくなるにしたがって、色味変化が大きくなることから、ＮＷモードで用いることが好ましい。
【００７２】
【実施例】
（ベンド配向液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。このような２枚のガラス基板をパラレルの配置で向き合わせ、セルギャップｄ１を８μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ベンド配向液晶セルを作製する。Δｎ１とｄ１との積が１１１７ｎｍである。
【００７３】
（ＨＡＮ型液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。ＩＴＯ電極付きのガラス基板をもう一枚用意し、ＳｉＯ蒸着膜を配向膜として設けた。この２枚のガラス基板を向き合わせ、セルギャップｄ１を４μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ＨＡＮ型液晶セルを作製する。Δｎ１とｄ１との積が５５８ｎｍである。
【００７４】
（光学異方素子１の作製）
ホスゲンとビスフェノールＡの縮合により得られた分子量１２万のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、二軸延伸しながら乾燥し、厚さｄ２が６０μｍのフィルムを得た。このフィルムをエリプソメーターＡＥＰ−１００によってレターデーション値を測定し、屈折率に換算したところ、ｎｘ＝１．５４０、ｎｙ＝１．５４０、ｎｚ＝１．５３６であった。ｎｘ、ｎｙは面内にあり、ｎｚは法線方向であった。｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝２４０ｎｍであり、式（１）の条件を満たしていた。｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜＝０であり、式（２）の条件を満たしていた。また、Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ）は、１．１であり、式（３）の条件を満たしていた。
【００７５】
この配向膜上に下記ディスコティック液晶１．８ｇ（ＴＥ−８（８、ｍ＝４））、トリメチロールプロバンＥＯ変成トリアクリレート（Ｖ＃３６０ 大阪有機化学） ０．２ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１−０．２イーストマンケミカル） ０．０４ｇ、光重合開始剤（イルガキュアー９０７チバガイギー）０．０６ｇ、増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ 日本化薬）０．０２ｇを３．４３ｇのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を調液する。この塗布液を＃１０のワイヤーバーで塗布し、金属の枠に貼り付けて１４０℃の高温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶を配向させた後、１４０℃のまま１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて１分間ＵＶ照射し架橋した。その後、室温まで放冷した。このようにして本発明における光学異方素子を作製した。
【００７６】
ディスコティック液晶層の厚みは、およそ５．０μｍであった。ディスコティック液晶層のみのレターデーション値をラビング軸に沿って測定したところ、レターデーションが０となる方向は存在しなかった。この値をシミュレーションによってフィッティングしたところ、負の一軸性が厚み方向に４゜から６８゜連続的に変化したハイブリッド配向を示していることがわかった。光学軸の平均傾斜角は３６゜、光学異方層であるディスコティック液晶層の複屈折率Δｎ３と厚みｄ３との積は１６０ｎｍであった。
【００７７】
また、得られた本発明の光学異方素子をミクロトームを用いてラビング方向で深さに沿って切断し、極めて薄いフィルム（サンプル）を作製した。このサンプルをＯｓＯ４の雰囲気中に４８時間放置して、染色した。得られた染色フィルムを、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって観察し、その顕微鏡写真を得た。染色フィルムでは、ディスコティック構造単位を有する化合物ＴＥ−８（８、ｍ＝４）のアクリロイル基が染色され、写真の像として認められた。
この写真から、光学異方層のディスコティック構造単位を有する化合物は透明支持体の表面から傾いており、かつその傾斜角が、光学異方層の底部から深さ方向の距離の増加とともに、連続的に増加していることが認められた。
【００７８】
（光学異方素子２の作製）
ホスゲンとビスフェノールＡの縮合により得られた分子量１２万のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、アンバランス二軸延伸しながら乾燥し、厚さ７０μｍのフィルムを得た。このフィルムをエリプソメーターＡＥＰ−１００によってレターデーション値を測定し、屈折率に換算したところ、ｎｘ＝１．５４９、ｎｙ＝１．５４４、ｎｚ＝１．５４０であった。ｎｘ、ｎｙは面内にあり、ｎｚは法線方向であった。｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝４５５ｎｍであり、｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜＝３５０ｎｍであった。また、Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ）は、１．１であった。
【００７９】
実施例１
作製したベンド配向液晶セルに、光学異方素子１をセルを挟むように２枚、ディスコティック液晶層側がセルに近くなるように配置した。ベンド配向液晶セルのラビング方向と光学異方素子１のラビング方向は反平行になるように配置した。その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコルに配置した。
この液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定を大塚電子製ＬＣＤ−５０００にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１０に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８０】
比較例１
作製したベンド配向液晶セルに、光学異方素子２を手前側に１枚、ベンド配向液晶セルのラビング方向と光学異方素子２のｎｙの方向とが一致するように配置した。その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコルに配置した。この液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示６Ｖ、黒表示２ＶのＮＢモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定を大塚電子製ＬＣＤ−５０００にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１１に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８１】
実施例２
作製したＨＡＮ型液晶セルに、光学異方素子１を手前側に１枚、ディスコティック液晶層側がセルに近くなるように配置した。ＨＡＮ型液晶セルのラビング方向と光学異方素子１のラビング方向は反平行になるように配置した。手前側には偏光板を透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるように配置し、偏光板の更に手前側には拡散板を配置した。その反対の面には、ガラス基板の外側にミラーを用い、反射型液晶素子とした。
この反射型液晶素子に法線方向から２０゜傾けた方向に光源を置き、光を照射した。液晶セルには５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定をＴＯＰＣＯＮ製ｂｍ−７にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１２に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８２】
比較例２
作製したＨＡＮ型液晶セルに、光学異方素子２を手前側に１枚、ＨＡＮ型液晶セルのラビング方向と光学異方素子２のｎｙの方向とが一致するように配置した。手前側には偏光板を透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるように配置し、奥側にはＴｉＯ２粉末を含む白色板を拡散板として用い、反射型液晶素子とした。この液晶セルに５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加し、白表示６Ｖ、黒表示２ＶのＮＢモードとし、実施例２と同様にコントラスト比測定を行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１３に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８３】
本発明である実施例１〜２は、比較例１〜２に比べて、大幅に視野角特性が改善されていることがわかる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、視角特性が改善され、視認性にすぐれ、高速表示が可能な高品位表示の液晶素子を提供することができる。また、本発明をＴＦＴやＭＩＭなどの３端子、２端子素子を用いたアクティブマトリクス液晶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】従来のＴＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図２】ベンド配向液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図３】ＨＡＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図４】正の一軸性を仮定した場合の液晶セルが、負の一軸性光学異方体によって視角特性が改善される原理を示した模式図である。
【図５】本発明のベンド配向液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図６】本発明のＨＡＮ型液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図７】本発明に用いられる光学異方素子の断面図である。
【図８】本発明のベンド配向液晶素子の構成を示した図である。
【図９】本発明の反射型ＨＡＮ型液晶素子の構成を示した図である。
【図１０】実施例１の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１１】比較例１の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１２】実施例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１３】比較例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【符号の説明】
１１−−−−−−−−液晶セルの上基板
１２−−−−−−−−ＴＮ液晶
１３−−−−−−−−液晶セルの下基板
１４、１５−−−−−光の進む方向
２１−−−−−−−−液晶セルの上基板
２２−−−−−−−−ベンド配向液晶
２３−−−−−−−−液晶セルの下基板
２４、２５−−−−−光の進む方向
３１−−−−−−−−液晶セルの上基板
３２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶
３３−−−−−−−−液晶セルの下基板
３４−−−−−−−−入射光
３５−−−−−−−−反射光
４１−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子の屈折率楕円体
４２−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子
４３−−−−−−−−正の一軸性の液晶セル
４４−−−−−−−−正の一軸性の液晶セルの屈折率楕円体
５１−−−−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素子
５２−−−−−−−−ベンド配向液晶セル
６１―――−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素子
６２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶セル
７１――――――――透明支持体
７２――――――――配向膜
７３――――――――光学異方層
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ――ディスコティック構造単位を有する化合物
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ―――――ディスコティック構造単位の面
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ――透明支持体２１の面に平行な面
θａ、θｂ、θｃ―――――傾斜角
７４――――――――透明支持体の法線
７５――――――――ラビング方向
ＰＩＣ―――――――ベンド配向液晶セル
Ａ、Ｂ―――――――偏光板
ＯＣ１、ＯＣ２―――光学異方素子
ＢＬ――――――――バックライト
Ｒ１、Ｒ２―――――図７における矢印７５の方向
ＲＰ１、ＲＰ２―――液晶セル基板のラビング方向
ＰＡ――――――――偏光板Ａの偏光の透過軸
ＰＢ――――――――偏光板Ｂの偏光の透過軸
９１――――――――偏光板
９２――――――――光学異方素子
９３――――――――透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル
９４――――――――反射板
９５――――――――偏光板の光の透過軸
９６――――――――図７における矢印７５に相当する方向
９７――――――――液晶セル９３の上基板のラビング方向
９８――――――――垂直配向膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改良され、高速表示に優れた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本語ワードプロセッサやディスクトップパソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴは、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液晶素子に変換されてきている。現在普及している液晶素子（以下ＬＣＤと称す）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との２つの方式に大別できる。
【０００３】
複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子配列のねじれ角９０°以上ねじれたもので、急崚な電気光学特性をもつ為、能動素子（薄膜トランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造でも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）、諧調表示が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶素子（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤなど）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型液晶素子）が用いられている。この表示方式は、応答速度が数＋ミリ秒程度であり、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為に、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角特性上の問題があり、ＣＲＴの表示性能を越えるまでにはいたらない。
【０００５】
ＴＮ型ＬＣＤに対して、ＳＩＤ’９２ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．７９８などに見られるように、画素を分割し、それぞれ電圧印加時のチルト方向を逆向きにして、視角特性を補償する方法が提案されている。この方法によると、上下方向の階調反転に関する視角特性は改善されるが、コントラストの視角特性はほとんど改善されない。
【０００６】
更に、特開平６−７５１１６号、ＥＰ０５７６３０４Ａ１、および特開平６−２１４１１６号公報において、光学的に負の一軸性を示し、その光学軸が傾斜している位相差板を用いることにより、ＴＮ型ＬＣＤの視角特性を改良する方法が提案されている。
これらの方法によれば視野角は従来のものと比べ、改善はされるが、それでもＣＲＴ代替を検討するほどの広い視野角は実現困難であった。
【０００７】
従来の液晶モード以外に広視野角、高速応答という特徴を有するベンド配向液晶セル（＝πセル）がＳＩＤ‘９３ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．２７３、ｐ．２７７、ＵＳ５、４１０、４２２などに見られるように提案された。また、’９５第４２回春の応用物理学会２９ａ−ＳＺＣ−２０などに見られるように、この考え方を反射型ＬＣＤに応用したＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶セルが提案されている。これらの液晶モードでは、光学軸がフィルム法線方向にある負の一軸性の光学異方素子、または、二軸性光学異方素子を用いることによって、広視野角を実現しているが、それでも視野角特性の改善は十分ではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、正面コントラストを低下させずに、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改善され、高速表示に優れた液晶素子を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段により達成された。
（１）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより得られた層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
（２）該角度が、光学異方層の深さ方向において、光学異方層の底面からの距離の増加とともに増加している（１）に記載の液晶素子。
（３）液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（４）該透明支持体の複屈折率Δｎ２の、下記式で表される波長分散値αが１．０以上、１．３以下である（１）に記載の液晶素子。
α＝Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ） … （３）
（但し、Δｎ２（４５０ｎｍ）は波長が４５０ｎｍにおけるΔｎ２を表し、Δｎ２（６００ｎｍ）は波長が６００ｎｍにおけるΔｎ２を表わす）
（５）該光学異方層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（６）光学異方層と透明支持体との間に、配向膜が形成されている（１）に記載の液晶素子。
（７）配向膜がポリマーの硬化膜からなる（６）に記載の液晶素子。
（８）ノーマリーホワイトモードであることを特徴とする（１）に記載の液晶素子。
（９）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルである液晶素子の製造方法であって、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより該光学異方層を製造することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤの視野角が狭い原因の一つは、見る方向によってレターデーションが異なるというものである。図１に示したように、方向１４は液晶の複屈折の比較的大きい方向であるため、レターデーションが大きい。また、方向１５は液晶の複屈折が比較的小さい方向であるため、レターデーションが小さい。
【００１１】
これに対して、図２に示したベンド配向液晶セルにおいては、見る方向によるレターデーションの違いが比較的小さい。図２に示したように、方向２４は下基板２３付近では液晶の複屈折が小さく、上基板２１付近では液晶の複屈折が大きい。方向２５はこの逆であり、方向２４と２５でレターデーションは等しい。したがって、液晶セルの厚み方向中央部に対して対称となるために自己補償型のセルだということができる。これらの特徴を有するために、ベンド配向液晶セルでは視野角は原理的に広い。反射型ＬＣＤとして用いられるＨＡＮ型液晶セルの例を図３に示すが、ＨＡＮ型液晶セルについても同様なことが言える。
【００１２】
しかしながら、ベンド配向液晶セル、ＨＡＮ型反射型ＬＣＤにおいても、視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。本発明は、この様な斜方入射におけるコントラストの低下を防ぎ、視角特性を改善し、同時に、正面のコントラストを改善しようとするものである。
【００１３】
もし、黒表示において液晶セルが正の一軸性の光学異方体だとするならば、これを光学的に補償するには、図４に示したように、負の一軸性の光学異方体を用いればよい。そうすることによって、斜めから見た場合の液晶セルによって生じるレターデーションは、負の一軸性の光学異方体によってキャンセルされ、光漏れを抑えることができる。
【００１４】
しかし、実際の液晶セルを正の一軸性の光学異方体とし、負の一軸性の光学異方体によって補償するのには限界がある。本発明者らは、鋭意検討した結果、更に大幅な視野角改善をし、ＣＲＴ代替の可能性を切り開くためには、図５や図６に示したように、黒表示におけるベンド配向液晶セルやＨＡＮ型液晶セルと同様な配向状態を負の一軸性の化合物で実現した光学異方素子が必要であることを見出した。
【００１５】
本発明における液晶素子とは、表示のために用いられる直視型、投写型の素子、光変調素子として用いられる素子などを含む。
本発明における光学異方素子は、透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層がディスコティック構造単位を有する化合物を含む層である。ディスコティック構造単位を有する化合物の例としては、モノマー等の低分子量のディスコティック液晶性化合物または重合性ディスコティック液晶性化合物の重合により得られるポリマーを挙げることができる。
【００１６】
ディスコティック構造単位を有する化合物は、一般に、ディスコティック液晶相（すなわち、ディスコティックネマチック相）を有する化合物とディスコティック液晶層を持たない化合物に大別することができる。ディスコティック構造単位を有する化合物は一般に負の複屈折を有する。本発明は、この負の複屈折性を利用して、そして、ディスコティック構造単位を、該ディスコティック構造単位の面（以下、単に「面」とも言う）と透明支持体面との角度が光学異方層の深さ方向に変化するように傾けては位置することにより達成したものである。
【００１７】
本発明における光学異方素子は、透明支持体及びその上に設けられたディスコティック構造単位を有する化合物からなる光学異方層からなり、さらに配向膜を透明支持体と光学異方層に設けることが好ましい。配向膜は、光学異方層を複数設ける場合は、光学異方層上に設けても良い。また、下塗層（接着層）を透明基板と配向膜との間に設けることが好ましい。保護層を光学異方層上と基板の裏面に設けても良い。
【００１８】
本発明における透明支持体の材料としては、透明である限りどのような材料でも使用することができる。光透過率が８０％以上を有する材料が好ましい。
このような材料としては、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製）及びフジタック（富士写真フイルム（株）製）などの市販品を使用することができる。本発明においては、透明支持体の複屈折率Δｎ２のαが１．０以上１．３以下であることが好ましく、そのような材料としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン及びポリエーテルスルホンなども使用することが好ましい。
【００１９】
透明支持体（フィルム）面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フィルムの厚さをｄとしたとき、三軸の主屈折率の中でｎｚが一番小さく、式（１）において｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２で表されるレターデーションが、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。１００〜８００ｎｍであることが好ましく、更に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。
また、式（２）における透明支持体の法線方向のレターデーションの絶対値｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜は、０〜２００ｎｍであることが好ましい。０〜１５０ｎｍであることが好ましく、更に、０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
下塗層を、透明支持体上に、透明支持体と配向膜との接着強度を増大させるために設けることが好ましい。
下塗層の形成は、一般に表面処理した透明支持体の表面に塗布により形成する。
表面処理としては、化学処理、機械処理、コロナ放電処理、火炎処理、ＵＶ処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、及びオゾン酸化処理を挙げることができる。
下塗層の構成としても種々の工夫が行われており、第１層として高分子フィルムに良く密着する層（以下、下塗第１層と略す）を設け、その上に、第２層として配向膜と良く密着する親水性の樹脂層（以下、下塗第２層と略す）を塗布するいわゆる重層法と、疎水性基と親水性基との両方を含有する樹脂層を一層のみ塗布する単層法とがある。
【００２１】
重層法における下塗第１層では、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ブタジエン、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸などの中から選ばれた単量体を出発材料とする共重合体、ポリエチレンイミン、エポキシ樹脂、グラフト化ゼラチン、ニトロセルロース、ポリ臭化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ポリエチレン、塩化ポリプロピレン、臭化ポリエチレン、塩化ゴム、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重合体、塩化ビニル−スチレン共重合体、塩化イソブチレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−スチレン−無水マレイン酸三元共重合体、塩化ビニル−スチレン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−イソプレン共重合体、塩化ビニル−塩化プロピレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、内部可塑化ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−メタクリル酸エステル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−アクリル酸エステル共重合体、クロロエチルビニルエーテル−アクリル酸エステル共重合体及びポリクロロプレンなどの含ハロゲン合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−３−メチルブテン及びポリ−１，２−ブタジエンなどのα−オレフィン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ビニルエーテル共重合体、エチレン−プロピレン−１，４−ヘキサジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ブテン−１−プロピレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、及びこれらの共重合体とハロゲン含有樹脂とのブレンド物、アクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチルエステル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸メチルエステル−アクリロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸メチルエステル−スチレン共重合体、メタクリル酸ブチルエステル−スチレン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリ−α−クロルアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メトキシエチルエステル、ポリアクリル酸グリシジルエステル、ポリアクリル酸ブリツエステル、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体、アクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体及びメタクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体などのアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−フマル酸ジメチル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体及びスチレン−ブタジエン−アクリルニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ−２，６−ジメチルフェニレンオキサイド、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフタレート、３酢酸セルロース、酪酸セルロース、酪酢酸セルロース、セルロースフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、メトキシメチル−６−ナイロン、ナイロン−６、１０−ポリカプラミド、ポリ−Ｎ−ブチル−ナイロン−６−ポリエチレンセバケート、ポリブチレングルタレート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリブチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレン−２．６−ナフタレート、ポリジエチレングリコールテレフタレート、ポリエチレンオキシベンゾエート、ビスフェノールＡ−イソフタレート、ポリアクリロニトリル、ビスフェノールＡ−アジペート、ポリヘキサメチレン−ｍ−ベンゼンジスルホンアミド、ポリテトラメチレンヘキサメチレンカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンメチレンビス−４−フェニレンカーボネート、及びビスフェノールＡ−ポリカーボネート等を挙げることができる。これらのオリゴマーもしくはポリマーについては、Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”、ＩＶ、１８７−２３１、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｓｅ Ｐｕｂ．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６６に詳しく記載されている。
下塗第２層での材料としては、ゼラチンを挙げることができる。
【００２２】
単層法においては、高分子フィルムを膨張させ、親水性下塗ポリマーと界面混合させることによって良好な密着性が得られるように下塗層が形成される。本発明に使用する親水性下塗ポリマーとしては、水溶性ポリマー、セルロースエステル、ラテックスポリマー、水溶性ポリエステルなどを使用することができる。水溶性ポリマーとしては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ソーダ、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸共重合体及び無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。セルロースエステルとしては、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロースを挙げることができる。ラテックスポリマーとしては、塩化ビニル含有共重合体、塩化ビニリデン含有共重合体、アクリル酸エステル含有共重合体、酢酸ビニル含有共重合体及びブタジエン含有共重合体を挙げることができる。この中でも最も好ましいのはゼラチンである。ゼラチンとしては、いわゆる石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチン、酵素処理ゼラチン、ゼラチン誘導体及び変成ゼラチンなどの、一般に用いられているものを使用することができる。これらのゼラチンのうち、最も好ましく用いられるのは石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチンである。これらのゼラチンは、その作製工程における種々の不純物、例えば０．１１〜２００００ｐｐｍの金属類（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉなどの金属、及びそのイオンなど）、イオン（フッソイオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、アンモニウムイオンなど）を含有していても良い。特に、石灰処理ゼラチンにおいては、ＣａやＭｇのイオンを含有するのが一般的であり、その含有量は１０〜３０００ｐｐｍが一般的であり、下塗の塗布性能の点から１０００ｐｐｍ以下が好ましく、更に好ましくは５００ｐｐｍ以下である。
本発明の密着改良層に用いられる化合物の具体例を下記に挙げる。
【００２３】
【化１】
ｘ：ｙ：ｚ＝２５：６０：２５
【００２５】
【化２】
ｘ：ｙ＝７０：３０
平均分子量：４５０００
【００２７】
【化３】
ｘ：ｙ＝５０：５０
平均分子量：１２０００
【００２９】
【化４】
ｘ：ｙ＝７０：３０
状態：ラテックス
【００３１】
【化５】
平均分子量：１００００
その他、下塗層形成用塗布液は、必要に応じて各種の添加剤を含有させることができる。例えば界面活性剤、帯電防止剤、顔料、塗布助剤などを挙げることができる。また、本発明の下塗層には、公知の種々のゼラチン硬化剤を用いることができる。
ゼラチン硬化剤としては、クロム塩（クロム明ばんなど）、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒドなど）、イソシアネート類、エピクロルヒドリン樹脂及びポリアマイド−エピクロルヒドリン樹脂、シアヌルクロリド系化合物、ビニルスルホンあるいはスルホニル系化合物、カルバモイルアンモニウム塩系化合物、アミジニウム塩系化合物、カルボジイミド化合物及びピリジニウム塩系化合物などを挙げることができる。
【００３３】
本発明の下塗層には、透明性を実質的に損なわない程度に無機または有機の微粒子をマット剤として含有させることができる。
無機微粒子のマット剤としては、シリカ（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムなどを使用することができる。
有機の微粒子マット剤としては、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリスチレン及び米国特許第４１４２８９４号に記載されているポリマーなどを用いることができる。
これらの微粒子マット剤の平均粒径は０．０１〜１０μｍのものが好ましい。より好ましくは、０．０５〜５μｍである。また、その含有量は、０．５〜６００ｍｇ／ｍ２ が好ましく、更に１〜４００ｍｇ／ｍ２ が好ましい。
【００３４】
配向膜は、一般に透明支持体上または上記下塗層上に設けられる。配向膜は、その上に設けられるディスコティック構造単位を有する化合物の配向方向を規定するように機能する。
配向膜は、光学異方層に配向性を付与できるものであれば、どのような層でも良い。配向膜の好ましい例としては、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理された層、無機化合物の斜方蒸着層、及びマイクログルーブを有する層、さらにω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド及びステアリル酸メチルなどのラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）により形成される累積膜、あるいは電場あるいは磁場の付与により誘導体を配向させた層を挙げることができる。
【００３５】
配向膜用の有機化合物の例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチレン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ（ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネートなどのポリマー及びシランカップリング剤などの化合物を挙げることができる。
好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコール及びアルキル基（炭素原子数６以上が好ましい）を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。これらのポリマーの層を配向処理することにより得られる配向膜は、ディスコティック構造単位を有する化合物を斜めに配向させることができる。
【００３６】
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、ディスコティック構造単位を有する化合物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だと推察される。また、アルキル基は、炭素原子数６〜１４が好ましく、更に、−Ｓ―、―（ＣＨ３）Ｃ（ＣＮ）−、または、−（Ｃ２Ｈ５）Ｎ−ＣＳ−Ｓ−を介してポリビニルアルコールに結合していることが好ましい。
上記アルキル変性ポリビニルアルコールは、末端にアルキル基を有するものであり、けん化度８０％以上、重合度２００以上が好ましい。また、上記側鎖にアルキル基を有するポリビニルアルコールは、クラレ（株）製のＭＰ１０３、ＭＰ２０３、Ｒ１１３０などの市販品を利用することができる。
【００３７】
また、ＬＣＤの配向膜として広く用いられているポリイミド膜（好ましくはフッ素原子含有ポリイミド）も有機配向膜として好ましい。これはポリアミック酸（例えば、日立化成（株）製のＬＱ／ＬＸシリーズ、日産化学（株）製のＳＥシリーズ等）を支持体面に塗布し、１００〜３００℃で０．５〜１時間焼成した後、ラビングすることにより得られる。
更に、本発明の配向膜は、上記ポリマーに反応性基を導入することにより、あるいは上記ポリマーをイソシアネート化合物及びエポキシ化合物などの架橋剤とともに使用して、これらのポリマーを硬化させることにより得られる硬化膜であることが好ましい。
【００３８】
また、前記ラビング処理は、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を利用することができる。すなわち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
【００３９】
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、ＺｎＯ２等の金属酸化物、あるいはＭｇＦ２等のフッ化物、さらに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。
無機斜方蒸着膜は、蒸着装置を用いて形成することができる。フィルム（支持体）を固定して蒸着するか、あるいは長尺フィルムを移動させて連続的に蒸着することにより無機斜方蒸着膜を形成することができる。
【００４０】
本発明の光学異方層は、透明支持体または配向膜上に形成される。本発明の光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層である。すなわち、光学異方層は、モノマー等の低分子量のディスコティック構造単位を有する化合物の層または重合性のディスコティック構造単位を有する化合物の重合（硬化）により得られるポリマーの層である。
【００４１】
本発明のディスコティック（円盤状）構造単位を有する化合物の例としては、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、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．１２２巻、１４１頁（１９８５年）、Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔ、Ａ、７８巻、８２頁（１９９０年）に記載されているトルキセン誘導体、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．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．、１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．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などを挙げることができる。
【００４２】
上記ディスコティック（円盤状）化合物は、一般的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、一般的にディスコティック液晶と呼ばれるものが含まれる。但し、分子自身が負の一軸性を示し、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ときは、最終的にできたもの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、高分子量化し液晶性を失ったものも含まれる。
【００４３】
上記ディスコティック構造単位を有する化合物の好ましい例を下記に示す。
【００４４】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
本発明の光学異方素子は、前述のように、透明支持体上に配向膜を設け、次いで配向膜上に光学異方層を形成することにより作製されることが好ましい。
【００４９】
本発明の光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層であって、そしてディスコティック構造単位の面が、透明支持体面に対して傾き、かつ該ディスコティック構造単位の面と透明支持体面とのなす角度が、光学異方層の深さ方向に変化している。
【００５０】
上記ディスコティック構造単位の面の角度（傾斜角）は、一般に、光学異方層の深さ方向でかつ光学異方層の底面からの距離の増加とともに増加または減少している。上記傾斜角は、距離の増加とともに増加することが好ましい。更に、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、及び増加及び減少を含む間欠的変化等を挙げることができる。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。傾斜角は、変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していることが好ましい。更に、傾斜角は全体として増加していることが好ましく、特に連続的に変化することが好ましい。
【００５１】
本発明の光学異方層の断面の代表的な例を、模式的に図７に示す。
光学異方層７３は、透明支持体７１上に形成された配向膜７２上に設けられている。光学異方層７３を構成するディスコティック構造単位を有する化合物７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、ディスコティック構造単位Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃが透明支持体７１の面に平行な面７１ａ、７１ｂ、７１ｃから傾斜し、そしてそれらの傾斜角θａ、θｂ、θｃ（ディスコティック構造単位の面と透明支持体の面とのなす角）が、光学異方層の底面からの深さ（厚さ）方向の距離の増加とともに、順に増加している。７４は透明支持体の法線を表す。
上記ディスコティック構造単位を有する化合物は平面分子であり、それ故分子中にはただ一個の平面、すなわち円盤面（例、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）を持つ。
矢印７５は、光学異方層のレターデーションの絶対値の最小の方向を透明支持体上に正射影した方向を表す。
【００５２】
上記傾斜角（角度）は、５〜８５度の範囲（特に１０〜８０度の範囲）で変化していることが好ましい。上記傾斜角の最小値は、０〜８５度の範囲（特に５〜４０度）にあり、またその最大値が５〜９０度の範囲（特に３０〜８５度）にあることが好ましい。図７において、支持体側のディスコティック構造単位の傾斜角（例、θａ）が、ほぼ最小値に対応し、そしてディスコティック構造単位の傾斜角（例、θｃ）が、ほぼ最大値に対応している。更に、傾斜角の最小値と最大値との差が、５〜７０度の範囲（特に１０〜６０度）にあることが好ましい。
【００５３】
上記光学異方層は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物及び他の化合物を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱し、その後配向状態（ディスコティックネマチック相）を維持して冷却することにより得られる。あるいは、上記光学異方層は、ディスコティック構造単位を有する化合物及び他の化合物（更に、例えば重合性モノマー、光重合開始剤）を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後重合させ（ＵＶ光の照射等により）、更に冷却することにより得られる。本発明に用いるディスコティック構造単位を有する化合物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、特に、７０〜１７０℃が好ましい。
【００５４】
例えば、支持体側のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側（空気側）のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック構造単位を有する化合物あるいはディスコティック構造単位を有する化合物とともに使用する他の化合物（例、可塑剤、界面活性剤、重合成モノマー及びポリマー）を選択することにより調整することができる。更に、傾斜角の変化の程度も上記選択により調整することができる。
【００５５】
上記可塑剤、界面活性剤及び重合成モノマーとしては、ディスコティック構造単位を有する化合物と相溶性を有し、ディスコティック構造単位を有する化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しない限り、どのような化合物も使用することができる。これらの中で、重合成モノマー（例、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基を有する化合物）が好ましい。上記化合物は、ディスコティック構造単位を有する化合物に対して一般に１〜５０重量％（好ましくは５〜３０重量％）の量にて使用される。
【００５６】
上記ポリマーとしては、ディスコティック構造単位を有する化合物と相溶性を有し、ディスコティック構造単位を有する化合物に傾斜角の変化を与えられる限り、どのようなポリマーでも使用することができる。ポリマー例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、アルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。上記ポリマーは、ディスコティック構造単位を有する化合物の配向を阻害しないように、ディスコティック構造単位を有する化合物に対して一般に０．１〜１０重量％（好ましくは０．１〜８重量％、特に０．１〜５重量％）の量にて使用される。
【００５７】
セルロースアセテートブチレート（酢酸酪酸セルロース）のブチリル化度は、３０％以上、特に３０〜８０％の範囲が好ましい。セルロースアセテートブチレートの粘度（ＡＳＴＭ Ｄ−８１７−７２に従う測定により得られる値）は、０．０１〜２０秒の範囲が好ましい。
【００５８】
上記図７に示される変化する傾斜角を有する光学異方層（光学異方素子）を備えた液晶素子は、極めて拡大された視野角を有し、そして画像の反転、あるいは表示画像の諧調あるいは着色の発生がほとんどないものである。
【００５９】
光学異方層の形成条件は、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む組成（ディスコティック構造単位を有する化合物の組合せや、併用する他の化合物の種類や量）により適宜選択される。その条件としては、ディスコティックネマチック層を形成するための加熱温度あるいは加熱時間、加熱後の冷却速度、層厚そして塗布方法等を挙げることができる。
【００６０】
ディスコティック構造単位を有する化合物は、該化合物の性質、熟成条件等により、複数の異なるドメインを形成する場合があり、これが層内部の不均一性に起因するヘイズとなる。ヘイズは液晶素子のコントラストの低下をもたらし、表示に悪影響を及ぼす。このようなヘイズの低減には、ディスコティック構造単位を有する化合物をモノドメインとすること、あるいは複数のドメインを形成しても、その１つ１つのドメインサイズを０．１μｍ以下、好ましくは、０．０８μｍ以下とすることにより、可視光に影響を及ぼさなくすることができる。
【００６１】
本発明における光学異方素子は、法線方向から傾いた方向に、０以外のレターデーションの絶対値の最小値を有し、光学軸を持たない。光学異方層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３とする。ディスコティック構造単位を有する化合物は負の複屈折性を持っているためにΔｎ３は負となる。Δｎ３とｄ３との積の絶対値で表される光学異方層のレターデーションが５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましい。５０〜８００ｎｍであることが好ましく、更に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００６２】
光学異方層のレターデーションの絶対値の最小値を示す方向が、光学異方層の法線から５〜８０度傾斜していることが好ましく、更に１０〜７０度が好ましく、特に２０〜６０度が好ましい。
【００６３】
光学異方層を形成するための溶液は、ディスコティック構造単位を有する化合物及び前述の他の化合物を溶剤に溶解することにより作製することができる。
上記溶剤の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）及びピリジン等の極性溶剤、ベンゼン及びヘキサン等の無極性溶剤、クロロホルム及びジクロロメタン等のアルキルハライド類、酢酸メチル及び酢酸ブチル等のエステル類、アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類、及びテトラヒドロフラン及び１，２−ジメトキシエタン等のエーテル類、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類を挙げることができる。アルキルハライド類及びケトン類が好ましい。溶剤は単独でも、組み合わせて使用しても良い。
【００６４】
上記溶液の塗布方法としては、カーテンコーティング、押し出しコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、印刷コーティング、スプレーコーティング及びスライドコーティングを挙げることができる。
本発明では、ディスコティック構造単位を有する化合物のみの混合物の場合は、蒸着法も使用することができる。本発明では、連続塗布が好ましい。したがって、カーテンコーティング、押し出しコーティング、ロールコーティング及びスライドコーティングが好ましい。
上記光学異方層は、前述したように、上記塗布溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでガラス転移温度以上に加熱し（その後所望により硬化させ）、冷却することにより得られる。
【００６５】
本発明における光学異方素子は、液晶素子において、液晶セルによる複屈折を補償するものであるから、光学異方層の波長分散は、液晶セルと等しいことが好ましい。光学異方層の４５０ｎｍ、６００ｎｍの光によるレターデーションをそれぞれＲ（４５０ｎｍ）、Ｒ（６００ｎｍ）とすれば、式（３）における波長分散を表すＲ（４５０ｎｍ）／Ｒ（６００ｎｍ）値は、１．０以上であることが好ましく、更に、１．０〜１．３であることが好ましい。
【００６６】
本発明の液晶素子の代表的構成例を図８に示す。図８において、透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたベンド配向液晶セルとからなる液晶セルＰＩＣ、液晶セルの両側に設けられた一対の偏光板Ａ、Ｂ、液晶セルと偏光板との間に配置された光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２及びバックライトＢＬが組み合わされて液晶素子を構成している。光学異方素子は一方のみ配置しても良い（すなわち、ＯＣ１またはＯＣ２）。Ｒ１、Ｒ２の矢印は図７における矢印７５に相当する方向である。図８の場合、光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２の光学異方層側が液晶セル側となっている。光学異方素子ＯＣ１、ＯＣ２の光学異方層側を偏光板側に向けても構わない。但し、この場合は、Ｒ１、Ｒ２の矢印の方向は図８とは逆の方向となる。
液晶セルＰＩＣの矢印ＲＰ１、ＲＰ２は、液晶セル基板のラビング方向を表す。ＰＡ及びＰＢは、それぞれ偏光板Ａ、Ｂの偏光の透過軸を表す。
【００６７】
本発明においては、光学異方素子の光学異方層側が液晶セル側となるように配置することが好ましい。この場合、図８において、Ｒ１とＲＰ１、Ｒ２とＲＰ２のなす角は、―４５゜〜４５゜の範囲が好ましい。−２０゜〜２０゜の範囲がより好ましく、−１０゜〜１０゜が特に好ましい。また、２枚の光学異方素子を液晶を挟むように配置することが好ましい。ＰＡとＰＢは直交または平行であることが好ましい。ここでは、実質的に、直交または平行であればよく、１０゜以下であれば、ずれていても構わない。ＲＰ１とＰＡのなす角は、１０゜〜８０゜が好ましく、２０゜〜７０゜が更に好ましく、３５゜〜５５゜が特に好ましい。
【００６８】
本発明の液晶素子の他の構成例を図９に示す。図９において、９１は偏光板、９２は本発明における光学異方素子、９３は透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル、９４は反射板である。また、拡散板を備えていても構わない。
９５は偏光板の光の透過軸、９６の矢印は図７における矢印７５に相当する方向、９７は液晶セル９３の上基板のラビング方向、９８は垂直配向膜を示す。
【００６９】
図９においても、光学異方素子の光学異方層側が液晶セル側となるように配置することが好ましい。この場合、９６と９７のなす角は、―４５゜〜４５゜の範囲が好ましい。−２０゜〜２０゜の範囲がより好ましく、−１０゜〜１０゜が特に好ましい。９５と９７のなす角は、１０゜〜８０゜が好ましく、２０゜〜７０゜が更に好ましく、３５゜〜５５゜が特に好ましい。
【００７０】
本発明においては、セル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルを用いる。液晶の屈折率異方性Δｎと、液晶セルにおける液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄは、輝度と視野角を両立させるために、３００ｎｍ〜３０００ｎｍであることが好ましい。ベンド配向液晶セルにおいては、７００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが更に好ましく、８００ｎｍ〜１８００ｎｍであることが特に好ましい。ＨＡＮ型液晶セルにおいては、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが更に好ましく、４００ｎｍ〜９００ｎｍであることが特に好ましい。
【００７１】
本発明における液晶素子は、ノーマリーホワイトモード（以下、ＮＷモード）とノーマリーブラックモード（以下、ＮＢモード）で用いることができる。ＮＢモードにおいては、視角が大きくなるにしたがって、色味変化が大きくなることから、ＮＷモードで用いることが好ましい。
【００７２】
【実施例】
（ベンド配向液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。このような２枚のガラス基板をパラレルの配置で向き合わせ、セルギャップｄ１を８μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ベンド配向液晶セルを作製する。Δｎ１とｄ１との積が１１１７ｎｍである。
【００７３】
（ＨＡＮ型液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。ＩＴＯ電極付きのガラス基板をもう一枚用意し、ＳｉＯ蒸着膜を配向膜として設けた。この２枚のガラス基板を向き合わせ、セルギャップｄ１を４μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ＨＡＮ型液晶セルを作製する。Δｎ１とｄ１との積が５５８ｎｍである。
【００７４】
（光学異方素子１の作製）
ホスゲンとビスフェノールＡの縮合により得られた分子量１２万のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、二軸延伸しながら乾燥し、厚さｄ２が６０μｍのフィルムを得た。このフィルムをエリプソメーターＡＥＰ−１００によってレターデーション値を測定し、屈折率に換算したところ、ｎｘ＝１．５４０、ｎｙ＝１．５４０、ｎｚ＝１．５３６であった。ｎｘ、ｎｙは面内にあり、ｎｚは法線方向であった。｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝２４０ｎｍであり、式（１）の条件を満たしていた。｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜＝０であり、式（２）の条件を満たしていた。また、Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ）は、１．１であり、式（３）の条件を満たしていた。
【００７５】
この配向膜上に下記ディスコティック液晶１．８ｇ（ＴＥ−８（８、ｍ＝４））、トリメチロールプロバンＥＯ変成トリアクリレート（Ｖ＃３６０ 大阪有機化学） ０．２ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１−０．２イーストマンケミカル） ０．０４ｇ、光重合開始剤（イルガキュアー９０７チバガイギー）０．０６ｇ、増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ 日本化薬）０．０２ｇを３．４３ｇのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を調液する。この塗布液を＃１０のワイヤーバーで塗布し、金属の枠に貼り付けて１４０℃の高温槽中で３分間加熱し、ディスコティック液晶を配向させた後、１４０℃のまま１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて１分間ＵＶ照射し架橋した。その後、室温まで放冷した。このようにして本発明における光学異方素子を作製した。
【００７６】
ディスコティック液晶層の厚みは、およそ５．０μｍであった。ディスコティック液晶層のみのレターデーション値をラビング軸に沿って測定したところ、レターデーションが０となる方向は存在しなかった。この値をシミュレーションによってフィッティングしたところ、負の一軸性が厚み方向に４゜から６８゜連続的に変化したハイブリッド配向を示していることがわかった。光学軸の平均傾斜角は３６゜、光学異方層であるディスコティック液晶層の複屈折率Δｎ３と厚みｄ３との積は１６０ｎｍであった。
【００７７】
また、得られた本発明の光学異方素子をミクロトームを用いてラビング方向で深さに沿って切断し、極めて薄いフィルム（サンプル）を作製した。このサンプルをＯｓＯ４の雰囲気中に４８時間放置して、染色した。得られた染色フィルムを、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって観察し、その顕微鏡写真を得た。染色フィルムでは、ディスコティック構造単位を有する化合物ＴＥ−８（８、ｍ＝４）のアクリロイル基が染色され、写真の像として認められた。
この写真から、光学異方層のディスコティック構造単位を有する化合物は透明支持体の表面から傾いており、かつその傾斜角が、光学異方層の底部から深さ方向の距離の増加とともに、連続的に増加していることが認められた。
【００７８】
（光学異方素子２の作製）
ホスゲンとビスフェノールＡの縮合により得られた分子量１２万のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、アンバランス二軸延伸しながら乾燥し、厚さ７０μｍのフィルムを得た。このフィルムをエリプソメーターＡＥＰ−１００によってレターデーション値を測定し、屈折率に換算したところ、ｎｘ＝１．５４９、ｎｙ＝１．５４４、ｎｚ＝１．５４０であった。ｎｘ、ｎｙは面内にあり、ｎｚは法線方向であった。｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝４５５ｎｍであり、｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜＝３５０ｎｍであった。また、Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ）は、１．１であった。
【００７９】
実施例１
作製したベンド配向液晶セルに、光学異方素子１をセルを挟むように２枚、ディスコティック液晶層側がセルに近くなるように配置した。ベンド配向液晶セルのラビング方向と光学異方素子１のラビング方向は反平行になるように配置した。その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコルに配置した。
この液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定を大塚電子製ＬＣＤ−５０００にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１０に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８０】
比較例１
作製したベンド配向液晶セルに、光学異方素子２を手前側に１枚、ベンド配向液晶セルのラビング方向と光学異方素子２のｎｙの方向とが一致するように配置した。その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコルに配置した。この液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示６Ｖ、黒表示２ＶのＮＢモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定を大塚電子製ＬＣＤ−５０００にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１１に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８１】
実施例２
作製したＨＡＮ型液晶セルに、光学異方素子１を手前側に１枚、ディスコティック液晶層側がセルに近くなるように配置した。ＨＡＮ型液晶セルのラビング方向と光学異方素子１のラビング方向は反平行になるように配置した。手前側には偏光板を透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるように配置し、偏光板の更に手前側には拡散板を配置した。その反対の面には、ガラス基板の外側にミラーを用い、反射型液晶素子とした。
この反射型液晶素子に法線方向から２０゜傾けた方向に光源を置き、光を照射した。液晶セルには５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定をＴＯＰＣＯＮ製ｂｍ−７にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１２に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８２】
比較例２
作製したＨＡＮ型液晶セルに、光学異方素子２を手前側に１枚、ＨＡＮ型液晶セルのラビング方向と光学異方素子２のｎｙの方向とが一致するように配置した。手前側には偏光板を透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるように配置し、奥側にはＴｉＯ２粉末を含む白色板を拡散板として用い、反射型液晶素子とした。この液晶セルに５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加し、白表示６Ｖ、黒表示２ＶのＮＢモードとし、実施例２と同様にコントラスト比測定を行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図１３に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００８３】
本発明である実施例１〜２は、比較例１〜２に比べて、大幅に視野角特性が改善されていることがわかる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、視角特性が改善され、視認性にすぐれ、高速表示が可能な高品位表示の液晶素子を提供することができる。また、本発明をＴＦＴやＭＩＭなどの３端子、２端子素子を用いたアクティブマトリクス液晶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】従来のＴＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図２】ベンド配向液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図３】ＨＡＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図４】正の一軸性を仮定した場合の液晶セルが、負の一軸性光学異方体によって視角特性が改善される原理を示した模式図である。
【図５】本発明のベンド配向液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図６】本発明のＨＡＮ型液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図７】本発明に用いられる光学異方素子の断面図である。
【図８】本発明のベンド配向液晶素子の構成を示した図である。
【図９】本発明の反射型ＨＡＮ型液晶素子の構成を示した図である。
【図１０】実施例１の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１１】比較例１の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１２】実施例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図１３】比較例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【符号の説明】
１１−−−−−−−−液晶セルの上基板
１２−−−−−−−−ＴＮ液晶
１３−−−−−−−−液晶セルの下基板
１４、１５−−−−−光の進む方向
２１−−−−−−−−液晶セルの上基板
２２−−−−−−−−ベンド配向液晶
２３−−−−−−−−液晶セルの下基板
２４、２５−−−−−光の進む方向
３１−−−−−−−−液晶セルの上基板
３２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶
３３−−−−−−−−液晶セルの下基板
３４−−−−−−−−入射光
３５−−−−−−−−反射光
４１−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子の屈折率楕円体
４２−−−−−−−−負の一軸性の光学異方素子
４３−−−−−−−−正の一軸性の液晶セル
４４−−−−−−−−正の一軸性の液晶セルの屈折率楕円体
５１−−−−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素子
５２−−−−−−−−ベンド配向液晶セル
６１―――−−−−−負の一軸性を積層した光学異方素子
６２−−−−−−−−ＨＡＮ型液晶セル
７１――――――――透明支持体
７２――――――――配向膜
７３――――――――光学異方層
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ――ディスコティック構造単位を有する化合物
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ―――――ディスコティック構造単位の面
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ――透明支持体２１の面に平行な面
θａ、θｂ、θｃ―――――傾斜角
７４――――――――透明支持体の法線
７５――――――――ラビング方向
ＰＩＣ―――――――ベンド配向液晶セル
Ａ、Ｂ―――――――偏光板
ＯＣ１、ＯＣ２―――光学異方素子
ＢＬ――――――――バックライト
Ｒ１、Ｒ２―――――図７における矢印７５の方向
ＲＰ１、ＲＰ２―――液晶セル基板のラビング方向
ＰＡ――――――――偏光板Ａの偏光の透過軸
ＰＢ――――――――偏光板Ｂの偏光の透過軸
９１――――――――偏光板
９２――――――――光学異方素子
９３――――――――透明電極を備えた一対の基板とその基板間に封入されたＨＡＮ型液晶セル
９４――――――――反射板
９５――――――――偏光板の光の透過軸
９６――――――――図７における矢印７５に相当する方向
９７――――――――液晶セル９３の上基板のラビング方向
９８――――――――垂直配向膜
Claims (9)
- ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより得られた層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。 - 該角度が、光学異方層の深さ方向において、光学異方層の底面からの距離の増加とともに増加している請求項１に記載の液晶素子。
- 液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ、以上３０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
- 該透明支持体の複屈折率Δｎ２の、下記式で表される波長分散値αが１．０以上、１．３以下である請求項１に記載の液晶素子。
α＝Δｎ２（４５０ｎｍ）／Δｎ２（６００ｎｍ） … （３）
（但し、Δｎ２（４５０ｎｍ）は波長が４５０ｎｍにおけるΔｎ２を表し、Δｎ２（６００ｎｍ）は波長が６００ｎｍにおけるΔｎ２を表わす） - 該光学異方層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
- 光学異方層と透明支持体との間に、配向膜が形成されている請求項１に記載の液晶素子。
- 配向膜がポリマーの硬化膜からなる請求項６に記載の液晶素子。
- ノーマリーホワイトモードであることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
- ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が透明支持体及びその上に設けられた光学異方層からなり、該光学異方層が、ディスコティック構造単位を有する化合物を含む層であり、そして、該ディスコティック構造単位の円盤面が、透明支持体面に対して傾いており、かつ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角が、光学異方層の深さ方向において変化しており、該透明支持体が、下記の条件を満足し、
１００≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルである液晶素子の製造方法であって、ディスコティック構造単位を有する化合物を溶媒に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、ディスコティックネマチック相形成温度まで加熱した後、重合させることにより該光学異方層を製造することを特徴とする液晶素子の製造方法。
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