JPH07168021A

JPH07168021A - 光学補償シートおよびそれを用いた液晶表示素子

Info

Publication number: JPH07168021A
Application number: JP5316678A
Authority: JP
Inventors: Kohei Arakawa; 公平荒川; Nobuhiko Uchino; 暢彦内野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＴＮ−ＬＣＤの着色及び視角特性を大幅に改
善しうる複屈折フィルムを提供する。【構成】面内の屈折率をｎ₁、ｎ₂、厚さ方向の屈折率
をｎ₃とするとき、ｎ₂＜ｎ₁＝ｎ₃の光学異方体
（Ａ）とｎ₁＞ｎ₂≧ｎ₃の光学異方体（Ｂ）の積層か
らなる光学補償シートであって、光学異方体（Ａ）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光
学補償シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学補償シート及びそ
れを用いた液晶表示素子に関し、特に表示コントラスト
及び表示色の視角特性を改善するために、有用な光学補
償シート及びそれを用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、低電圧、低消費電力で
ＩＣ回路への直結が可能であること、表示機能が多様で
あること、軽量化が可能であること等多くの特徴を有し
ており、ワードプロセッサーやパーソナルコンピュータ
ー等の表示装置として広く使用されている。その中で、
液晶分子のツイスト角が１６０°以上のツイステッドネ
マティック液晶表示装置（以後ＳＴＮ−ＬＣＤ）は従来
のツイスト角が９０°のツイステッドネマティック液晶
表示装置（ＴＮ−ＬＣＤ）に比べ、大容量表示が可能で
あり、高速応答性に優れている事から現在液晶表示装置
の主流となっている。

【０００３】しかしながらＳＴＮ−ＬＣＤには、表示画
像の背景が青色あるいは黄色に着色する（ブルーモード
あるいはイエローモード）という欠点があり、このため
白黒表示ではコントラスト、視認性が低くなりまたカラ
ー化が極めて困難という問題もあった。

【０００４】前記の問題解決の手段として特開昭６３−
１６７３０３号、同６３−１６７３０４号、同６３−１
８９８０４号、同６３−２６１３０２号、同６３−１４
９６２４号、特開平１−２０１６０７号、同１−２０１
６０８号、同１−１０５２１７号、特開平２−２８５３
０３号、同２−５９７０２号、同２−２４４０６号、同
２−１４６００２号、同２−２５７１０３号、特開平３
−２３４０４号、同３−１２６０１２号、同３−１８１
９０５号、同３１９４５０３号等の公報に記載されてい
る様に、位相差板を用いる方法が提案され、ＳＴＮ−Ｌ
ＣＤによる表示画像の着色が大幅に改善される事がわか
ったが、視角特性についてはほとんど改良されなかっ
た。

【０００５】そこで、この視角特性を改良するために、
特開平２−３８５３０３号公報に電場配向によって、厚
さ方向の屈折率が面に平行な主屈折率の少なくとも一方
よりも大きい複屈折性フィルムを作成し、これを位相板
として、用いる方法が提案された。この方法によれば、
視角によるコントラストの変化が小さくなり、視角特性
が改良されるが、その効果はいまだ小さく、また溶融し
たポリカーボネートに高電圧を長時間にわたって印加す
る必要があり、その製造工程も複雑になるため、コスト
を低下させることが難しかった。また、特開平２−１６
０２０４号公報に、押し出し成形によって得られる棒状
のポリカーボネートを板状に切り取って、研磨したもの
を位相差板として用いる方法が提案されているが、この
方法では題面積の位相差板を低コストで生産する事が極
めて難しかった。さらにＥＰ４８２６２０Ａ２公報に、
熱収縮性フィルムをポリカーボネートフィルムにラミネ
ートして一軸延伸し、その後熱収縮性フィルムを剥離し
て得られるフィルムを位相差板として用いる方法が提案
されているが、この方法では少なくとも位相差板と同
じ、あるいは２倍以上の面積の熱収縮性フィルムが必要
であり、低コストで生産することができないという問題
があった。

【０００６】さらに特開平２−２５６０２３号、特開平
３−１４１３０３号、同３−１４１２２号、同３−２４
５０２号公報に、固有複屈折率が正と負のフィルムを各
々１枚ずつ、あるいは積層したものを位相差板として用
いる方法が提案されている。この方法によれば液晶セル
の特性に合わせて、２枚のフィルムの複屈折性を調整す
ることにより、視角特性を改良する事ができるが、別個
に作成した複屈折性フィルムを２枚以上使う事が必要で
あり、それだけでコストが高くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な工程により、低コストで製造する事のできる、視角特
性の優れた光学補償シートを提供することであり、該光
学補償シートを用いる視角特性が良好な液晶表示装置を
提供する事である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、面内の屈折
率をｎ₁、ｎ₂、厚さ方向の屈折率をｎ₃とするとき、
ｎ₂＜ｎ₁＝ｎ₃の光学異方体（Ａ）とｎ₁＞ｎ₂≧ｎ
₃の光学異方体（Ｂ）の積層からなる光学補償シートで
あって、前記光学異方体（Ａ）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光学補償シート。及
び、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前記光学補償シートを少なくとも
一枚配置したことを特徴とする液晶表示素子によって達
成された。

【０００９】本発明における、光学異方体（Ａ）に含ま
れ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一般的には、構造変化と共に
可視域での色調変化を伴うものは、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く、具体的には、
アゾベンゼン系化合物、ベンズアルドキシム系化合物、
アゾメチン系化合物、スチルベン系化合物、スピロピラ
ン系化合物、スピロオキサジン系化合物、フルギド系化
合物、ジアリールエテン系化合物、ケイ皮酸系化合物、
レチナール系化合物、ヘミチオインジゴ系化合物等が挙
げられる。

【００１０】また、本発明に有用な光異性化物質、すな
わち光異性化しうる官能基を有する化合物は低分子化合
物でもポリマーでもよく、ポリマーの場合、光異性化基
が主鎖中でも側鎖中でも同様の機能を発揮できる。ま
た、ポリマーはホモポリマーでも、コーポリマーでも良
く、コーポリマーの共重合比は光異性化能、Ｔｇ等のポ
リマー物性を適切に調節すべく適宜好ましい値で用いら
れる。また、これらの光異性化しうる官能基を有する化
合物が同時に液晶化合物であってもよい。すなわち、液
晶化合物の分子中に光異性化しうる官能基を含んでいて
もよい。これらについては、高分子、４１、（１２）、
（１９９２年）ｐ８８４、「クロミック材料と応用」
（シーエムシー編）ｐ２２１、「メカノケミストリー」
（丸善編）ｐ２１、「高分子論文集１４７巻１０号」
（１９９１年）ｐ７７１等にも具体的に記載されてい
る。

【００１１】また、これらの光異性化物質は、例えば、
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール
基、複素環式基、シアノ基、カルボキシル基、カルバモ
イル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカル
ボニル基、アシル基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキ
ルアミノ基、アリールアミノ基、アシルアミノ基、アル
キルスルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ
基、ウレイド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ア
シルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリール
スルホニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ
基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ス
ルホ基、スルファモイル基などの置換基を有していても
良い。これらの置換基の置換位置は、光異性化分子の長
軸方向に置換することが好ましいが、特にこれらに限定
するものではない。

【００１２】又、上記光異性化物質からｎ₁＜ｎ₂＝ｎ
₃の光学異方体（Ａ）を作るためには、予め膜状に形成
された、光異性化物質に対して、該膜状面に垂直な方向
から直線偏光を照射することによって得られる。従来、
光異性化物質に直線偏光を照射することによって複屈折
が発現することは知られていたが、その３次元的な光学
特性については知られていなかった。本発明者は直線偏
光を照射したときの、光学特性を複屈折値の角度依存性
から解析することにより、直線偏光の方向に光軸を有す
る負の一軸性の光学特性即ちｎ₂＜ｎ₁＝ｎ₃の特性を
発現していることを突き止め本発明の完成に至ったもの
である。

【００１３】本発明における光学異方体（Ｂ）は固有複
屈折値が正のポリマーからなる実質的に透明なフィルム
を一軸延伸又はアンバランス二軸延伸をすることによっ
て得られる。また、それら延伸は従来公知の延伸手法が
使用できる。例えば、周速の異なるロール間での縦一軸
延伸テンターによる横一軸延伸、ロール圧延による一軸
延伸等好適に利用できる。

【００１４】前記固有複屈折値が正のポリマーとして
は、特に制約はないが、とりわけポリカーボネート、ポ
リアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエー
テルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリアクリロニト
リル、セルロース、ポリエステル、ポリスルホン等が好
ましく、特にポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系
樹脂が好ましい。

【００１５】次に、光学異方体（Ａ）と光学異方体
（Ｂ）を積層し、光学補償シートを作製するための好適
な方法について説明する。まず第一に、前記一軸延伸又
はアンバランス二軸延伸によって光学異方体（Ｂ）を形
成し、該光学異方体上に光異性化物質を含む溶液を塗布
し、乾燥工程を経て直線偏光を照射する。上記工程は全
て連続的プロセスで進められ、粘着工程等の繁雑なプロ
セスを一切要せず、製造が極めて簡便に行える特徴を有
している。

【００１６】光異性化物質としてはポリマーが好ましく
塗布する溶液は、ごく一般的な方法によって光異性化物
質を溶媒に溶解することによって作られる。使用される
溶媒は、光異性化物質の種類により異なり、制約はない
がメチレンクロライド、アセトン、メタノール、メチル
エチルケトン等の有機溶媒が好適に使用できる。また、
該溶液の濃度は塗布に好適な粘性を得るために選ばれる
ものであり、特に制約はないが、通常１〜５０％であ
る。塗布の方法も、バーコート、ロールコート等、公知
の塗布方式が利用できる。

【００１７】偏光照射は、塗布層が概ね乾燥した時点か
ら行うことが可能である。概ね乾燥とは、塗布層中の残
留溶剤が３０ｗｔ％以下を目安とする。また偏光照射の
温度は残留溶剤の量によって最適な温度は異なるが、Ｔ
ｇ−５０°からＴｇ＋３０°が特に好ましい。偏光軸
は、光学異方体（Ｂ）の最大屈折率方向と一致しない角
度で選ばれ、それらの為す角度の最適値は１０°乃至９
０°であり、より好ましくは５０°乃至９０°である。
又、偏光の光源についても特に制約はなく、水銀ラン
プ、ハロゲンランプ等が好適に利用される。

【００１８】以上のような本発明によって製造された光
学補償シートは液晶ディスプレイ特有の視角変化による
着色、コントラスト低下を防ぎ、視角特性が改善された
液晶ディスプレイを、低コストで提供できる。以下、実
施例によって発明を詳細に述べるが、本発明はこれらに
制限されるものではない。

【００１９】実施例１＜光学異方体（Ａ）の作製＞Makromal. Chem., Rapid C
ommun.１０，４７７−４８３（１９８９）に開示されて
いる方法に従って、アゾベンゼンを側鎖に有する分子量
２万の化合物(1) を合成した。

【００２０】

【化１】

【００２１】該ポリマー１０ｇを１００ｇのメタノー
ル：メチレンクロライド＝１：９の溶媒に溶解し、アゾ
ベンゼンポリマー溶液を作製した。該溶液を厚さ０．５
mmのガラス基板にワイヤーバーによって塗布した。乾燥
後の塗布膜厚は２．０μｍであった。該基板を４０℃に
加熱しながら、該基板の垂直方向から照度１００００ル
クスの直線偏光を照射し、光学異方体（Ａ）を作製し
た。また、直線偏光の光源はハロゲンランプであり、ヨ
ウ素系偏光板にて直線偏光とした。

【００２２】＜光学異方体（Ｂ）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８万のポリ
カーボネートをメチレンクロライドに溶解し、１０％溶
液とした。該溶液をスチールドラム上に流延し、連続的
に剥ぎとって厚さ６０μｍ、幅５００mmの透明なポリカ
ーボネートフィルムを得た。該フィルムを１７０℃の温
度条件で、周速の異なるロール間で延伸倍率３．５％及
び７．２％の縦一軸延伸を行い、光学異方体（Ｂ）及び
（Ｃ）を作製した。

【００２３】実施例２＜光学補償シートの作製＞実施例１における光学異方体
（Ａ）と光学異方体（Ｂ）とを、光学異方体（Ａ）に照
射した直線偏光の偏光軸方向と、光学異方体（Ｂ）の延
伸軸が直交するようにアクリル系粘着剤によって積層し
光学補償シート(1) を作製した。

【００２４】実施例３＜光学補償シートの作製＞実施例１の光学異方体（Ｂ）
上に、ゼラチンを含む１μｍのバリヤー層を塗布し、且
つその上に実施例１で作製したアゾベンゼンポリマー溶
液を実施例１と同一条件で塗布し、光学異方体（Ｂ）上
に、厚さ２μｍのアゾベンゼンポリマー層を形成し、光
学異方体（Ｂ）とアゾベンゼンポリマーの積層体である
光学補償シート(2) を作製した。該積層体に対し、垂直
方向から光学異方体（Ｂ）の延伸軸方向と直交する方向
に偏光面を有する直線偏光を照射した。この時の温度、
光源、照度、照射時間は実施例１と同じである。

【００２５】実施例４＜３軸屈折率の測定＞実施例１の光学異方体（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、光学補償シート(1) 、(2) について、
波長６３２．８ｎｍにおけるレターデーションの角度依
存性から、３軸方向屈折率を求めた。ただし、光学異方
体（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の平均屈折率を１．５９と
し、光学弾性軸ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃の内、ｎ₁、ｎ₂は面
内の光学弾性軸であって、ｎ₁≧ｎ₂の関係があり、ｎ
₃は厚さ方向の屈折率とする。結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】＜液晶パネルにおける視角依存性の評価＞
市販の液晶ディスプレイ（シャープワープロ「書院」Ｗ
Ｄ５５１Ａ）を分解し、光学異方体（Ｃ）を液晶セル
の両サイドに配設、光学補償シート(1) を液晶セルの
両サイドに配設、光学補償シート(2) を液晶セルの両
サイドに配設、の３つのケースについて、液晶パネルの
駆動状態と非駆動状態におけるコントラスト比５：１以
上となる視野角を測定した。この測定における光学補償
シート等の光学軸等は商品の構成と同等とした。結果を
表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２よりわかるように、本願発明において
は、上下左右共に視野角が拡大した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面内の屈折率をｎ₁、ｎ₂、厚さ方向の
屈折率をｎ₃とするとき、ｎ₂＜ｎ₁＝ｎ₃の光学異方
体（Ａ）とｎ₁＞ｎ₂≧ｎ₃の光学異方体（Ｂ）の積層
からなる光学補償シートであって、前記光学異方体
（Ａ）が、少なくとも一種の光異性化物質を含むことを
特徴とする光学補償シート。
【請求項２】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請求項１記載の光学補償
シートを少なくとも一枚配置したことを特徴とする液晶
表示素子。