JP2001051118A - 光学補償フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムのばらつきが表示品位に与える影響
が少なく、ノーマリーブッラクモードの良好な視野角特
性をガラス固定化し、かつ高品位な画像表示が可能な光
学補償フィルムを提供する。 【解決手段】 高分子液晶が液晶状態において形成した
ツイステッドネマチック配向を固定化したフィルムであ
って、該フィルムのねじれ角がフィルム膜厚にほぼ比例
関係にある光学補償フィルムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノーマリーブラッ
クモード型液晶表示素子の表示コントラスト、階調特性
および表示色の視野角特性を改良することができる光学
補償フィルムおよび当該フィルムを備えたノーマリーブ
ラックモード型のＴＮ液晶表示素子（ノーマリーブラッ
クモード型のツイステッドネマチック液晶表示素子）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴ素子あるいはＭＩＭ素子等を用い
たアクティブ駆動のツイステッドネマチック型液晶表示
素子(以下、ＴＮ−ＬＣＤと略す。)は、薄型、軽量、低
消費電力というＬＣＤ本来の特長に加えて、正面から見
た場合ＣＲＴに匹敵する画質を有するために、ノートパ
ソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末等の表示装置と
して広く普及している。電圧無印加時に黒表示となり、
黒表示時のセル中の液晶配向状態がねじれ構造を形成す
るノーマリーブラック（NB）モード型のＴＮ−ＬＣＤ
（以下、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）は、光学的な一
軸性が平均化されているために電圧無印加時に白表示と
なるノーマリーホワイト型のＴＮ−ＬＣＤ（以下、ＮＷ
−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）と比較して視野角特性が良好
である。ただしＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、黒表示時のセル
中の液晶配向状態がねじれ構造であるが故に可視領域全
体にわたって完全に光を遮光することができず、黒表示
が着色してしまい、表示のコントラストが低下してしま
うことから、ＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤでは課題となり得ない
色補償を行わなければならないという課題が残されてい
る。この課題を解決するために様々な色補償方法が近年
報告されており、例えばＬＣＤパネルの各色（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）の画素毎にセルギャップを最適値に設定する方法
（マルチギャップ法：Hatta et al.、 SID 1986 Diges
t、 p296）、複数の延伸フィルムを用いて色補償を行う
方法（Sergan et al.、 Jpn. J. Appl. Phys.、 37(3
A)、 p889）、補償用の液晶セルにて色補償を行う方法
（吉田ら、第16回液晶討論会予稿集(1990)、2L307、p22
2）等が提案されている。しかしながらマルチギャップ
方法では、セル全面にわたって表示画素毎に基板に段差
を設ける等の微細加工が必要であり、結果としてセルの
歩留り低下およびコスト上昇を招いてしまう。また複数
の延伸フィルムを用いて色補償を行う方法では、コント
ラスト確保のために4枚以上のフィルムを用いる必要が
あり、フィルムのばらつき、貼合加工時の精度等により
安定した特性を得ることが困難である。また補償用の液
晶セルにて色補償を行う方法では、セルを積層すること
から重量や厚み増加の問題がある。さらには補償用液晶
セルのパネル間のばらつきにより表示特性が変化し、か
つ補償用液晶セルの面内ムラが表示ムラとなって現れる
ため、高精度かつ高均一な補償用液晶セルが必要であ
り、セルの歩留まり低下およびコスト上昇を招いてしま
うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
鑑みて成されたものであり、その目的は、ノーマリーブ
ッラクモードの良好な視野角特性をガラス固定化し、か
つ高品位な画像表示が可能な光学補償フィルムを提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学補償フィルムは、高分子液晶が液晶状
態において形成したツイステッドネマチック配向を固定
化したフィルムであって、フィルムのねじれ角がフィル
ム膜厚にほぼ比例関係にあるものである。また、本発明
の光学補償フィルムは、高分子液晶のガラス転移温度以
上の温度においてツイステッドネマチック配向を形成さ
せた後、ガラス転移温度以下の温度に冷却することによ
って配向をガラス固定化して得られるフィルム材料層を
有することが好ましい。

【０００５】本発明のノーマリーブラックモード型ＴＮ
液晶表示素子は、２枚の偏光板の間に、駆動用液晶セ
ル、及び高分子液晶が液晶状態において形成したツイス
テッドネマチック配向を固定化し、かつねじれ角がフィ
ルム膜厚にほぼ比例関係にある光学補償フィルムを設け
たものである。上記光学補償フィルムが、上記高分子液
晶のガラス転移温度以上の温度においてツイステッドネ
マチック配向を形成させた後、ガラス転移温度以下の温
度に冷却することによって配向をガラス固定化して得ら
れるフィルム材料層を有することが好ましい。上記駆動
用液晶セルを構成するネマチック液晶の屈折率異方性Δ
ｎとネマチック液晶の層の厚みｄとの積（Δｎｄ値）が
２００ｎｍ〜６００ｎｍで、ネマチック液晶のねじれ配
向時におけるねじれ角が８０゜〜１００゜であり、上記
光学補償フィルムの屈折率異方性△ｎ1とフィルムの厚
みｄ1との積（△ｎ１ｄ1値）のフィルム面内の平均が上
記Δｎｄ値とほぼ同等であり、該フィルムがガラス固定
化しているツイステッドネマチック配向におけるねじれ
方向がネマチック液晶のねじれ配向方向と逆方向であ
り、かつツイステッドネマチック配向におけるねじれ角
の平均の絶対値が駆動用液晶セルのねじれ角の絶対値と
ほぼ同等であることが好ましい。ここで、光学補償フィ
ルムの屈折率異方性△ｎ1とは、当該光学補償フィルム
を構成している液晶材料の屈折率異方性を意味する。ま
た、光学補償フィルムの厚みとは、正味の厚みを意味
し、当該フィルムが支持基板等に支持されている場合に
は、その支持基板の厚みを含まない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の光学補償フィルムは、光学的に正の一軸
性を示す高分子液晶をフィルム材料とし、当該フィルム
材料の主成分となる高分子液晶が液晶状態において形成
したツイステッドネマチック配向をガラス固定化して得
られる高分子液晶層から少なくとも構成されたフィルム
であり、かつ当該フィルムのねじれ角がフィルム膜厚に
ほぼ比例関係にあるものである。ここでフィルムのねじ
れ角がフィルム膜厚にほぼ比例関係にあるとは、フィル
ムを構成する一層の液晶層において、層厚にばらつきが
あり、膜厚の厚い箇所ではねじれ角が大きく、膜厚の薄
い箇所ではねじれ角が小さい、ということを意味する。
すなわち、フィルムには膜厚が厚い箇所と薄い箇所があ
り、厚い箇所ではねじれ角が大きく、膜厚の薄い箇所で
はねじれ角が小さく膜厚に応じてねじれ角が比例的に変
化して、膜厚とねじれ角とがほぼ比例関係となることで
ある。層厚のばらつきの範囲は、所望のフィルム膜厚に
対して好ましくは２０％以内、より好ましくは１０％以
内、さらに好ましくは５％以内の範囲である。

【０００７】一般に液晶セル等では、液晶層を２枚の配
向基板で挟持し、当該配向基板に施されている配向規制
力によって液晶分子の配向方向が規定されている。また
同様に二枚の配向基板を用いて液晶分子を配向させ、当
該配向を固定化してなる液晶フィルムにおいても、その
液晶分子は両基板の配向規制力によって配向することに
なる。このような液晶セルや液晶フィルムでは、そのセ
ルギャップやフィルム膜厚が変化しても液晶分子のねじ
れ角は通常変化するものではない。本発明の光学補償フ
ィルムは、上記の如き液晶セルや液晶フィルムとは異な
り、高分子液晶層の膜厚に応じて液晶分子のねじれ角が
変化したものであることが重要である。このような高分
子液晶層の膜厚に応じて液晶分子のねじれ角が変化し、
当該膜厚とねじれ角とがほぼ比例関係となるような光学
補償フィルムであれば、本発明においては当該フィルム
の製法等特に制限されるものではないが、製法上の観点
から１枚の配向基板を用いる方法が推奨される。すなわ
ち配向基板上に高分子液晶を主成分とするフィルム材料
を展開し、フィルム材料層の上面をフィルム材料層面内
に配向規制力を持たせない状態、例えば空気界面を利用
する等によって、フィルム材料層をガラス転移温度（Ｔ
ｇ）以上に加熱して所望のツイステッドネマチック配向
を形成させた後、Ｔｇ以下の温度まで冷却することによ
って液晶相でガラス固定化する方法である。この方法で
は、高分子液晶層の一方の面にのみ配向規制力が加わる
ため、本発明の光学補償フィルムを得ることが容易とな
る。

【０００８】ここでフィルム材料の主成分となる高分子
液晶としては、以下のような特性を有することが望まし
い。すなわちＴｇ以上に加熱してツイステッドネマチッ
ク配向を形成させた後に、Ｔｇ以下の温度に冷却してガ
ラス固定化するためには、液晶の相系列で見た場合、ツ
イステッドネマチック相より低温域にスメクチック相等
の高次の液晶相や結晶相が存在せず、ガラス相を有して
いることが望ましい。高次の液晶相や結晶相が存在して
も、ツイステッドネマチック相からの冷却時の温度勾配
を急にすれば、過冷却によりツイステッドネマチック相
をガラス固定化できる可能性もある。また本発明に用い
るフィルム材料中には、ツイステッドネマチック配向を
誘起するために光学活性基を有することが必須である。
光学活性基は、フィルム材料の主成分となる高分子液晶
の構造中に含まれていてもよい。また、低分子化液晶、
液晶性を示さない高分子化合物や低分子化合物等の構造
中に含まれていてもよいが、この場合には、これら低分
子化液晶、高分子化合物、低分子化合物等がフィルム材
料中に含まれていることが必須である。フィルム材料の
主成分となる高分子液晶としては、上記特性を有するも
のであれば特に制限されるものではなく、主鎖型、側鎖
型高分子液晶等いずれでも使用することができる。具体
的にはポリエステル、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、ポリシロキサン等の側鎖型液晶ポリマー等が使用で
きる。これらのなかでもツイステッドネマチック配向を
形成する上で配向性が良く、合成も比較的容易である液
晶性ポリエステルが望ましい。ポリマーの構成単位とし
ては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオール単位、芳香
族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あるいは脂
肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げら
れる。また光学活性基を有する低分子化合物としては、
低分子化合物にあってはおよそ光学活性基を有して、高
分子液晶と相溶するものであれば特に制限されるもので
はない。また光学活性基を有する高分子化合物として
は、例えば光学活性基を有する構成単位を含む各種高分
子を用いることができる。なかでも光学活性基を有する
構成単位を含む上記の如き液晶性ポリエステルが、相溶
性、配向性等の観点から望ましい。これら光学活性基を
有する各種化合物の、高分子液晶の構成単位のモル数に
占める光学活性基のモル数比は、通常０．０１〜４０モ
ル％、好ましくは０．１〜３０モル％、さらに好ましく
は０．２〜２０モル％、最も好ましくは０．４〜１０モ
ル％の範囲である。０．０１モル％より少ない場合は、
ネマチック液晶に十分なねじれを与えることができない
恐れがある。また４０モル％より多い場合には、ねじれ
を誘起する性質が強すぎ、所望とするツイスト角を得る
ことが困難となる恐れがある。

【０００９】以上説明したフィルム材料の主成分となる
高分子液晶の分子量は、各種溶媒中、例えばフェノール
／テトラクロロエタンの６０／４０（重量比）混合溶媒
中、２５℃にて測定した対数粘度が、通常０．０５〜
３．０、好ましくは０．０７〜２．０の範囲であること
が望ましい。対数粘度が０．０５よりも小さい場合、最
終的に得られる光学補償フィルムの機械的強度が弱くな
る恐れがある。また３．０より大きい場合には、溶融粘
度が高すぎることにより配向性が低下し、均一なフィル
ムを得るために長時間配向処理が必要になる、といった
問題が生じ、プロセス上望ましくない影響を与える可能
性がある。またフィルム材料の主成分となる高分子液晶
のガラス転移温度（Ｔｇ）も、本発明の光学補償フィル
ムを形成する材料には重要であり、通常４０〜１８０
℃、好ましくは５０〜１５０℃、さらに好ましくは６０
〜１２０℃の範囲であることが望ましい。Ｔｇは、配向
に必要な温度および配向固定化した後の配向安定性に影
響を及ぼすものであり、上記範囲を外れた場合には、本
発明の光学補償フィルムを得ることができない恐れがあ
る。また最終的に得られる光学補償フィルムの耐熱性を
向上させるために、フィルム材料中に高分子液晶等の他
にツイステッドネマチック相の発現を妨げない範囲にお
いて、例えばビスアジド化合物やグリシジルメタクリレ
ート等の架橋剤を添加することもできる。これら架橋剤
を添加することによりツイステッドネマチック相を発現
させた状態で架橋させることもできる。さらにフィルム
材料中には、二色性色素、染料、顔料、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、ハードコート剤等の各種添加剤を本発明の
効果を損なわない範囲において適宜添加することもでき
る。本発明の光学補償フィルムは、上記の如きフィルム
材料を熱処理によって所望のツイステッドネマチック配
向を形成させた後、フィルム材料を構成する高分子液晶
のＴｇ以下の温度、より具体的には液晶転移点以下に冷
却し、当該配向をガラス固定化することにより得ること
ができる。

【００１０】ここで所望のツイステッドネマチック配向
を得るためには、当該フィルムを構成するフィルム材料
層の少なくとも一方が配向規制力を有する配向基板上に
接している状態で配向させることが望ましい。具体的な
態様としては、例えば一枚の配向基板上にフィルム材料
の塗布膜を形成し、当該塗布膜の上面を空気界面とする
方法が挙げられる。ここでフィルム材料の塗布膜の上下
界面とも配向基板に挟み込むと、配向基板に接している
フィルム材料中の液晶分子の配向方向が規制されるため
に、ねじれ角と膜厚との間に比例関係が成立する本発明
の光学補償フィルムを得ることができない恐れがある。
また一方を配向基板とし、他方を配向規制力を有しない
非配向基板との間にフィルム材料の塗布膜を挟む込んで
配向させることもできるが、プロセス上のメリットは少
ない。また配向基板としては、液晶分子の基板界面での
ダイレクターを規定できるように一軸性を有しているも
のが望ましく、例えばガラス基板またはプラスチックフ
ィルム、プラスチックシート等のプラスチック基板を例
示することができる。配向基板が、全く液晶分子のダイ
レクターを規定できない場合には、所望とするツイステ
ッドネマチック配向を得ることができない恐れがある。
本発明の配向基板としては、具体的には面内の一軸性を
有しているものが望ましく、例えばポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケト
ンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフ
ォン、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセ
タール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル
樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロ
ース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
等のプラスチックフィルム基板および一軸延伸プラスチ
ックフィルム基板、表面にスリット状の溝を付けたアル
ミ、鉄、銅等の金属基板、表面をスリット状にエッチン
グ加工したアルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリント
ガラス等のガラス基板、等を挙げることができる。本発
明においては上記プラスチックフィルム基板にラビング
処理を施したラビングプラスチックフィルム基板、また
はラビング処理を施したプラスチック薄膜、例えばラビ
ングポリイミド膜、ラビングポリビニルアルコール膜等
を有する上記各種基板、さらに酸化珪素の斜め蒸着膜等
を有する上記各種基板等も用いることができる。上記各
種配向基板において、フィルム材料をツイステッドネマ
チック配向に形成せしめるのに好適な配向基板として
は、ラビングポリイミド膜を有する各種基板、ラビング
ポリイミド基板、ラビングポリエーテルエーテルケトン
基板、ラビングポリエーテルケトン基板、ラビングポリ
エーテルスルフォン基板、ラビングポリフェニレンサル
ファイド基板、ラビングポリエチレンテレフタレート基
板、ラビングポリエチレンナフタレート基板、ラビング
ポリアリレート基板、ラビングセルロース系プラスチッ
ク基板等を挙げることができる。

【００１１】次いで配向基板上にフィルム材料を塗布す
る手段としては、フィルム材料を溶融した状態で行う溶
融塗布またはフィルム材料を各種溶媒に溶解した状態で
行う溶液塗布等が挙げられるが、プロセス上溶液塗布が
望ましい。溶液塗布は、フィルム材料を所定の割合で溶
媒に溶解し、所定濃度の溶液を調製する。溶媒として
は、フィルム材料を構成する高分子液晶の種類や組成比
等により異なるが、通常、トルエン、キシレン、ブチル
ベンゼン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタ
レン等の炭化水素系、エチレングリコールジメチルエー
テル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピ
レングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン
等のエーテル系、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエ
ステル系、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系、ジクロ
ロメタン、四塩化炭素、テトラクロロエタン、クロロベ
ンゼン等のハロゲン化炭化水素系、ブチルアルコール、
トリエチレングリコール、ジアセトンアルコール、ヘキ
シレングリコール等のアルコール系等を用いることがで
きる。これらの溶媒は必要により２種以上を適宜混合し
て使用することもできる。また溶液の濃度は用いられる
高分子液晶の分子量や溶解性、さらに最終的に目的とす
るフィルムの膜厚等により異なるため一概には言えない
が、通常１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％、
さらに好ましくは７〜３０重量％である。また溶液中に
は、塗布を容易にするために界面活性剤等を加えても良
い。界面活性剤としては、例えばイミダゾリン、第四級
アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミ
ン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリオキシエチレ
ン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級あるいは第二
級アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエト
キシレート、ポリエチレングリコール及びそのエステ
ル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウ
ム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホ
ン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは芳香族スル
ホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面活性剤、ラ
ウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベ
タイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレングリコール
脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン
等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスル
ホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフ
ルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロ
アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアル
キル基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキ
ル・親油基含有オリゴマー、パーフルオロアルキル基含
有ウレタン等のフッ素系界面活性剤等が挙げられる。界
面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類や溶剤、あるい
は塗布する配向基板にもよるが、通常、フィルム材料の
重量に対する比率にして１０ｐｐｍ〜１０％、好ましく
は５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ましくは０．０１％〜１
％の範囲である。上記の如くして調製したフィルム材料
溶液を配向支持基板上に塗布する。塗布方法としては、
例えばロールコート法、ダイコート法、バーコート法、
グラビアロールコート法、スプレーコート法、ディップ
コート法、スピンコート法等を採用することができる。

【００１２】塗布後、溶媒を除去し、配向基板上にフィ
ルム材料の塗布膜を形成させる。溶媒除去条件は、特に
限定されず、溶媒がおおむね除去でき、フィルム材料層
が流動したり、流れ落ちたりさえしなければよい。通
常、室温での乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き
付け等を利用して溶媒を除去することができる。溶媒を
除去後、ツイステッドネマチック相を呈する所定温度、
所定時間で熱処理してツイステッドネマチック配向を完
成させる。通常、ツイステッドネマチック配向における
ねじれ角は、フィルム材料中に有する光学活性基の濃度
によって調製できるが、高分子液晶や低分子液晶の種類
によっては、ツイステッドネマチック配向におけるねじ
れ角が熱処理条件等によって異なることがある。このよ
うなフィルム材料を用いた場合には、所望とするねじれ
角を得るために熱処理条件を適宜制御する方法も本発明
では採用することができる。例えば、あるねじれ角を有
するツイステッドネマチック配向を得るために比較的低
い温度で熱処理を行う必要が生じた場合、低い温度では
フィルム材料の粘性が高く、配向に要する時間が長くな
る。このような場合、一旦高温で熱処理し、モノドメイ
ンな配向を得た後に、段階的または徐々に熱処理温度を
目的とする温度まで下げる方法等が有効となる。以上の
ように本発明に用いられる光学補償フィルムを得るに
は、用いるフィルム材料の特性にしたがって熱処理条件
を決めることが必要であり、当該材料の主成分となる高
分子液晶のガラス転移温度以上の温度で熱処理すること
が望ましい。熱処理温度としては、通常５０〜３００
℃、好ましくは１００〜２６０℃の範囲、また熱処理時
間としては、通常、１０秒〜２時間、好ましくは２０秒
〜１時間の範囲において熱処理条件が決定されるが、こ
れらはあくまでも例示であり、本発明を何ら制限するも
のではない。なお本発明においては、上記の熱処理にお
いて、フィルム材料をツイステッドネマチック配向を形
成させるために磁場や電場を利用することもできる。し
かし熱処理しつつ磁場や電場を印加した場合、印加中は
均一な場の力がフィルム材料の高分子液晶や低分子液晶
に働くために、当該液晶のダイレクターは一定の方向を
向きやすくなる。すなわち本発明の如くダイレクターが
フィルムの膜厚方向によって異なる角度を形成している
ツイステッドネマチック配向は得られ難くなる。一旦ツ
イステッドネマチック配向以外、例えばねじれのないネ
マチック配向またはそれ以外の配向を形成させた後、場
の力を取り除けば熱的に安定なツイステッドネマチック
配向を得ることができるが、プロセス上特にメリットは
ない。上記の如くしてフィルム材料を配向基板上におい
てツイステッドネマチック配向を形成させた後、当該材
料の主成分である高分子液晶の液晶転移点以下の温度に
冷却することにより、当該配向の均一性を全く損なわず
にガラス固定化することができる。

【００１３】一般的にネマチック相より低温部にスメク
チック層や結晶層を持った高分子液晶をフィルム材料の
主成分として用いた場合、液晶状態におけるネマチック
配向は冷却することによって壊れてしまう恐れがある。
本発明においては、ネマチック相を示す温度領域より下
の温度においてスメクチック相や結晶相を全く有さず、
潜在的に結晶相やスメクチック相を有していても冷却時
には当該相が発現しない特性を有し、かつ光学補償フィ
ルムとしての使用温度範囲において流動性がなく外場や
外力を加えても配向に乱れが生じ得ない、といった特性
を有する高分子液晶をフィルム材料の主成分とするため
に、スメクチック相や結晶相への相転移による配向破壊
は起こらずに、完全なモノドメインなツイステッドネマ
チック配向をガラス固定化することができる。ガラス固
定化する際の冷却温度は、液晶転移点以下の温度であれ
ば特に制限されるものではない。例えば液晶転移点より
１０℃低い温度に冷却することにより、均一なツイステ
ッドネマチック配向をガラス固定化することができる。
冷却方法は、特に制限はなく、熱処理における加熱雰囲
気中から液晶転移点以下の雰囲気中、例えば室温中にさ
らすだけでガラス固定化することができる。また生産の
効率を高めるために、空冷、水冷等の強制冷却や徐冷等
を行ってもよい。ただし高分子液晶の種類や組成比によ
っては、冷却速度によって得られるねじれ角が若干異な
ることがある。このような高分子液晶を使用し、厳密に
ねじれ角を制御する必要が生じた際には、冷却操作も適
宜冷却条件を考慮して行うことが望ましい。

【００１４】以上のような方法で配向基板上に形成され
たツイステッドネマチック配向をガラス固定化したフィ
ルム材料からなる液晶層は、その配向基板上に形成した
形態で光学補償フィルムとして用いることができる。ま
た配向基板としてラビングポリイミドフィルムやラビン
グポリエチレンテレフタレートフィルム等の光学的に等
方ではないフィルムや、可視光波長域において不透明な
フィルムを用いた場合には、ツイステッドネマチック配
向が固定化された液晶層のみを光学的に実質上透明、等
方なフィルムや基板（以下、第二の基板フィルムとい
う。）に転写して用いることもできる。具体的には、例
えばフィルム材料から形成された液晶層に接着剤を塗布
し、第二の基板フィルムをラミネートした後、必要によ
り接着剤を硬化し、当該液晶層から配向基板を剥離除去
することによって第二の基板フィルムに液晶層を転写す
ることができる。第二の基板フィルムとしては、例えば
フジタック（富士写真フィルム社製）、コニカタック
（コニカ社製）等のトリアセチルセルロースフィルム、
ＴＰＸフィルム（三井化学社製）、アートンフィルム
（日本合成ゴム社製）、ゼオネックスフィルム（日本ゼ
オン社製）、アクリプレンフィルム（三菱レーヨン社
製）等を好適な基板フィルムとして挙げることができ
る。また第二の基板としてガラス基板等、例えば駆動用
液晶セルを構成するガラス基板等に直接転写することも
できる。配向基板として実質上透明、等方なフィルムや
基板を用いた場合には、上記のような転写操作は必ずし
も必要ではないが、光学補償フィルムに要求される光学
特性、あるいはフィルムの信頼性等を考慮して適宜転写
を行うことができる。さらにツイステッドネマチック配
向が固定化された液晶層が、十分な自己支持性を有する
場合には、配向基板を剥離除去して液晶層単独を光学補
償フィルムとして、本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに備え
ることもできる。

【００１５】本発明に用いられる光学補償フィルムにお
いては、光学的に正の一軸性を示す高分子液晶の屈折率
異方性△ｎ１と高分子液晶層の厚みｄ１との積（△ｎ１
ｄ１値）のフィルム面内の平均値としては、通常２００
ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍ〜５００ｎｍ
の範囲である。△ｎ１ｄ１値が６００ｎｍより大きい場
合には、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに備えた際に不必要な着色
が多く見られる可能性がある。また△ｎ１ｄ１値が２０
０ｎｍより小さい場合には、本発明のフィルムをＮＢ−
ＴＮ−ＬＣＤに備えることによりＬＣＤの正面の輝度や
コントラストの低下を生じる恐れがある。さらに本発明
の光学補償フィルムのねじれ角の平均の絶対値として、
通常４０゜〜１２０゜、好ましくは８０゜〜１００゜で
ある。ねじれ角の平均値が上記範囲を外れた場合は、Ｎ
Ｂ−ＴＮ−ＬＣＤに備えた際にＬＣＤの正面コントラス
トが低下する恐れがある。このねじれ角は、上述におい
て説明した光学活性基の含有量を調整することにより、
適宜所望のねじれ角に設定することができる。また光学
活性基の種類によって右ねじれ、左ねじれのどちらのツ
イステッドネマチック配向でも形成することができる。
さらにねじれの方向は、本発明の光学補償フィルムを後
述するＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに備える際には、当該ＬＣＤ
を構成する駆動用液晶セルにおける液晶のねじれ方向と
逆方向であることが望ましい。上述の如き本発明の光学
補償フィルムは、電極を備えた一対の透明基板と電圧無
印加時にねじれ配向するネマチック液晶から少なくとも
構成される駆動用液晶セルと、該液晶セルの上下に配置
される２枚の偏光板との間に、少なくとも１枚備えるこ
とにより、良好な視野角特性をガラス固定化し、かつ高
品位な画像表示が可能なノーマリーブラックモード型ツ
ィステッドネマチック液晶表示素子（ＮＢ−ＴＮ−ＬＣ
Ｄ）を得ることができる。

【００１６】本発明に用いられる駆動用液晶セルは、電
極を備えた一対の透明基板と電圧無印加時にねじれ配向
を形成するネマチック液晶とから少なくとも構成される
ものである。これら電極、透明基板、ネマチック液晶の
種類、また当該液晶セルの製法等特に制限されるもので
はない。駆動用液晶セルを駆動方式で分類すると、単純
マトリクス方式、能動素子を電極として用いるＴＦＴ
（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）電極、Ｍ
ＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ、
あるいはＴＦＤ；ＴｈｉｎＦｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）電極
を用いるアクティブマトリクス方式等のように細分化で
きるが、いずれの駆動方式の駆動用液晶セルであっても
本発明の液晶セルとして用いることができる。本発明に
用いられる駆動用液晶セルとしては、当該液晶セルを構
成するネマチック液晶の屈折率異方性Δｎと駆動用液晶
セルのネマチック液晶層の厚みｄとの積（Δｎｄ値）
が、通常２００〜６００ｎｍ、好ましくは３００〜５０
０ｎｍであることが望ましい。△ｎｄ値が６００ｎｍよ
り大きい場合、本発明の光学補償フィルムと組み合わせ
た際に着色が大きくなる恐れがある。また２００ｎｍよ
り小さい場合には、光学補償フィルムと組み合わせた際
に正面の輝度やコントラストの低下が起こる恐れがあ
る。また液晶セルの電圧無印加時におけるネマチック液
晶のねじれ角は、通常８０゜〜１００゜、好ましくは８
５゜〜９５゜である。ねじれ角が上記範囲から外れた場
合、旋光効果を十分に得ることができず、ＮＢ−ＴＮ−
ＬＣＤとしての表示特性が著しく低下する恐れがある。
なお、ねじれ角のねじれ方向は、左右どちらの方向であ
ってもよい。

【００１７】本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、上述した
光学補償フィルムを駆動用液晶セルと偏光板との間に少
なくとも１枚配置されたものであり、配置位置は当該セ
ルの上下に偏光板を配置した場合にはセルの上面側でも
良いし、下面側でも良い。具体的に、本発明の光学補償
フィルムを駆動用液晶セルの上面側に配置する場合、当
該セル上側界面のラビング方向とセル上側に近接する光
学補償フィルム（液晶層）の液晶分子の遅相軸との成す
角が、通常７０〜１１０゜、好ましくは７５〜１０５
゜、さらに好ましくは８０〜１００゜または通常−２０
〜２０゜、好ましくは−１５〜１５゜、さらに好ましく
は−１０〜１０゜となるように配置することが望まし
い。また光学補償フィルムを駆動用液晶セルの下面側に
配置する場合には、当該セル下側界面のラビング方向と
セルの下側に近接する光学補償フィルム（液晶層）の液
晶分子の遅相軸との成す角度が、通常７０〜１１０゜、
好ましくは７５〜１０５゜、さらに好ましくは８０〜１
００゜または通常−２０〜２０゜、好ましくは−１５〜
１５゜、さらに好ましくは−１０〜１０゜となるように
配置することが望ましい。

【００１８】本発明に用いられる２枚の偏光板は、通
常、当該分野において用いることができるものであれば
特に制限されるものではない。例えば一軸延伸ポリビニ
ルアルコールフィルムに、偏光度の高いヨウ素分子を一
定方向に配列してなるハロゲン偏光フィルムや直接染料
で染色したポリビニルアルコールフィルム等を他の支持
フィルムに挟んでなる各種偏光板等を使用することがで
きる。本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤにおいて、上記偏光
板は駆動用液晶セルの例えば上下にそれぞれ配置される
ものである。具体的には、当該液晶セル上の一方の面上
に直接設ける、また光学補償フィルム等の他の構成部材
を介して設けることもできる。また偏光板は、通常のＴ
Ｎ−ＬＣＤと同様に上下偏光板の透過軸が互いに直交ま
たは平行になるように本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤに配
置することができる。また上下偏光板の透過軸が互いに
直交するように配置した場合には、偏光板の透過軸と偏
光板に近い側の駆動用液晶セルのラビング方向とを直
交、平行または４５度の角度をなすように配置すること
が望ましい。なかでも本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤにお
いては、光学補償フィルムを介して上下偏光板を駆動用
液晶セルの上下に配置した際には、上下偏光板の透過軸
の成す角が通常７０〜１１０゜、好ましくは７５〜１０
５゜、さらに好ましくは８０〜１００゜の範囲、かつ偏
光板の透過軸と偏光板に近い側の駆動用液晶セルのラビ
ング方向の成す角が通常７０〜１１０゜、好ましくは７
５〜１０５゜、さらに好ましくは８０〜１００゜の範
囲、または通常−１０〜２０゜、好ましくは−５〜１５
゜、さらに好ましくは０〜１０゜の範囲に配置すること
が望ましい。本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、各構成要
素を以上説明した配置条件を満足するように、そのまま
積み重ねることによって機能しうるが、各層間を必要に
応じ粘着剤や接着剤等で貼り合わせて使用することもで
きる。

【００１９】以上の如くして得られるＮＢ−ＴＮ−ＬＣ
Ｄは、ツイステッドネマチック配向のねじれ角がフィル
ムの膜厚にほぼ比例関係となる本発明の光学補償フィル
ムを備えることにより、良好な視野角特性をガラス固定
化し、かつ高品位な画像表示を可能にしたものである。
また本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、必須の構成要素と
して備える駆動用液晶セル、上下２枚の偏光板および光
学補償フィルムの他に、必要に応じて他の構成要素を備
えてもよい。具体的には、特性を向上させるために位相
差フィルム、光拡散層、等を備えることもできる。前記
位相差フィルムとしては、一般的にポリカーボネート、
ポリメタクリレート等を挙げることができ、光学的一軸
性を発現するものであれば特に限定されるものではな
い。また前記光拡散層とは、入射光を等方的あるいは異
方的に拡散させる性質を有するものであれば特に限定さ
れるものではない。さらにはカラーフィルターを備える
ことに等により、色純度の高いマルチカラー又はフルカ
ラー表示を行うことができるＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤとする
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 （実施例１（補償フィルム１の製造））テレフタル酸５
０ｍｍｏｌ、２，６−ナフタレンジカルボン酸５０ｍｍ
ｏｌ、メチルヒドロキノンジアセテート４０ｍｍｏｌ、
カテコールジアセテート６２ｍｍｏｌ、およびＮ−メチ
ルイミダゾール６０ｍｇを用いて窒素雰囲気下、２７０
℃の温度で１２時間重合を行った。次に得られた反応生
成物をテトラクロロエタンに溶解したのち、メタノール
で再沈殿を行って精製し、液晶性ポリエステル１４．７
ｇを得た。この液晶性ポリエステルの対数粘度は０．１
７、液晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相
転移温度は２５０℃以上、ガラス転移点は１１５℃であ
った（ポリマー１）。ビフェニルジカルボニルクロリド
９０ｍｍｏｌ、テレフタロイルクロリド１０ｍｍｏｌ、
２Ｒ，３Ｒ−ジメトキシブタンジオール１０５ｍｍｏｌ
をジクロロメタン中で室温にて２０時間反応させ、反応
液をメタノール中に投入し再沈殿させることにより液晶
性ポリエステル１２．３ｇを得た（ポリマー２）。ポリ
マー２の対数粘度は０．１１、室温でキラルスメクチッ
ク相を示し、アイソトロピック転移温度は４０〜５０℃
の間であった。またＴｇは室温付近と思われ、ＤＳＣに
よる測定では観測できなかった。ポリマー１の１９．３
ｇとポリマー２の０．７ｇを８０ｇのフェノール／テト
ラクロロエタン混合溶媒（６／４重量比）に溶解させ溶
液を調製した。この溶液を、レーヨン布にてラビング処
理したポリイミドフィルム（デュポン社製、商品名カプ
トン）上に、バーコート法により塗布し、乾燥し、２４
０℃の温度で３０分熱処理したのち、室温で冷却・固定
化し、平均実膜厚２．３４μｍの均一に配向した液晶フ
ィルムを得た（サンプル１）。実膜厚は触針式膜厚計を
もちいて測定した。次いでアッベ屈折計（アタゴ社製Ｔ
ｙｐｅ−４）のプリズム面に、サンプル１のポリイミド
基板が接するように配置してサンプル１の液晶の屈折率
を測定した。サンプル１の液晶フィルムにおける基板界
面側が空気界面側より下になるように配置した場合、フ
ィルム面内の屈折率には一軸性があり、ラビング方向に
垂直な面内の屈折率は１．５５、平行な面内の屈折率は
１．７５、膜厚方向の屈折率は試料の方向によらず１．
５５で一定であった。このことから基板側では、棒状の
液晶分子が基板に対して、かつラビング方向に平行に平
面配向しており、液晶のｎｏ、ｎｅはそれぞれ１．５
５、１．７５であることが分かった。次に屈折率計のプ
リズム面に液晶フィルムの空気界面側が接するように配
置した場合、面内の屈折率はラビング方向に平行な方向
が１．５５、垂直な方向が１．７５になり、膜厚方向の
屈折率は試料の方向によらず１．５５で一定であった。
このことから、ポリマー分子は基板界面、空気界面とも
おおかたホモジニアス配向しており、かつ基板界面側と
空気界面側では棒状の液晶分子がフィルム面内でほぼ９
０度ねじれている様子が確認された。サンプル１は、不
透明かつ光学的に一軸性のあるポリイミドフィルム上に
形成されていることから、サンプル１の空気界面側にＵ
Ｖ硬化型接着剤（ＵＶ−３４００、東亞合成社製）を約
５μｍの厚みに塗布し、この上にコーニング社製白板ガ
ラス（厚さ１．１ｍｍ）をラミネートし、約６００ｍＪ
のＵＶ照射により該接着剤を硬化させた。このようにし
て得られた積層体（ガラス／接着剤／サンプル１（液晶
フィルム／ポリイミドフィルム））からポリイミドフィ
ルムを剥離することにより、液晶層を光学的に実質上等
方な支持体の上に転写した。得られた液晶フィルム（補
償フィルム１）の偏光解析をおこなって、このフィルム
の△ｎ１ｄ１とねじれ角を測定したところ（表１）、Δ
ｎ１ｄ１とねじれ角とが比例関係にあることが確認でき
た。なお補償フィルム１のねじれ方向は、右ねじれであ
った。

【００２１】

【表１】

【００２２】（比較例１（補償フィルム２の製造））参
考例１で得られたポリマー１を１９．３ｇとポリマー２
を０．７ｇ粉砕し混合したポリマーを、レーヨン布にて
ラビング処理したポリイミド膜付きガラス２枚の間に挟
み、２４０℃で３０分熱処理したのち、室温下で冷却・
固定化し、平均実膜厚２．３４μｍの均一に配向した液
晶フィルムを得た。得られた液晶フィルムの偏光解析を
おこなって、このフィルムのΔｎ１ｄ１とねじれ角を測
定したところ、表２に示すようにΔｎ１ｄ１が変化して
もねじれ角は一定であり、Δｎ１ｄ１とねじれ角は比例
関係では無いことが確認できた。

【００２３】

【表２】

【００２４】（実施例２）液晶材料としてMerck社製ZLI
-4792を用い、セルギャップ４．８μm、Δｎｄ＝４７０
ｎｍ、ねじれ角９０°（左ねじれ）、プレチルト角２°
のＴＮセルを作製し、当該セルに対して実施例１で得ら
れた補償フィルム１を１枚用いて図１に示すように、２
枚の偏光板の間に補償フィルム及びＴＮセルを配設し
て、ノーマリーブラックモード型ＴＡ液晶表示素子を作
成した。次に作成した液晶表示素子の液晶セルに３００
Ｈｚの矩形波を印加し、黒表示を０Ｖ、白表示を６Ｖに
設定した。トプコン社製色彩輝度計ＢＭ−５を用いて液
晶セルの透過率測定を行い、黒表示時および白表示時の
透過率の比（白／黒）からコントラスト比を求めた。５
点の測定点のうち最も高いコントラスト比を与えた測定
点２のコントラスト比を基準とした各測定点のコントラ
スト比を表３および図２に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】（比較例２）補償フィルムとして比較例１
で得られた補償フィルム２を用いた以外は、実施例２と
同様にして各測定点のコントラスト比を求めた。５点の
測定値のうち最も高いコントラスト比を与えた測定点６
（測定点２と同じコントラスト比を与えた）のコントラ
スト比を基準とした各測定点のコントラスト比を表４お
よび図２に示す。

【００２７】

【表４】

【００２８】

【発明の効果】本発明の光学補償フィルムは、ツイステ
ッドネマチック配向におけるねじれ角がフィルムの膜厚
とほぼ比例関係にある配向状態において、当該配向をガ
ラス固定化したものであり、各種液晶表示素子への応用
が期待できるものである。なかでも本発明の光学補償フ
ィルムを備えたＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、当該フィルムの
ばらつきが表示品位に与える影響が少なく、良好な視野
角特性をガラス固定化し、かつ高品位な画像表示が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１および比較例１における偏光板、光学
補償フィルム、ツイステッドネマチック駆動用液晶セル
の配置図である。

【図２】実施例１および比較例１における光学補償フィ
ルムのΔｎ１ｄ１の変化に対するコントラスト（相対
値）の変化を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子液晶が液晶状態において形成した
   ツイステッドネマチック配向を固定化したフィルムであ
   って、該フィルムのねじれ角がフィルム膜厚にほぼ比例
   関係にあることを特徴とする光学補償フィルム。
2. 【請求項２】 上記高分子液晶のガラス転移温度以上の
   温度においてツイステッドネマチック配向を形成させた
   後、ガラス転移温度以下の温度に冷却することによって
   配向をガラス固定化して得られるフィルム材料層を有す
   る請求項１記載の光学補償フィルム。
3. 【請求項３】 ２枚の偏光板の間に、駆動用液晶セル、
   及び高分子液晶が液晶状態において形成したツイステッ
   ドネマチック配向を固定化し、かつねじれ角がフィルム
   膜厚にほぼ比例関係にある光学補償フィルムを設けたこ
   とを特徴とするノーマリーブラックモード型ＴＮ液晶表
   示素子。
4. 【請求項４】 上記光学補償フィルムが、上記高分子液
   晶のガラス転移温度以上の温度においてツイステッドネ
   マチック配向を形成させた後、ガラス転移温度以下の温
   度に冷却することによって配向をガラス固定化して得ら
   れるフィルム材料層を有する請求項３記載のノーマリー
   ブラックモード型ＴＮ液晶表示素子。
5. 【請求項５】 上記駆動用液晶セルを構成するネマチッ
   ク液晶の屈折率異方性Δｎとネマチック液晶の層の厚み
   ｄとの積（Δｎｄ値）が２００ｎｍ〜６００ｎｍで、ネ
   マチック液晶のねじれ配向時におけるねじれ角が８０゜
   〜１００゜であり、上記光学補償フィルムの屈折率異方
   性△ｎ1とフィルムの厚みｄ1との積（△ｎ１ｄ1値）の
   フィルム面内の平均が上記Δｎｄ値とほぼ同等であり、
   該フィルムがガラス固定化しているツイステッドネマチ
   ック配向におけるねじれ方向がネマチック液晶のねじれ
   配向方向と逆方向であり、かつツイステッドネマチック
   配向におけるねじれ角の平均の絶対値が駆動用液晶セル
   のねじれ角の絶対値とほぼ同等である請求項３又は４記
   載のノーマリーブラックモード型ＴＮ液晶表示素子。