(57)【要約】【課題】偏光眼鏡を装着した状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を提供することを主目的とする。【解決手段】液晶セルと、上記液晶セルの表示側に配置された偏光子と、上記偏光子よりも表示側に配置され、上記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能を有する光学変換層を有することを特徴とする液晶表示装置を提供することにより上記課題を解決するものである。【選択図】図２
2010152152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルと、前記液晶セルの表示側に配置された偏光子と、前記偏光子よりも表示側に配置され、前記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能を有する光学変換層を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光学変換層が、前記偏光子を透過した直線偏光を、長軸方向が前記偏光子の偏光透過軸と異なる方向である楕円偏光に変換する機能を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記光学変換層が、前記偏光子を透過した直線偏光を、長軸方向が略鉛直方向である楕円偏光に変換する機能を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光学変換層が、コレステリック構造を形成した棒状化合物を含有するものであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光学変換層が、カイラルネマチック液晶を固定化してなるものであることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記光学変換層の選択反射波長が７５０ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から左側に傾いており、かつ前記コレステリック構造の旋回方向が右回転であることを特徴とする、請求項４から請求項６までのいずれかの請求項の記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から右側に傾いており、かつ前記コレステリック構造の旋回方向が左回転であることを特徴とする、請求項４から請求項６までのいずれかの請求項の記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光学変換層が、前記直線偏光を楕円率が０．００６〜０．８の範囲内である楕円偏光に変換できるものであることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光眼鏡を装着した状態であっても、表示が暗くならずに観察することが可能な液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現行の液晶表示装置は、表示画面から射出される表示光の偏光状態は直線偏光となっている。例えば、液晶表示装置を正面から見た場合、ＴＮモードの場合は画面の斜め方向に偏光透過軸が向くように設定されているのが殆どである。一方、ＶＡモードやＩＰＳモードでは上下方向が多いが、屋外屋内の広告用途などで用いられているものは回路のみ変更し、上下縦長に設置して偏光透過軸が左右方向に設定されているものが見られる。液晶表示装置から出射される直線偏光の偏光透過軸がこのような方向になる理由は、液晶表示装置の表示側に配置された偏光板を透過することが可能な光は、偏光板の偏光透過軸の方向と一致した直線偏光だからである。すなわち、ＴＮモードの場合は液晶表示装置の表示側に配置された偏光板の偏光透過軸が斜め方向、広告用のＶＡモード、ＩＰＳモードの場合はほぼ左右方向に設定されているからである。
【０００３】
一方、ＴＮモードが多く使用されている自動車用表示装置、ナビゲーション装置、航空機コックピット用表示装置、移動式無線機、携帯電話、魚群探知機、腕時計、屋内外の表示装置等、屋外や強い光線の下で使用される表示部として上記のような現行の液晶表示装置を用いた場合、そのような環境で併用される機会の多い偏光眼鏡を通してこのような液晶表示装置を見ると、液晶表示装置と偏光眼鏡の偏光透過特性がお互いに悪影響を及ぼしてしまい、表示が暗くて見え難く、非常に視認性が悪化してしまう問題点がある。
【０００４】
その理由は、偏光眼鏡の偏光透過軸が上下方向に設定されているため、表示画面からの直線偏光の偏光透過軸と偏光眼鏡の偏光透過軸が一致しないために偏光眼鏡の光線透過率が著しく低下してしまうからである。
【０００５】
ここで、偏光眼鏡の偏光レンズの偏光透過軸の方向が略上下方向となっている理由は、水面等屈折率界面からの反射光はＰ偏光に比べてＳ偏光の成分が多いため、水面等屈折率界面での反射によるぎらつきを防ぐために設定されているからである。
【０００６】
上記のような問題点に鑑み、特許文献１には液晶表示装置を構成する表示側にλ／４位相差板を配置して、直線変更を円偏光とする技術が開示されている。このような方法によれば、表示側に照射される直線偏光が解消されるため、偏光眼鏡を装着した状態でも、画像を観察することができるようになる。しかしながら、その一方で直線偏光が円偏光に変換されたことで、表示に供される光が全方向に分散されることになるため、偏光眼鏡を装着した状態で観察できる画像が暗くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２には、偏光解消板を用いて直線偏光を解消することにより、偏光眼鏡を装着した状態でも視認可能にした液晶表示装置が開示されている。しかしながら、偏光解消板は非常に高価であり、急激な市場の拡大によってコストダウンが求められている液晶表示装置には不向きであるし、表示に供される光が全方向に分散されることになるため、偏光眼鏡を装着した状態で観察できる画像が暗くなってしまうという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１０５２２号公報
【特許文献２】特開平１０−１０５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、偏光眼鏡を装着した状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、液晶セルと、上記液晶セルの表示側に配置された偏光子と、上記偏光子よりも表示側に配置され、上記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能を有する光学変換層を有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１１】
本発明によれば、上記光学変換層が用いられていることにより上記偏光子は透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能を有することから、楕円偏光の長軸方向に対応する特定方向において視認される映像を、他の方向よりも明るくすることができる。このため、本発明によれば、例えば楕円偏光の長軸を、鉛直方向に合わせることにより、偏光眼鏡を装着した通常の状態で明るく視認することができる液晶表示装置を得ることができる。
このようなことから、本発明によれば偏光眼鏡を装着した状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【００１２】
本発明においては、上記光学変換層が、上記偏光子を透過した直線偏光を、長軸方向が上記偏光子の偏光透過軸と異なる方向である楕円偏光に変換する機能を有するものであることが好ましく、特に長軸方向が略鉛直方向である楕円偏光に変換する機能を有するものであることが好ましい。これにより、偏光眼鏡を装着した状態でより明るく視認することが可能になるからである。
【００１３】
また本発明においては、上記光学変換層が、コレステリック構造を形成した棒状化合物を含有するものであることが好ましい。このような光学変換層は、上記偏光子と組み合わせて配置する際に、互いの配置方向を制御することが不要であり、任意の方向で配置することが可能であることから、このような光学変換層が用いられることにより、本発明の液晶表示装置を簡易な工程によって製造することが可能になるからである。
更に、上記光学機能層によって偏光子を透過した直線偏光が楕円偏光に変換された後の、楕円偏光の長軸方向を任意に制御することが容易になるからである。
これにより、上記光学変換層の直線偏光を楕円偏光にする作用や偏光透過軸を回転させる作用を容易に調整することができる。
【００１４】
また本発明においては、上記光学変換層が、カイラルネマチック液晶を固定化してなるものであることが好ましい。
【００１５】
さらに本発明においては、上記光学変換層の選択反射波長が７５０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより、上記光学変換層において上記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する効率を高くすることができ、本発明の液晶表示装置を偏光眼鏡装着状態でより明るく観察可能なものにできるからである。また、選択反射波長が可視光領域外であることにより、外光による色付きや表示光の反射によるコントラストの低下を防止できるからである。
【００１６】
本発明においては、上記偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から左側に傾いており、かつ上記コレステリック構造の旋回方向が右回転であること、あるいは上記偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から右側に傾いており、かつ上記コレステリック構造の旋回方向が左回転であることが好ましい。これにより、本発明における光学変換層の厚みをより薄くすることが可能になるからである。
【００１７】
また、本発明においては、上記光学変換層が、上記直線偏光を楕円率が０．００６〜０．８の範囲内である楕円偏光に変換できるものであることが好ましい。光学変換層による変換後の楕円率が０．００６から０．８の範囲内であることにより、偏光眼鏡を装着した通常の状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を得ることができるからである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、偏光眼鏡を装着した状態でも明るく視認することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の液晶表示装置について詳細に説明する。
【００２０】
上述したように本発明に係る液晶表示装置は、液晶セルと、上記液晶セルの表示側に配置された偏光子と、上記偏光子よりも表示側に配置され、上記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能を有する光学変換層を有することを特徴とするものである。
【００２１】
このような本発明の液晶表示装置について図を参照しながら説明する。図１は本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、本発明の液晶表示装置１０は、液晶セル１と、上記液晶セルの表示側に配置された偏光子２とを有し、さらに、上記偏光子よりも表示側に光学変換層３とを有するものである。
このような例において本発明の液晶表示装置１０は、上記光学変換層３が、液晶セル１を透過し、さらに偏光子２を透過することによって直線偏光とされた光を、楕円偏光に変換する機能を有するものであることを特徴とするものである。
なお、図１に例示するように本発明の液晶表示装置１０において偏光子２は、両側が偏光板保護フィルム２’に挟まれた構成を有する偏光板Ｐとして用いられていてもよく、また液晶セル１のバックライト側に偏光子を備える偏光板Ｐ’が配置されていてもよい。
また、図１において、Ｘ方向は表示側、Ｙ方向はバックライト側を表す（以下の各図においても同様）。
【００２２】
ここで、本発明において「表示側」とは、液晶表示装置の観察者が、液晶表示装置の画面に表示された像を観察する側を意味するものとする。
【００２３】
本発明によれば、上記光学変換層が用いられていることにより、上記偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光にすることができるため、楕円偏光の長軸方向に対応する特定方向において視認される映像を、他の方向よりも明るくすることができる。このため、本発明によれば、例えば楕円偏光の長軸を、鉛直方向に合わせることにより、偏光眼鏡を装着した通常の状態で明るく視認することができる液晶表示装置を得ることができる。
このようなことから、本発明によれば偏光眼鏡を装着した状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも液晶セル、偏光子、および光学変換層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
【００２５】
１．光学変換層
まず、本発明に用いられる光学変換層について説明する。本発明に用いられる光学変換層は、後述する偏光子の表示側に配置され、上記偏光子を透過した直線偏光を、楕円偏光に変換する機能を有するものである。本発明の液晶表示装置は、当該光学変換層が上記偏光子を透過した光を、真円偏光ではなく楕円偏光に変換するものである。
以下、このような本発明に用いられる光学変換層について詳細に説明する。
【００２６】
（１）光学変換機能
上述したように、本発明に用いられる光学変換層は後述する偏光子を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する機能（以下、単に「光学変換機能」と称する場合がある。）を有するものである。本発明における光学変換層が備える光学変換機能としては、直線偏光を楕円偏光に変換できるものであれば特に限定されるものではない。
【００２７】
本発明における光学変換層が備える光学変換機能としては、変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と同一方向である態様と、変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と異なる方向である態様と、を挙げることができる。図２は、このような光学変換機能の態様を説明する概略図である。図２に図示するように、本発明に用いられる光学変換層が備える光学変換機能の態様としては、変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と同一方向である態様と（図２（ａ））、変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と異なる方向である態様と（図２（ｂ））とを挙げることができる。
【００２８】
本発明に用いられる光学変換層は、上記のいずれの態様の光学変換機能を有するものであっても好適に用いることができるが、なかでも変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と異なる方向である光学変換機能を有することが好ましい。これは次のような理由に基づくものである。
すなわち、偏光眼鏡を装着した状態で液晶表示装置を観察した場合、偏光眼鏡の偏光透過軸と平行方向に振動面を有する直線偏光のみが観察されることになる。ここで、偏光眼鏡は通常、鉛直方向に振動面を有する光のみを透過させることから、液晶表示装置の表示側に配置された偏光子の偏光透過軸が水平方向であると、偏光眼鏡を装着した状態では像を観察することができないことになる。また、偏光子の偏光透過軸が鉛直方向から傾斜した方向であると、偏光眼鏡を装着した状態で観察できる像が暗くなってしまうことになる。
【００２９】
光学変換機能を有する光学変換層が、変換後の楕円偏光の長軸方向が、変換前の直線偏光の偏光透過軸と異なる方向である場合、変換後の楕円偏光の長軸方向と、変換前の直線偏光の偏光透過軸とがなす角度としては、後述する偏光子の偏光透過軸の方向等に応じて適宜決定することができるものであり特に限定されるものではない。
【００３０】
また、光学変換層によって変換された後の楕円偏光の長軸の方向は略鉛直方向であることが好ましい。偏光眼鏡に用いられる偏光レンズは、概ね偏光透過軸が鉛直方向となるように配置されていることから、光学変換層によって変換された後の楕円偏光の長軸方向が略鉛直方向であることにより、本発明の液晶表示装置を偏光眼鏡を装着した状態でも、より明るく観察することができるものにできるからである。この点について、図を参照しながら説明する。図３は、光学変換層によって変換された後の楕円偏光の長軸の方向が略鉛直方向であることが好ましい理由について説明する概略図である。図３に例示するように、偏光眼鏡Ｇに用いられる偏光レンズは、偏光眼鏡を装着した状態で偏光透過軸が概ね鉛直方向（図中ｇで表わす方向）となるように配置されている。したがって、光学変換層３によって変換された後の楕円偏光の長軸方向（図中、ｈで表わす方向）が略鉛直方向であることにより、本発明の液晶表示装置を偏光眼鏡を装着した状態でも、より明るく観察することができるのである。
【００３１】
また、本発明における光学変換層は、直線偏光を楕円率が０．００６〜０．８の範囲内である楕円偏光に変換できるものであることが好ましい。光学変換層による変換後の楕円率が０．００６から０．８の範囲内であることにより、偏光眼鏡を装着した通常の状態でも明るく視認することが可能な液晶表示装置を得ることができるからである。
【００３２】
（２）光学変換層の構成
本発明に用いられる光学変換層の構成としては、上述したような光学変換機能を奏するものであれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる光学変換層としては、直線偏光を楕円偏光に変換することが可能な複屈折率を示すあらゆるものを用いることができる。このような光学変換層としては、例えば、屈折率異方性を有する化合物が所定の態様で含有されたものを挙げることができる。
【００３３】
上記屈折率異方性を有する化合物としては、例えば、棒状化合物、ネマチック液晶化合物、ディスコティック液晶化合物や、屈折率異方性を有する高分子材料等を挙げることができる。したがって、上記光学変換層としては、棒状化合物、ネマチック液晶化合物、ディスコティック液晶化合物等の屈折率異方性を有する化合物が所定の態様で配列した状態で含まれるものや、屈折率異方性を有する高分子材料からなるものを用いることができる。
【００３４】
なかでも本発明においては、上記光学変換層として屈折率異方性を有する棒状化合物がコレステリック配向を形成した状態で含まれるものが用いられることが好ましい。このような光学変換層は、上記偏光子と組み合わせて配置する際に、互いの配置方向を制御することが不要であり、任意の方向で配置することが可能である。したがって、このような光学変換層が用いられることにより、本発明の液晶表示装置を簡易な工程によって製造することが可能になるからである。
【００３５】
本発明に用いられる棒状化合物としては、屈折率異方性を有するものであり、上記光学変換層内において配列することにより、光学変換層に所望の光学変換機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる棒状化合物は、分子内に重合性官能基を有するものが好適に用いられ、なかでも３次元架橋可能な重合性官能基を有するものがより好適に用いられる。上記棒状化合物が重合性官能基を有することにより、上記棒状化合物を重合して固定することが可能になるため、本発明に用いられる光学変換層を、光学変換機能の経時変化が生じにくいものとすることができるからである。
また、本発明においては上記重合性官能基を有する棒状化合物と、上記重合性官能基を有さない棒状化合物とを混合して用いても良い。
なお、上記「３次元架橋」とは、液晶性分子を互いに３次元に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることを意味する。
【００３６】
上記重合性官能基としては、例えば、紫外線、電子線等の電離放射線、或いは熱の作用によって重合する重合性官能基を挙げることができる。これら重合性官能基の代表例としては、ラジカル重合性官能基、或いはカチオン重合性官能基等が挙げられる。さらにラジカル重合性官能基の代表例としては、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が挙げられ、具体例としては、置換基を有するもしくは有さないビニル基、アクリレート基（アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基を包含する総称）等が挙げられる。また、上記カチオン重合性官能基の具体例としては、エポキシ基等が挙げられる。その他、重合性官能基としては、例えば、イソシアネート基、不飽和３重結合等が挙げられる。これらの中でもプロセス上の点から、エチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が好適に用いられる。
【００３７】
また、本発明における棒状化合物は液晶性を示す液晶性材料であることが好ましい。液晶性材料は屈折率異方性が大きいため、上記光学変換層に所望の光学変換機能を付与することが容易になるからである。
【００３８】
本発明に用いられる棒状化合物の具体例としては、下記式（１）〜（６）で表される化合物を例示することができる。
【００３９】
【化１】
2010152152.tif 000003
【００４０】
ここで、化学式（１）、（２）、（５）および（６）で示される液晶性材料は、Ｄ.Ｊ.Ｂｒｏｅｒら、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．１９０,３２０１−３２１５（１９８９）、またはＤ.Ｊ.Ｂｒｏｅｒら、Ｍａｋｒｏｍｏｌ.Ｃｈｅｍ.１９０,２２５５−２２６８（１９８９）に開示された方法に従い、あるいはそれに類似して調製することができる。また、化学式（３）および（４）で示される液晶性材料の調製は、ＤＥ１９５,０４,２２４に開示されている。
【００４１】
また、末端にアクリレート基を有するネマチック液晶性材料の具体例としては、下記化
学式（７）〜（１７）に示すものも挙げられる。
【００４２】
【化２】
2010152152.tif 000004
【００４３】
さらに、本発明に用いられる棒状化合物としては、ＳＩＤ  ０６  ＤＩＧＥＳＴ  １６７３−１６７６）に開示された下記式（１８）に表わされる化合物を例示することができる。
【００４４】
【化３】
2010152152.tif 000005
【００４５】
なお、本発明において上記棒状化合物は、１種類のみを用いてもよく、または、２種以上を混合して用いてもよい。例えば、上記棒状化合物として、両末端に重合性官能基を１つ以上有する液晶性材料と、片末端に重合性官能基を１つ以上有する液晶性材料とを混合して用いると、両者の配合比の調整により重合密度（架橋密度）及び光学特性を任意に調整できる点から好ましい。
【００４６】
本発明においては、上記のいずれの棒状化合物が用いられた光学変換層であっても好適に用いることができるが、なかでもネマチック液晶性を示す棒状化合物を用い、当該棒状化合物をカイラル剤と併用された光学変換層が用いられることが好ましい。このような光学変換層は、カイラルネマチック液晶を固定化してなるものとなることから、上記光学変換層によって偏光子を透過した直線偏光が楕円偏光に変換された後の、楕円偏光の長軸方向を任意に制御することが容易になるからである。
【００４７】
上記カイラル剤としては、棒状化合物を所定のコレステリック配列させることができるものであれば特に限定されるものではない。本発明に用いられるカイラル剤としては例えば、下記の一般式（１９）、（２０）又は（２１）で表されるような、分子内に軸不斉を有する低分子化合物を用いることが好ましい。
【００４８】
【化４】
2010152152.tif 000006
【００４９】
【化５】
2010152152.tif 000007
【００５０】
【化６】
2010152152.tif 000008
【００５１】
上記一般式（１９）又は（２０）において、Ｒ１は水素又はメチル基を示す。Ｙは上記に示す式（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）の任意の一つであるが、中でも、式（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）及び（ｖｉｉ）のいずれか一つであることが好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すｃ及びｄは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。
【００５２】
上記光学変換層として、コレステリック配列を形成した棒状化合物を含有するものが用いられる場合、本発明に用いられる光学変換層はコレステリック配列に起因して、選択反射波長を有するものとなる。選択反射波長を持つものは、ねじれ角が３６０°以上で、理論的には周知の事実である。本発明における選択反射波長の範囲は、特に限定されるものではないが、可視光領域外であることにより、外光による色付きや表示光の反射によるコントラストの低下を防止できる。
【００５３】
また、上記光学変換層として、コレステリック配列を形成した棒状化合物を含有する物が用いられる場合、当該コレステリック配列の旋回方向は、特に限定されるものではない。中でも本発明においては、本発明に用いられる偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から左側に傾いている場合は、上記コレステリック構造の旋回方向が右回転であることが好ましく、一方、上記偏光子の偏光透過軸が、表示側からみて鉛直方向から右側に傾いている場合は、上記コレステリック構造の旋回方向が左回転であることが好ましい。
【００５４】
これらの態様について図を参照しながら説明する。図４は本発明の液晶表示装置の他の例を示す概略図である。図４に例示するように、本発明の液晶表示装置は、偏光子２の偏光透過軸の方向ｈが、表示側からみて鉛直方向から左側に傾いている場合は、光学変換層３におけるコレステリック構造の旋回方向が右回転であることが好ましく（図４（ａ））、一方、偏光子２の偏光透過軸の方向ｈが、表示側からみて鉛直方向から右側に傾いている場合は、光学機能層３におけるコレステリック構造の旋回方向が左回転であることが好ましい（図４（ｂ））。
【００５５】
コレステリック構造に付随する旋光性によって、コレステリック構造を通過する直線偏光の軸が回転し、その回転角はコレステリック構造の厚みが増すほど大きくなるところ、本発明におけるコレステリック構造の旋回方向を、上記のように偏光子の偏光透過軸の傾き方に応じて決定することにより、サングラスの鉛直方向の偏光透過軸に一致するまでの楕円偏光透過軸の回転角を小さくすることができる。このため、コレステリック構造が形成された光学変換層の厚みをより小さくすることが可能となり、薄さが要求される用途では特に液晶表示装置全体の厚みをより小さくすることができる。また製造プロセスの簡素化による生産性アップや比較的高価な材料であるコレステリック液晶材料の使用量を削減してコスト低下を図ることが可能となる。
【００５６】
なお、上記光学変換層の厚みは、含有される屈折率異方性を有する化合物の種類等に応じて、所望の複屈折率を備えることができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては、上記光学変換層の厚みが０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、０．５μｍ〜２０μｍの範囲内であることがより好ましく、１μｍ〜１０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５７】
上記光学変換層としては、上記光学変換層のみからなるものであってもよく、あるいは上記光学変換層が任意の基板上に形成された構成を有するものであってもよい。
なお、後述するように上記光学変換層が偏光板と一体に形成される場合は、通常、上記光学変換層単体からなるものが用いられる。
【００５８】
上記光学変換層が任意の基板上に形成されたものが用いられる場合、本発明に用いられる基板としては、上記光学変換層の複屈折率性を阻害せず、透明性を有するものであれば特に限定されるものではない。中でも本発明に用いられる基板は、通常、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。ここで、基材の透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００５９】
本発明に用いられる基材は、上記透明性を具備するものであれば、可撓性を有するフレキシブル材でも、可撓性のないリジッド材でも用いることもできる。なかでも本発明においては、フレキシブル材を用いることが好ましい。
【００６０】
上記フレキシブル材としては、セルロース誘導体、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ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、ポリプロピレンナフタレート、ポリアリレート等のポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネートからなる基材を例示することができる。なかでも本発明においてはセルロース誘導、または、シクロオレフィン系ポリマーからなる基材を用いることが好ましい。
【００６１】
本発明に用いられるセルロース誘導体としては、セルロースエステルを用いることが好ましく、さらに、セルロースエステル類のなかでも、セルロースアシレート類を用いることが好ましい。セルロースアシレート類は工業的に広く用いられていることから、入手容易性の点において有利だからである。
【００６２】
上記セルロースアシレート類としては、炭素数２〜４の低級脂肪酸エステルが用いられることが好ましい。このような低級脂肪酸エステルとしては、例えばセルロースアセテートのように、単一の低級脂肪酸エステルのみを含むものでもよく、また、例えばセルロースアセテートブチレートやセルロースアセテートプロピオネートのような複数の脂肪酸エステルを含むものであってもよい。
【００６３】
本発明においては、上記低級脂肪酸エステルのなかでもセルロースアセテートを特に好適に用いることができる。また、セルロースアセテートのなかでも平均酢化度が５７．５〜６２．５％（置換度：２．６〜３．０）のトリアセチルセルロースを用いることが最も好ましい。ここで、酢化度とは、セルロース単位質量当りの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定および計算により求めることができる。なお、トリアセチルセルロースフィルムを構成するトリアセチルセルロースの酢化度は、フィルム中に含まれる可塑剤等の不純物を除去した後、上記の方法により求めることができる。
【００６４】
一方、本発明に用いられるシクロオレフィン系ポリマーとしては、環状オレフィン（シクロオレフィン）からなるモノマーのユニットを有する樹脂であれば特に限定されるものではない。このような上記環状オレフィンからなるモノマーとしては、例えば、ノルボルネンや多環ノルボルネン系モノマー等を挙げることができる。
【００６５】
なお、本発明に用いられるシクロオレフィン系ポリマーとしては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）またはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のいずれであっても好適に用いることができる。
【００６６】
本発明に用いられるシクロオレフィン系ポリマーは上記環状オレフィンからなるモノマーの単独重合体であってもよく、または、共重合体であってもよい。
【００６７】
本発明に用いられるシクロオレフィン系ポリマーからなる基材の具体例としては、例えば、Ｔｉｃｏｎａ社製  Ｔｏｐａｓ、ＪＳＲ社製  アートン、日本ゼオン社製  ＺＥＯＮＯＲ、日本ゼオン社製  ＺＥＯＮＥＸ、三井化学社製  アペルや、これらの基材に延伸処理を施したもの等挙げることができる。
【００６８】
２．液晶セル
次に、本発明に用いられる液晶セルについて説明する。本発明に用いられる液晶セルとしては、一般的に液晶表示装置に用いられる液晶セルとして公知のものを用いることができる。液晶表示装置用の液晶セルとしては、セル中における液晶分子の配列の態様によって、ＩＰＳ，ＶＡ，ＯＣＢ，ＥＣＢ,ＳＴＮおよびＴＮ等のあらゆる方式のものが知られているが、本発明においては、いずれの方式の液晶セルであっても好適に用いることができる。
【００６９】
３．偏光子
本発明に用いられる偏光子としては、液晶表示装置に用いられる偏光子として一般的に公知のものを用いることができるため、ここでの詳しい説明は省略する。
なお、一般的な液晶表示装置は、液晶セルと、当該液晶セルの両側に配置された偏光板とからなり、さらに当該偏光板は、偏光子と、当該偏光子の両側に配置された偏光板保護フィルムとからなることが一般的であるが、本発明に用いられる偏光子は、上記偏光板を指すものではなく、偏光板から偏光板保護フィルムを除いた偏光子を意味するものである。
【００７０】
４．液晶表示装置
上述したように、本発明の液晶表示装置は少なくとも液晶セル、偏光子、および光学変換層が用いられたものである。本発明の液晶表示装置においてこれらの構成が配置されている態様としては、上記偏光子よりも表示側に光学変換層が配置されている態様であれば特に限定されるものではなく、液晶表示装置の製造方法等に応じて適宜任意の構成を採用することができる。
【００７１】
ここで、上述したように一般的に液晶表示装置に用いられる偏光板は、偏光子と当該偏光子の両側に配置された偏光板保護フィルムとからなるものが用いられる。本発明に用いられる偏光子は、このような偏光板として用いられていてもよく、あるいは偏光子単独として用いられてもよいが、偏光性能の経時安定性を考慮すると偏光板として用いられることが好ましい。そして、このように偏光子が偏光板として用いられる場合、上記光学変換層は、当該偏光板と別個独立のものとして用いられていてもよく、あるいは偏光板と一体に形成されることによって用いられてもよい。本発明において光学変換層が用いられる態様としては、これらのいずれの態様であってもよいが中でも偏光板と一体に形成されることによって用いられることが好ましい。このような態様光学変換層が用いられることにより、本発明の液晶表示装置の構成を簡略化することができ、本発明の液晶表示装置をより製造効率の高いものとすることができるからである。
【００７２】
本発明の液晶表示装置において、偏光板と光学変換層とが一体に形成されている態様としては、偏光子と、上記偏光子の表示側に配置された第１偏光板保護フィルムと、偏光子の液晶セル側に配置された第２偏光板保護フィルムを有する偏光板において、光学変換層が上記第１偏光板保護フィルムの表示側表面に形成された態様と、光学変換層が偏光子と第１偏光板保護フィルムとの間に形成された態様とを挙げることができる。
【００７３】
これらの態様について図を参照しながら説明する。図５は本発明の液晶表示装置において、光学変換層が偏光板と一体に形成されている場合を例示する概略断面図である。図５に例示するように、本発明の液晶表示装置１０は、液晶セル１と、当該液晶セル１の表示側に配置された偏光板Ｐとを有し、当該偏光板Ｐが、偏光子２と、上記偏光子２の表示側に配置された第１偏光板保護フィルム２’ａと、偏光子の液晶セル側に配置された第２偏光板保護フィルム２’ｂを有するものであり、光学変換層３が上記第１偏光板保護フィルムの表示側表面に形成された態様であってもよい（図５（ａ））。また、光学変換層３が偏光子２と第１偏光板保護フィルム２’ａとの間に形成された態様であってもよい（図５（ｂ））。
【００７４】
本発明においては、上記の２態様のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも上記図５（ａ）に例示するような態様であることが好ましい。これにより、表面フィルムに求められるＡＧ（アンチグレア）、ＬＲ（低反射）、防汚性、帯電防止等の諸機能を付与できるからである。
【００７５】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも上記液晶セル、偏光子、および光学変換層を有するものであるところ、必要に応じて他の任意の構成が用いられてもよい。本発明に用いられる任意の構成としては、本発明の液晶表示装置の用途や表示方式等に応じて適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。このような任意の構成としては、例えば、上記液晶セルのバックライト側に配置された偏光子あるいは偏光板や、上記偏光子のバックライト側に配置された位相差フィルム（視野角補償フィルム）等を挙げることができる。
【００７６】
また、本発明の液晶表示装置は透過型液晶表示装置であってもよく、反射型液晶表示装置であってもよく、さらに半透過型液晶表示装置であってもよい。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７８】
[実施例１]
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、液晶性モノマー分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ１０５７（ＢＡＳＦ社製））９８部と、両側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製））２部とを溶解させたシクロヘキサノン溶液を準備した。なお、前記シクロヘキサノン溶液には、前記液晶性モノマー分子に対して２．５重量%の光重合開始剤（イルガキュア１８４）を添加した（固形分４０重量％）。
【００７９】
一方、透明な０．７ｍｍ厚ガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド（ＪＳＲ製  オプトマーＡＬ１２５４）をスピンコーティング法によりコーティングし、乾燥後、２００℃で成膜し(膜厚０．１μｍ)、一定方向にラビングして配向膜を形成した。そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコータにセットし、配向膜上に前記シクロヘキサノン溶液を塗布した。
【００８０】
次に、８０℃で前記シクロヘキサノン溶液中のシクロヘキサノンを蒸発させ、１００℃で２分保持し、液晶性モノマー分子を配向させた。そして、前記塗膜に紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射し、塗膜中の光開始剤から発生するラジカルによって配向した液晶性モノマー分子のアクリレート及びカイラル剤分子のアクリレートを３次元架橋してポリマー化し、配向膜上にコレステリック構造を固定化することにより、光学変換層を得た。このとき、光学変換層の膜厚は５．２μｍであった。また、分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１００ＰＣ）で測定したところ、選択反射波長帯域は１６７０ｎｍであった。
【００８１】
[実施例２]
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、液晶性モノマー分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ１０５７（ＢＡＳＦ社製））９９部と、両側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製））１部とを溶解させたシクロヘキサノン溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により光学変換層を作製した。このとき、光学変換層の膜厚は５．４μｍであった。また、前記分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は１９４０ｎｍであった。
【００８２】
[実施例３]
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、液晶性モノマー分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ２４２（ＢＡＳＦ社製））９８部と、両側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製））２部とを溶解させたシクロヘキサノン溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により光学変換層を作製した（ただし、シクロヘキサノンを８０℃で蒸発させた後、液晶性モノマーを８０℃に保持して配向させた点のみ異なる）。このとき、光学変換層の膜厚は４．０μｍであった。また、前記分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は１２２８ｎｍであった。
【００８３】
[比較例１]
市販ポリカーボネイトフィルム（住友ダウ株式会社製ガリバー３００シリーズ）を延伸装置にて加熱・延伸して、面内リタデーションを１４０ｎｍにすることでλ／４シートを得た。
【００８４】
［参考例１］
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、液晶性モノマー分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ２４２（ＢＡＳＦ社製））９５部と、両側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ（登録商標）  ＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製））５部とを溶解させたシクロヘキサノン溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により光学変換層を作製した（配向温度のみ８０℃にした）。このとき、光学変換層の膜厚は
５．０μｍであった。また、前記分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は
５３０ｎｍであった。
【００８５】
[評価]
（輝度計による輝度測定）
上記実施例、参考例、および比較例において作製した光学変換層を用いた場合の効果を検証するため、以下の方法によって評価を行った。なお、評価方法の概略図を図６に示す（ここで、図６（ｂ）は、同図（ａ）におけるＺ方向からの正視図である。）
（１）液晶モニター(イイヤマ製ＰＬＥ−Ｅ１９０２ＷＳ)に光学変換層を乗せる。
（２）その上に偏光眼鏡の偏光レンズを設置する。
（３）光学変換層から６００ｍｍ離れた位置に輝度計（トプコン社製  ＢＭ−５Ａ）を設置する。
（４）偏光眼鏡の偏光レンズを回転させながら輝度を測定する。このとき、偏光眼鏡の偏光レンズ回転方向及び回転角度と液晶の偏光透過軸の関係は図６（ｂ）に示す通り。
【００８６】
得られた評価結果を、以下の表１に示す。なお、ここでは０.００５以下を直線偏光、０．９以上円偏光と定義する。
【００８７】
【表１】
2010152152.tif 000009
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に用いられる光学変換層の光学変換機能について説明する概略図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の効果の一例を図解する概略図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の他の例を示す概略断面図である。
【図６】輝度計による輝度測定方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  …  液晶セル
２  …  偏光子
２’  …  偏光板保護フィルム
２’ａ  …  第１偏光板保護フィルム
２’ｂ  …  第２偏光板保護フィルム
３  …  光学変換層
１０  …  液晶表示装置
Ｐ，Ｐ’  …  偏光板
Ｇ  …  偏光メガネ
Ｘ  …  表示側
Ｙ  …  バックライト側
【図１】
2010152152.tif 000010
【図２】
2010152152.tif 000011
【図３】
2010152152.tif 000012
【図４】
2010152152.tif 000013
【図５】
2010152152.tif 000014
【図６】
2010152152.tif 000015