(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の電極基板間にねじれ角が７０゜〜１００゜の液晶を挟持してなるＴＮ型液晶セルと、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、液晶性高分子を含む層を有する光学異方素子を少なくとも１枚配置した液晶表示素子であって、該液晶性高分子の光学的チルト角が該層の厚さ方向で連続的に変化しており、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角が９０°〜２７０°であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
該光学異方素子が、透明フィルム上に液晶性高分子を含む層を設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
該液晶性高分子の光学的チルト角が、厚さ方向で底面から連続的に単調増加していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
該透明フィルムが、光学的に負の一軸性であるとともに光軸が法線方向にあり、かつ、フイルム面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フイルムの厚みをｄとしたとき、式１で表されるレタデーションが２０ｎｍ乃至４００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
（式１） ｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
【請求項６】
該光学異方素子２枚を、液晶セルを挟むように配置し、該光学異方素子がともにレターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角が１３５°〜２２５°であることを特徴とする請求項２乃至５記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表示コントラスト及び表示色の視角特性改良された液晶表示素子に関する。
【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表示素子に変換されてきている。現在普及している液晶表示素子（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が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）が無い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）、階調表示が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶表示素子（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型液晶表示素子）が用いられている。この表示方式は、応答速度が速く（数＋ミリ秒）、容易に白黒表示が得られ、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】
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】
特開平４−２２９８２８号公報、特開平４−２５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板とＴＮ型液晶セルの間に、位相差フィルムを配置することによって視野角を拡大しようとする方法が提案されている。
【０００７】
上記特許公報で提案された位相差フィルムは、液晶セルの表面に対して、垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からはなんら光学的な作用を及ぼさず、傾けたときに位相差が発現し、液晶セルで発現する位相差を補償しようというものである。しかし、これらの方法によってもＬＣＤの視野角はまだ不十分であり、更なる改良が望まれている。
【０００８】
また、特開平４−３６６８０８号、特開平４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラルネマチック液晶を含む液晶セルを位相差フィルムとして用いて視野角を改良しているが、２層液晶方式となりコストが高く、非常に重たいものとなっている。
【０００９】
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。
【００１０】
そこで鋭意検討した結果、光学的に負の一軸性でその光軸がフイルムの法線方向から傾斜している光学異方素子、および光学的に負の一軸性でその光軸がフイルムの法線方向にある光学異方素子の特性をあわせ持つ位相差板により、白黒表示におけるＴＮ型ＬＣＤの視角特性が著しく改善される事を見い出した。
【００１１】
しかし、この方法では、白黒表示におけるコントラストから見た視角改良効果は著しかったが、視角による階調の反転については、より高度な補償が必要となっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＴＮ液晶セルにおいて、正面コントラストを低下させずに、表示コントラスト、階調特性及び表示色の視角特性の改善された液晶表示素子を提供するものである。
【００１３】
【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枚の電極基板間にねじれ角が７０゜〜１００゜の液晶を挟持してなるＴＮ型液晶セルと、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、液晶性高分子を含む層を有する光学異方素子を少なくとも１枚配置した液晶表示素子であって、該液晶性高分子の光学的チルト角が該層の厚さ方向で連続的に変化しており、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角が９０°〜２７０°であることを特徴とする液晶表示素子。
（２）該光学異方素子が、透明フィルム上に液晶性高分子を含む層を設けたものであることを特徴とする（１）に記載の液晶表示素子。
（３）該液晶性高分子の光学的チルト角が、厚さ方向で底面から連続的に単調増加していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
（４）該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示素子。
（５）該透明フィルムが、光学的に負の一軸性であるとともに光軸が法線方向にあり、かつ、フイルム面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フイルムの厚みをｄとしたとき、式１で表されるレタデーションが２０ｎｍ乃至４００ｎｍであることを特徴とする（４）に記載の液晶表示素子。
（式１） ｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
（６）該光学異方素子２枚を、液晶セルを挟むように配置し、該光学異方素子がともにレターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角が１３５°〜２２５°であることを特徴とする（２）乃至（５）記載の液晶表示素子。
【００１４】
本発明の液晶表示装置において、より高度に視野角が改良された事については以下のように説明できる。
例えば、本発明の液晶表示装置において、偏光子と検光子の透過軸がほぼ直交しているノーマリーホワイトのモードでは、黒表示部は液晶に電圧が印加されている状態であり、視角を大きくする事に伴って、この黒表示部からの光の透過率が著しく増大し、コントラストの急激な低下を招いている。
この時ＴＮ型液晶セル内部の液晶分子の配列は、近似的に光学軸がセルの法線方向から傾いた状態から、法線方向を向いた状態へ連続的に変化したものと見なす事が出来る。
【００１５】
液晶セル内部の液晶分子を正の一軸性光学異方体と見なせるのであれば、それによる複屈折を補償するためには、同じように、負の一軸性の分子が、セルの法線方向から傾いた状態から、法線方向を向いた状態へ連続的に変化したものを用いる事が必要である。
【００１６】
しかし、ＴＮ型液晶セルの光学異方性を正の一軸性とみなすのはあくまでも近似であり、実際には液晶セルは単純な正の光学異方体ではなく、ねじれ配向しており、チルト角も変化している。したがって、光軸が傾斜した負の一軸性光学異方体で補償することはおのずと限界がある。本発明者は、鋭意検討した結果、更に大幅な視角特性改善をし、ＣＲＴ代替の可能性を切り開くためには、レターデーション値がゼロとなる方向、すなわち、光軸が存在せず、レターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもない光学異方素子を用いることによって実現できることを突き止めた。また、その具体的方法として、液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で連続的に変化している光学異方素子（Ａ）、あるいは、少なくとも、光学異方素子（Ａ）と、光学的に負の一軸性であるとともに光軸が法線方向にある光学異方素子（Ｂ）とから成る光学異方素子によって実現できた。本発明により、コントラストのみならず階調反転について視角特性の大幅な改善を実現できた。
【００１７】
本発明の液晶性高分子層を多数の積層体と見なすと、それぞれの薄層は光学的に負の一軸性と近似出来る。更に、本発明ではこのように負の一軸性に近似出来る薄層の積層体を光学的に負の複屈折と定義する。ここで言う液晶性高分子層の光学的チルト角とは、該薄層の（負の一軸性の）光軸と光学異方素子面に対する法線とのなす角度のことを示す。
これにより、ねじれ角が９０゜のネマティック液晶を用いている事による表示方式の原理上、視角により画質が低下するという本質的な問題が解決され、視角によるコントラスト低下ばかりでなく、階調の反転、さらには色味変化等の問題点が改良された。
【００１８】
本発明における光学異方素子は、あらゆる方向から見たときに、レターデーション値の絶対値に最小値が存在し、その方向は、フィルム法線方向でもなく、面方向でもない。また、レターデーションの絶対値の最小値はゼロではない。本発明においては、そのような光学異方素子を少なくとも１枚用いる。
【００１９】
本発明においては、レターデーション値がゼロとなる方向が存在せず、レターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもない光学異方素子を、レターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角αが９０°〜２７０°に配置することによって、補償能が最大となる。例えば、図１のように光学異方素子を配置する。αは、図１を原点からｚ軸方向に見たときの図２のように定義される。すなわち、光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向から右回りを正として、光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向とのなす角である。本発明において主視角方向とは、液晶セル中の液晶分子の平均のツイスト方向であり、図１において、ｚ軸を回転軸として左回りに９０°ツイストしたＴＮ型液晶を用いた場合、−ｘ軸方向である。主視角方向の反対の方向を反視角方向と呼ぶ。
【００２０】
レターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもない光学異方素子を１枚用いた場合には、レターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向が主視角方向、または、反視角方向であることが好ましい。これはαが９０°〜２７０°の条件を満たしている。図１のように、このような光学異方素子を液晶セルの上側に配置した場合、レターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向がほぼ主視角方向であることが好ましい。また、このような光学異方素子を液晶セルの下側に配置した場合、レターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向がほぼ反視角方向であることが好ましい。
【００２１】
好ましくは、図３と図４に示したように、このような光学異方素子を２枚、液晶セルを挟むように配置し、それぞれの光学異方素子を、レターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角が１３５°〜２２５°に配置する。更に好ましくは、図４で定義される、２枚の光学異方素子をレターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向同士のなす角βが９０°〜１８０°の範囲にあることが好ましい。
【００２２】
以下に本発明における光学異方素子について詳しく説明する。
本発明における液晶性高分子層は、光学的チルト角が該層の厚さ方向で連続的に変化していることが好ましい。該液晶性高分子層を透明フィルム状に設けた場合、光学的チルト角が厚さ方向で底面から連続的に単調増加していることが好ましい。更に、該液晶性高分子層の光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°であることが好ましい。
【００２３】
該液晶性高分子層を、光学特性が均一だと見なせる薄層まで分割し、それぞれの薄層の厚み方向のレターデーションを足し合わせたものを、液晶性高分子層のレターデーションと定義する。薄層の厚み方向のレターデーションとは、薄層の３軸方向屈折率を、その値が小さい順にｎ１、ｎ２、ｎ３とし、薄層の厚みをｄとしたとき、
｛（ｎ２＋ｎ３）／２−ｎ１｝×ｄ
で表される。液晶性高分子層のレターデーションは、２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
本発明の液晶性高分子は、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有するか、あるいはコレステリック相を呈するものが好ましい。
負の固有複屈折値を有するメソゲン基とは、例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体や、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が挙げられ、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有し、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。
本発明における、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有する液晶性高分子を下記に列挙する。
【００２５】
【化１】
0003699160.tif 000002
【００２６】
【化２】
0003699160.tif 000003
【００２７】
また、本発明における、コレステリック相を呈する液晶性高分子を下記に列挙する。
【００２８】
【化３】
0003699160.tif 000004
【００２９】
【化４】
0003699160.tif 000005
【００３０】
本発明の場合、光学的チルト角を厚さ方向で連続的に変化させるためには、下記の処理が必要になる。
一般に、ネマチック液晶を用いた液晶セルの場合、該液晶層の両側を、ラビング処理した配向膜で挟むことにより、液晶分子の光軸が一定の方向へ配向している。すなわち、液晶層の両側にある配向膜の配向規制力により、液晶分子は厚さ方向で均一な配向をしているわけであり、該配向膜の配向規制力を両側でアンバランスにする事により、厚さ方向で連続的に分子の配向を変化させることが出来る。この考え方は、本発明の液晶性高分子にも応用することが出来る。
具体的には、ラビング処理した有機配向膜あるいは無機配向膜の形成された基板に液晶性高分子を塗布し、該液晶層の片側を開放系（空気層）のまま液晶相形成温度まで昇温するか、あるいは前記配向膜と、それとは異なった表面処理を施した配向膜で挟んだまま液晶相形成温度まで昇温することである。但し、上述の配向膜の配向規制力が十分に強い場合には、該液晶性高分子層の片側を解放系（空気層）のままであっても、該液晶性高分子の光学的チルト角が厚さ方向で同じである場合も存在する。
【００３１】
これにより該液晶は、光学的チルト角が厚さ方向で連続的に変化した斜め配向をし、その後の冷却により配向を保ったまま、常温では固体状態をとる。この場合、配向膜近傍でのチルト角は、液晶性高分子素材、配向膜素材、ラビング等で、コントロ−ルすることが出来、そのチルト角は、０°乃至８５°が好ましく、０°乃至５０°が更に好ましい。
また、空気層、あるいは異なった表面処理を施した配向膜近傍のチルト角は、液晶性高分子素材、可塑剤、バインダ−、界面活性剤、等でコントロ−ルすることが出来、更には、これら可塑剤、バインダ−、界面活性剤、等で、チルト角の厚さ方向の配向変化の度合いをコントロ−ルすることも可能である。
【００３２】
これら可塑剤の好ましい例としては、使用する液晶性高分子と相溶するものであれば特に制限はなく、耐熱性付与の観点からは、反応性の置換基を有することが好ましい。また、液晶性高分子に対する添加量は、重量比で０．１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％が好ましい。
また、バインダ−の好ましい例としては、使用する液晶性高分子の配向を著しく阻害するものでなければ特に制限はなく、市販のポリマ−を使用することが出来る。本発明者の鋭意研究の結果、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する液晶性高分子の場合はセルロ−ス系高分子誘導体が極めて好ましいことが見いだされた。
【００３３】
液晶相形成温度は構造、あるいは分子量等に固有のものであるが、異なるものを二種以上混合するか、又は前述の可塑剤を混合する事により、任意に調整する事ができる。
本発明に用いる液晶性高分子の液晶相−固相転移温度としては、好ましくは７０℃以上、３００℃以下、特に好ましくは７０℃以上、２５０℃以下である。
【００３４】
上記の有機配向膜として用いるポリマーとしては、ポリイミド、ポリスチレン誘導体など、また水溶性のものとしては、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。これらは全てラビング処理を施すことにより、液晶性高分子を斜めに配向させることができる。
【００３５】
ＬＣＤの配向膜として広く用いられているポリイミド膜は有機配向膜として好ましく、これはポリアミック酸（例えば、日立化成製  ＬＱ／ＬＸシリーズ、日産化学製  ＳＥシリーズ等）を基板面に塗布し１００〜３００℃で０．５〜１時間焼成の後ラビングする事により得られる。
【００３６】
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普及しているものと同一な工程であり、配向膜の表面を紙やガーゼ，フェルト，ラバー、或いはナイロン，ポリエステル繊維などを用いて一定方向にこすることにより配向を得る方法である。一般的には長さと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。
【００３７】
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、ＭｇＦ2、ＺｎＯ2等の金属酸化物やフッ化物、Ａｕ，Ａｌ等の金属が挙げられる。尚、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。
【００３８】
本発明の光学異方素子を構成する、光学的に負の一軸性でその光軸がフイルムの法線方向にある光学異方素子（Ｂ）としては、光透過率が８０％以上であると同時に、フイルム面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フイルムの厚みをｄとしたとき、三軸の主屈折率の関係が  ｎｚ＜ｎｙ＝ｎｘ  を満足し、式  ｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ  で表されるレタデーションが２０ｎｍから４００ｎｍである事が好ましく、２０ｎｍから１５０ｎｍであることが更に好ましい。
但し、ｎｘとｎｙの値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ十分である。具体的には、｜ｎｘ−ｎｙ｜／｜ｎｘ−ｎｚ｜≦０．３  であれば実用上問題はない。  ｜ｎｘ−ｎｙ｜×ｄ  で表される正面レタデーションは、５０ｎｍ以下である事が好ましく、２０ｎｍ以下である事がさらに好ましい。
【００３９】
該光学異方素子（Ｂ）は、ゼオネックス（日本ゼオン）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム）、フジタック（富士写真フイルム）などの商品名で売られている固有複屈折率が小さい素材、あるいは、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォンなどの固有複屈折率が大きい素材を、溶液流延、溶融押し出し等によって製膜し作成する事が出来る。
【００４０】
本発明の光学異方素子は、液晶表示素子において、液晶セルによる複屈折を補償するものであるから、光学異方素子の波長分散は、液晶セルと等しい事が好ましい。すなわち、光学異方素子の４５０、５５０μｍの光によるレタデーションをそれぞれＲ450、Ｒ550とすれば、波長分散を表わすＲ450／Ｒ550値は、１．０以上である事が好ましい。
【００４１】
本発明の液晶表示素子をカラー液晶表示装置として用いる場合カラーフィルターが必要となる。その時に用いるカラーフィルターとしては、例えば小林駿介編著「カラー液晶ディスプレイ」産業図書、１７２頁〜１７３頁、２３７頁〜２５１頁、あるいは日経マイクロデバイス編「フラットパネル・ディスプレイ１９９４」日経ＢＰ社、２１６頁等に記載のあるゼラチンやカゼイン、ＰＶＡ等の基質に重クロム酸塩を加えて感光性を付与し、フォトリソグラッフィー法によってパターンニングした後、染色して得られる染色フイルター、印刷フイルター、電着フイルター、あるいは顔料分散フイルター等が好ましい。
但し、これ以外にも、色純度、寸法精度、さらには耐熱性の高いものであれば方式にこだわらず、使用する事が出来る。
【００４２】
また、本発明の液晶表示装置に用いる液晶としては、例えば日本学術振興会第１、２委員会編「液晶デバイスハンドブック」日刊工業新聞社、１０７頁〜２１３頁記載のネマティック液晶が好ましい。この液晶分子の長軸は、液晶セルの上下基板間でほぼ９０°ツイスト配向したものであり、入射した直線偏光は印加電界がない場合、液晶セルの旋光性によって、９０°偏光方向を変えて液晶セルから出射する事になる。しきい値以上の十分高い電界を印加した時には、液晶分子の長軸が電界方向に向きを変え、電極面に垂直にならび、旋光性は殆ど消失する。したがって、この旋光の効果を十分に発揮させるために、ツイスト角は７０°〜１００°であり、８０°〜９０°がさらに好ましい。
【００４３】
この電界による液晶分子の配列の欠陥（ディスクリネーション）を少なくするため、液晶分子にあらかじめプレチルト角を与えておく事が好ましい。プレチルト角は５°以下が好ましく、さらに２°〜４°が好ましい。
このツイスト角、プレチルト角については、岡野光治、小林駿介共編「液晶応用編」培風館、１６頁〜２８頁に記載されている。
【００４４】
さらに液晶セルの屈折率異方性Δｎと、液晶セルにおける液晶層の厚みｄとの積Δｎｄの値は、例えば日本学術振興会第１４２委員会編「液晶デバイスハンドブック」日刊工業新聞社、３２９頁〜３３７頁に記載されているように、ｄが大きくなればコントラストは改良されるものの、応答速度が遅く、また視野角も悪くなるため、３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、３００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲がより好ましい。
【００４５】
本発明の液晶表示装置に印加される信号は、例えば日本学術振興会第１４２委員会編「液晶デバイスハンドブック」日刊工業新聞社、３８７頁〜４６５頁、あるいは岡野光治、小林駿介共編「液晶  応用編」培風館、８５頁〜１０５頁等に記載されている様に、５Ｈｚ〜１００Ｈｚの交流で、電圧は２０Ｖ以下、好ましくは８Ｖ以下である。たとえばノーマリーホワイトモードでは、印加電圧が０〜１．５Ｖで明表示、１．５Ｖ〜３．０Ｖで中間調表示、３．０Ｖ以上で暗表示を行っている場合が多い。
【００４６】
本発明において透明フィルム上に液晶性高分子を含む層を設けた場合、液晶セルに該光学異方素子を装着する時に、液晶性高分子層を液晶セル寄りに配置する場合と、透明フィルムを液晶セル寄りに配置する場合があるが、本発明においては、どちらに配置しても構わない。しかし、補償能を最大限に発揮するには、液晶性高分子層を液晶セル寄りに配置する方が好ましい。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４８】
実施例１
ゼラチン薄膜（０．１μｍ）を塗設したトリアセチルセルロースの１００μｍ厚フィルム（富士写真フイルム（株）製）上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ２０３  ：商品名  クラレ製）を塗布し、４０℃温風にて乾燥させた後、ラビング処理を行い配向膜を形成した。面内の主屈折率をｎx ’、ｎy ’、厚さ方向の屈折率をｎz ’、厚さをｄ’とした時、トリアセチルセルロースフィルムは、｜ｎx’−ｎy ’｜×ｄ’＝３ｎｍ、｛（ｎx ’＋ｎy ’）／２−ｎz ’｝×ｄ’＝７０ｎｍであり、ほぼ負の一軸性であり、光軸がほぼフイルム法線方向にあった。
【００４９】
この配向膜上に、前述した液晶性高分子ＴＥ−６  １．６ｇ、フェノ−ルＥＯ変性（ｎ＝１）アクリレート（Ｍ１０１  東亜合成）  ０．４ｇ、セルロ−スアセテ−トブチレ−ト（ＣＡＢ５３１−１  イ−ストマンケミカル）  ０．０５ｇ、イルガキュアー９０７  ０．０１ｇを３．６５ｇのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、ワイヤ−バ−で塗布（＃４バ−使用）し、金属の枠に貼りつけて１１５℃の高温槽中で３分間加熱し、液晶を配向させた後、室温まで急冷して、液晶性高分子を含む層を有する光学異方素子を作成した。
【００５０】
このようにして得られた光学異方素子のレターデーションを、ラビング軸を含み位相差板面に垂直な面において、ラビング軸を起点に４０°から１４０°までを５°刻みで、島津製作所製エリプソメーター（ＡＥＰ−１００）を用いて測定したところ、レターデーションが０となる方向は存在しなかった。レターデーション値の絶対値が最小となる方向は、フィルム法線方向でも面方向でもなかった。また、ラビング軸を含み位相差板面に垂直な面において、ラビング軸を起点に４０°から１４０°までを５°刻みでレタ−デ−ション値を測定し、更に、測定部分の液晶性高分子を除去した後の支持体の光学特性を同様に測定した。また、液晶性高分子層を厚さ方向に１０分割し、この実測値をシュミレ−トしたところ、液晶性高分子層のチルト角は、２０°から７０°まで連続的に変化しており、レターデーションは７０ｎｍであった。
【００５１】
液晶の異常光と常光の屈折率の差と液晶セルのギャップサイズの積が４２０ｎｍで、ねじれ角が９０度のＴＮ型液晶セルに、上記光学異方素子１枚を、各光学素子が図１と同様な配置になるように装着した。各光学素子の装着角度は、図５に示したとおりである。光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向を液晶セル基板上に正射影した方向と、該光学異方素子に近い方の液晶セル基板のラビング方向のなす角αは２２５°とした。
【００５２】
実施例２
図３のような構成で、実施例１に用いた光学異方素子を、実施例１と同じＴＮ型液晶セルに２枚、液晶セルを挟むように配置した。各光学素子の装着角度は図６に示したとおりである。α１は１８０°、α２は１８０°とした。
【００５３】
比較例１
実施例１と同じＴＮ型液晶セルに、光学異方素子を装着せずに、図７のように配置した。
【００５４】
比較例２
図３のような構成で、実施例１に用いた光学異方素子を、実施例１と同じＴＮ型液晶セルに２枚、液晶セルを挟むように配置した。各光学素子の装着角度は図８に示したとおりである。α１は０°、α２は０°とした。
【００５５】
実施例３
６０μｍのＰＣフィルム上にポリイミド層を形成しラビング処理を行い、配向膜を形成した。面内の主屈折率をｎx ’、ｎy ’、厚さ方向の屈折率をｎz ’、厚さをｄ’とした時、ＰＣフィルムは、｜ｎx ’−ｎy ’｜×ｄ’＝５ｎｍ、｛（ｎx ’＋ｎy ’）／２−ｎz ’｝×ｄ’＝１００ｎｍであり、ほぼ負の一軸性であり、光軸がほぼフイルム法線方向にあった。
この配向膜上に前述した液晶性高分子ＴＥ−７にメチレンクロライドを加え、全体として２０ｗｔ％溶液とし、スピンコ−トにより２０００ｒｐｍで塗布を行った。８５℃まで昇温、熱処理した後、室温まで急冷し、およそ０．５μｍの液晶層を形成させ、光学異方素子を作製した。
実施例１と同様の光学測定を行い、液晶性高分子層の光学的チルト角をシュミレ−トすると、１５°から３５°まで変化しており、レターデーションは８０ｎｍであった。
【００５６】
延伸したＰＶＡにヨウ素を吸着させて作製される偏光膜に、液晶セル側の保護膜として、直接光学異方素子を、液晶性高分子層を液晶セル側にして貼り合わせた。そして、図３のような構成で、実施例１と同じＴＮ型液晶セルに２枚、液晶セルを挟むように配置した。各光学素子の装着角度は図９に示したとおりである。α１は１８０°、α２は１８０°とした。
【００５７】
（視野角の測定）
液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示１Ｖ、黒表示５Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、正面方向および上／下および左／右方向へ傾いた方向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。正面コントラスト、および、コントラストが１０以上かつ階調反転が起きない上／下および左／右の視野角を求め、表１にまとめた。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１から明らかな様に、本発明の光学異方素子は、正面コントラストを低下させる事なく、視野角を広げる事が出来る。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＮ型液晶表示素子の視角特性が改善され、視認性にすぐれる高品位表示の液晶表示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表示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】本発明の液晶表示素子の構成の１実施例を説明する図
【図２】図１を原点からｚ軸方向に見た場合の軸構成を説明する図
【図３】本発明の液晶表示素子の構成の１実施例を説明する図
【図４】図３を原点からｚ軸方向に見た場合の軸構成を説明する図
【図５】実施例１の軸構成を説明する図
【図６】実施例２の軸構成を説明する図
【図７】比較例１の軸構成を説明する図
【図８】比較例２の軸構成を説明する図
【図９】実施例３の軸構成を説明する図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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