(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の偏光板に挟持されたＴＮ型駆動用液晶セルにおける液晶セルと上もしくは下偏光板との間のどちらか一方または両方に、ディスコチック液晶のダイレクターのフィルム平面への投影ベクトルの大きさがフィルム膜厚方向に変化したねじれ配向構造を形成している補償フィルムを少なくとも１枚配置してなる液晶表示素子において、該補償フィルムが、絶対値として５〜９０度の消光軸角度を有し、かつ絶対値として０．５〜１０度の旋光角を有し、該消光軸角度と該旋光角の符号が互いに逆であり、該配置条件が、該補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルと該液晶セルの補償フィルムにより近い側の電極基板の容易軸ベクトルとが、該補償フィルムの液晶のダイレクターのフィルム面内への投影ベクトルが小さい界面側（Ａ界面側）を電極基板に隣接するように設置する場合−３０〜＋３０度の範囲、または該補償フィルムの液晶のダイレクターのフィルム面内への投影ベクトルが大きい界面側（Ｂ界面側）を電極基板に隣接するように設置する場合、１８０度を中心に±３０度の範囲に配置することを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示コントラスト、階調特性及び表示色の視角特性の改良されたＴＮ型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレーは、低電圧駆動、軽量、低コストなどの特徴のゆえに、ノートパソコン、携帯用電子機器、携帯用テレビなどのディスプレーとして広く普及している。なかでもＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶を用いたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）−ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は高精細、高画質、高速応答性といった特徴をもちブラウン管にかわる高性能のディスプレーとして広く用いられつつある。しかしながら、ブラウン管と比較したとき、ＴＮ型液晶を用いたディスプレーの決定的な欠点は表示の視野角依存性が存在することにある。視野角依存性とはディスプレーを斜めから見たとき表示性能（コントラスト、階調）が低下するという問題である。これは光学異方性をもつ液晶や偏光板といった部材を利用していることに起因し、ＬＣＤ一般にあてはまる問題ではあるが、ＴＮ−ＴＦＴ−ＬＣＤでは特に高品位の表示を目的としているため、この視野角依存性の問題は他のディスプレー方式よりも深刻である。例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤの重要な用途の一つである液晶テレビでは、視角による僅かな色の変化や明暗の変化も不快に感じられる。また大面積化を図ろうとした場合は、画面の位置によって見る角度が変わってくるので、画面中央部と周辺部とで同一レベルの表示が得られないという問題が生じることになる。
【０００３】
ノーマリーホワイトモードのＬＣＤでは、非選択時には光が透過し、選択電圧印加により遮光がなされることにより表示が行われる。液晶ディスプレーの視野角依存性は、主に駆動用ＴＮ液晶セル中の液晶配向に起因し、特に光の遮光された表示状態における液晶の配向形態に依るところが大きい。従って視野角の補償のためには、選択電圧印加時（黒表示時）の液晶の配向形態に着目すれば良く、補償板は該液晶の配向形態の屈折率異方性を打ち消す効果をもてば良いことになる。黒表示時の駆動用液晶セルの液晶配向の特徴は次の２点が挙げられる。
▲１▼液晶分子は、おおむね電極基板に垂直に配向しているが、基板のアンカリング効果のため基板付近では液晶分子はホモジニアス配向に近い配向をとっている。すなわち液晶のダイレクターは、一様でなく該ダイレクターのセル基板に対する傾き角は膜厚方向で連続的に変化している。
▲２▼基板のアンカリングの影響のためねじれ配向の影響が残る。黒表示時の印加電圧を極端に大きくすることにより液晶分子をほぼ完全に基板に対し垂直に配向させることができ、ねじれ配向におけるねじれを消失させることができる。しかしながら実用的な印加電圧の範囲では、ねじれ配向を完全に解消することはできない。
【０００４】
従来、駆動用液晶セルの配向形態に着目した視野角を改善するための補償フィルムが、例えば特開平８−５０２０６、特開平８−３３４６２１号公報、特開平９−６１６２４号公報および特開平９−２６５７２号公報などに開示されている。これらは、該液晶セル中の液晶分子が棒状であることに注目し負の一軸性材料を利用しているという点で共通している。
【０００５】
ここで特開平８−５０２０６および特開平８−３４６２１号公報は、上の▲１▼の観点から補償フィルムとしてディスコチック液晶のハイブリッド配向を利用し、該配向を固定化した補償フィルムを提案している。しかしながら▲２▼のねじれの影響は無視できず、やはり該補償フィルムにおいてもその性能には限界がある。
【０００６】
また特開平９−６１６２４号公報は、複数のフィルムを積層する事により擬似的にねじれの効果を発現させようというものである。しかし駆動用液晶セル中の液晶が、連続的にねじれ、かつ連続的にダイレクターの傾きが変化しているのに対し、積層という手段によって得た多層型の補償フィルムでは、ねじれ、ダイレクターの傾き共に不連続にならざるを得ないため性能上限界がある。また多層化はプロセスが煩雑になるなど、製造上の観点から問題が多い。
【０００７】
特開平９−２６５７２号公報は、ねじれ配向を有するディスコチック液晶性の補償フィルムについて開示してある。該フィルムは、ねじれ配向を有し、かつディスコチック液晶のダイレクターのフィルム面への投影ベクトルの大きさが膜厚方向で変化した配向を有している。該フィルムの場合、基本的には上記▲１▼および▲２▼の要件を満たしており、該公報の記載から明らかなように従来にない補償効果を発揮することが窺える。
【０００８】
一般に上記の如き補償フィルムを用いて視野角補償を行う場合、十分な補償効果を得るために駆動用液晶セルと該フィルムとの最適化が必要である。この最適化が成されない場合には、上記▲１▼および▲２▼の要件に見合った理想的な補償フィルムであったとしても補償効果を十分に発揮することができない。すなわち駆動用液晶セル、補償フィルム中の液晶の配向構造、および液晶セルと補償フィルムとの相対配置を最適化しないまま用いた場合には、却ってＬＣＤの表示性能を悪化させてしまう恐れがある。
以上述べたように、昨今広視野角を特徴とするＴＮ型ＬＣＤの開発は進展著しいが、未だ十分な性能を有する液晶表示素子は得られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、ＴＮ型の駆動用液晶セルと補償用の光学フィルムを最適化する事により、従来にない視野角の広い液晶表示素子を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、上下一対の偏光板に挟持されたＴＮ型駆動用液晶セルにおける液晶セルと上もしくは下偏光板との間のどちらか一方または両方に、ディスコチック液晶のダイレクターのフィルム平面への投影ベクトルの大きさがフィルム膜厚方向に変化したねじれ配向構造を形成している補償フィルムを少なくとも１枚配置してなる液晶表示素子において、該補償フィルムが、絶対値として５〜９０度の消光軸角度を有し、かつ絶対値として０．５〜１０度の旋光角を有し、該消光軸角度と該旋光角の符号が互いに逆であり、該配置条件が、該補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルと該液晶セルの補償フィルムにより近い側の電極基板の容易軸ベクトルとが、該補償フィルムの液晶のダイレクターのフィルム面内への投影ベクトルが小さい界面側（Ａ界面側）を電極基板に隣接するように設置する場合−３０〜＋３０度の範囲、または該補償フィルムの液晶のダイレクターのフィルム面内への投影ベクトルが大きい界面側（Ｂ界面側）を電極基板に隣接するように設置する場合、１８０度を中心に±３０度の範囲に配置することを特徴とする液晶表示素子に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
先ず本発明に用いられる補償フィルムについて説明する。該補償フィルムは、絶対値として５〜９０度の消光軸角度を有すると共に、絶対値として０．５〜１０度の旋光角を有し、なおかつ該消光軸角度と該旋光角の符号の関係が互いに逆である光学パラメーターを有したものである。本発明に用いられる補償フィルムとしては、これら光学パラメーターの諸条件を満たすものであれば特に限定されない。なお該光学パラメーターについては、後述にて詳細に説明する。
【００１２】
上記の如き補償フィルムとして本発明では、ディスコチック液晶のダイレクターのフィルム平面への投影ベクトルが厚み方向で変化し、かつねじれ配向構造を有したものが特に望ましい。該補償フィルムの配向構造を模式的に示せば図１のような配向を形成している。
【００１３】
図１（ａ）中の矢印がディスコチック液晶のダイレクターである。なおディスコチック液晶のダイレクターは、本来前後の区別のない単位ベクトルであるが、配向構造を説明するために片矢印のベクトルで表現することにする。ここで矢印は、図１（ａ）のＢ界面からＡ界面に向かうように引くものとする。Ａ界面は、該ダイレクターが界面に対しより大きな角度をなす側の界面である。またＢ界面は、他方の界面である。通常Ａ界面は、後で述べる配向基板に接する界面に相当する。
【００１４】
図１（ｂ）は、該ダイレクターのフィルム面への投影ベクトルを表す。まず本発明に用いられる補償フィルムは、図１（ａ）の如きねじれ構造を形成しているため投影ベクトルの向きが膜厚方向の深さにより回転している。また該補償フィルムでは、膜厚方向で該ダイレクターのフィルム面に対する傾き角が変わるために、投影ベクトルの大きさがフィルム膜厚方向に変化している。ここで投影ベクトルの大きさがより大きい側がＢ界面側であり、小さい側がＡ界面側である。該補償フィルムにおける液晶のねじれ方向は、Ｂ界面側からながめて、Ｂ界面側からＡ界面側に向かうに従い投影ベクトルの向きがどちら向きに回転するかで定義する。本発明では、回転方向が時計回りであるとき右ねじれ、反時計回りであるとき左ねじれと定義する。
【００１５】
次いで上記の配向構造を有する補償フィルムについてさらに詳細に説明する。該補償フィルムは、カイラルなディスコチックネマチック相を少なくとも有する液晶材料により形成される。
【００１６】
ディスコチック液晶はＣ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらにより、その分子の配向秩序によってＮD 相（ｄｉｓｃｏｔｉｃ  ｎｅｍａｔｉｃ）、Ｄho相（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｏｒｄｅｒｅｄ  ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｐｈａｓｅ）、Ｄhd相（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｐｈａｓｅ）、Ｄrd相（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｐｈａｓｅ）、Ｄob相（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｐｈａｓｅ）のように分類されている（Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ  ｅｔ  ａｌ．Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．１０６，１２１（１９８４））。本発明においては、液晶状態でまずディスコチック液晶を所望の構造に配向させる。したがって液晶材料としては、カイラルディスコチックネマチック相を少なくとも有する該液晶が必須成分である。カイラルディスコチックネマチック相とは、ディスコチックネマチック相にねじれ構造が付与された液晶相である。液晶相としてカイラルディスコチックネマチック相を全くもたず、上記のカラムナー相（Ｄho相、Ｄhd相、Ｄob相またはこれらにねじれ構造が加わった相）をもつディスコチック液晶では、分子間の秩序度が高いため均一な配向を得ることが困難となる。
【００１７】
また本発明に用いる補償フィルムは、光架橋による固定化工程を経たものが好ましい。光学性能の観点からは、光架橋による固定化工程は必ずしも必要ではない。しかしながら、熱や外力によって補償フィルム中のディスコチック液晶の配向を乱れ難くするために、固定化工程を経たほうが実用上好ましい。
ただし、光架橋による固定化工程自体が配向構造の乱れを伴う恐れが大きい。したがって目的とするねじれ配向構造を得た後冷却操作を行い、その後に光架橋による固定化を行うのが好ましい。冷却操作を行うことにより、ディスコチック液晶の流動性が低い状態を得ることができる。該状態において次の光架橋による固定化工程時に供することによって光架橋による配向乱れを防ぐことが可能となる。
【００１８】
また液晶材料の観点からは、カイラルディスコチックネマチック相より低い温度領域にカラムナー相および／または結晶相を有する材料がより適している。このようなディスコチック液晶材料を用いた場合にはカイラルディスコチックネマチック相において、均一なねじれ配向を達成させた後、速やかな冷却操作を行うことによって、カイラルディスコチックネマチック相での配向を乱すことなく液晶の流動性を著しく失わせることができる。この操作により、光架橋による配向の乱れを防ぐことができる。
【００１９】
以上の如き性質を有する液晶材料を構成するディスコチック液晶としては、液晶相を発現する部分（メソゲンと呼ばれる）、光重合性をもつ例えばアクリル基またはメタクリル基、およびねじれ配向を誘発するカイラルな置換基を少なくとも有する。なお、メソゲン、光重合性の置換基、カイラルな置換基は一つのディスコチック液晶分子内にあっても良いし、それぞれ別の該液晶分子中にあっても良い。また光重合性の置換基およびカイラルな置換基は、必ずしもディスコチック液晶分子内に存在する必要もない。後者の典型的な例は、例えば重合性の置換基を持たないディスコチック液晶、光重合性化合物、例えば液晶性を示さない通常のアクリルモノマー、およびカイラルな置換基を有する光学活性化合物とからなる組成物であり、組成物として上述の如き性質を有する場合である。
【００２０】
以上本発明に供する液晶材料としては、
▲１▼  カイラルな置換基および光重合性置換基を有するディスコチック液晶
▲２▼  カイラルな置換基を有するディスコチック液晶、および光重合性置換基を有するディスコチック液晶とから少なくとも構成される組成物
▲３▼  カイラルな置換基および重合性置換基を持たないディスコチック液晶、光重合性化合物並びにカイラルな置換基を有する光学活性化合物とから少なくとも構成される組成物
▲４▼  カイラルな置換基を有するディスコチック液晶、および光重合性化合物とから少なくとも構成される組成物
▲５▼  重合性置換基を有するディスコチック液晶、およびカイラルな置換基を有する光学活性化合物とから少なくとも構成される組成物
などを主構成成分として含むことが必須である。
以下に本発明に供することができるディスコチック液晶について例示を挙げる。ただし本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
【化１】
0003678540.tif 000002
【００２２】
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）または（ＩＩＩ）において、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 およびＲ6 は、下記のＡ群、Ｂ群もしくはＣ群より選ばれる置換基である。ただし上記▲１▼、▲２▼、▲４▼、▲５▼記載の該液晶性材料中には、少なくともＡ群および／もしくはＣ群から選ばれる１種もしくは複数種の置換基を有する上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）または（ＩＩＩ）で表されるディスコチック液晶を少なくとも１種含む。また上記▲３▼記載の液晶性材料中には、Ｂ群から選ばれる１種もしくは複数種の置換基を有する一般式（Ｉ）、（ＩＩ）または（ＩＩＩ）で表されるディスコチック液晶を少なくとも１種含む。
【００２３】
【化２】
0003678540.tif 000003
【００２４】
【化３】
0003678540.tif 000004
【００２５】
【化４】
0003678540.tif 000005
【００２６】
【化５】
0003678540.tif 000006
【００２７】
【化６】
0003678540.tif 000007
【００２８】
さらに具体的には、次の化合物類を例示することができる。
前記一般式（Ｉ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化７】
0003678540.tif 000008
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数、ｌは２以上９以下の整数である）で表わされる化合物（２種以上の置換基の導入反応によって得られる生成物は通常それぞれの置換基の導入位置と割合が異なる各分子の混合物であり、上記の表示は同化合物１モルを構成する各単位の平均モル数で示したものである、以下においても同様である。）、
【００２９】
前記一般式（Ｉ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 全体が、
【化８】
0003678540.tif 000009
（ただしｘ＋ｙ＋２ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、０＜ｚ≦１．０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である）で表わされる化合物、
【００３０】
前記一般式（Ｉ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 全体が、
【化９】
0003678540.tif 000010
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である）で表わされる化合物、
【００３１】
前記一般式（Ｉ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の各々が、
【化１０】
0003678540.tif 000011
（ただしｍは２以上１４以下の整数である）である化合物とＲ1 〜Ｒ6 の各々が
【００３２】
【化１１】
0003678540.tif 000012
（ただしｌは２以上９以下の整数である）である化合物から成る組成物、
【００３３】
前記一般式（ＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１２】
0003678540.tif 000013
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数、ｌは２以上９以下の整数である）で表わされる化合物、
【００３４】
一般式（ＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１３】
0003678540.tif 000014
（ただしｘ＋ｙ＋２ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、０＜ｚ≦１．０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である、第３の置換基は連結基となっている）で表わされる化合物、
【００３５】
一般式（ＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１４】
0003678540.tif 000015
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である）で表わされる化合物、
【００３６】
一般式（ＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の各々が、
【化１５】
0003678540.tif 000016
（ただしｍは２以上１４以下の整数である）である化合物とＲ1 〜Ｒ6 の各々が
【００３７】
【化１６】
0003678540.tif 000017
（ただしｌは２以上９以下の整数である）である化合物から成る組成物、
【００３８】
一般式（ＩＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１７】
0003678540.tif 000018
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数、ｌは２以上９以下の整数である）で表わされる化合物、
【００３９】
一般式（ＩＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１８】
0003678540.tif 000019
（ただしｘ＋ｙ＋２ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、０＜ｚ≦１．０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である）で表わされる化合物、
【００４０】
一般式（ＩＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の全体が、
【化１９】
0003678540.tif 000020
（ただしｘ＋ｙ＋ｚ＝６．０、ｘ＞１．０、ｚ＞０（モル組成比）であり、ｍは２以上１４以下の整数、ｎは２以上１８以下の整数である）で表わされる化合物、
【００４１】
一般式（ＩＩＩ）において、Ｒ1 〜Ｒ6 の各々が、
【化２０】
0003678540.tif 000021
（ただしｍは２以上１４以下の整数である）である化合物とＲ1 〜Ｒ6 の各々が
【００４２】
【化２１】
0003678540.tif 000022
（ただしｌは２以上９以下の整数である）である化合物から成る組成物。
【００４３】
なおここで、二官能性の置換基を用いた場合、得られるディスコチック液晶はメソゲン間が連結された、オリゴマー組成物またはポリマー組成物となる。
また、上記液晶中のカイラルな置換基成分の対掌性は特に限定されず、Ｓ体でもよいしＲ体でもよい。ただし、Ｓ体とＲ体とでは逆方向のねじれを与えるので、用途によりいずれかを選択する。Ｓ体とＲ体は混ざっていてもよいが、いずれかが他方に対し過剰に存在しなければならない。Ｓ体およびＲ体の両者が、等量の場合にはねじれ配向は得られない。また、カイラルな置換基成分の量と、ねじれの大きさとはほぼ比例関係にあるので、カイラルな置換基の量を制御することにより所望のねじれ角度を有するねじれ配向を得ることができる。
【００４４】
本発明では、以上のディスコチック液晶を１種単独もしくは２種以上を該液晶性材料の構成成分とする。
また本発明に用いられるディスコチック液晶性材料中には、上述の如きディスコチック液晶などの他に光開始剤を含む。光開始剤としては特に限定されず、通常以下のような化合物を使用できる。
例えばベンジル、ベンゾイルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。これらの光開始剤は、単独または２種以上を混合して使用することができる。
【００４５】
ただし、光開始剤の添加により液晶性材料の液晶性が失われることのないようにする必要がある。光開始剤の添加量は、ディスコチック液晶に対し通常０．２〜１０重量％、好ましくは０．５〜６重量％、さらに好ましくは１〜６重量％である。０．２重量％より少ないと十分な架橋反応が進行しない恐れがある。また１０重量％を越えると、液晶性が失われる可能性がある。なお光開始剤の他に増感剤を、本発明の効果を損なわない範囲でさらに添加することも可能である。
【００４６】
以上説明した如きディスコチック液晶性材料を用いて、ねじれ構造を固定化した補償フィルムを得るには、以下に説明する各工程を踏むことが望ましい。
【００４７】
本発明においては、液晶材料のフィルムを形成し、配向させるために基板（以下、配向基板という）を使用する。補償フィルムの製造において用いることのできる配向基板は、基板界面での液晶のダイレクターを規定できるように、異方性を有している基板であることが望ましい。配向基板が、全く液晶の傾く向きを規定できない場合には、フィルム面内で均一な配向が得られにくい。
【００４８】
上記配向基板として、具体的には次のような面内の異方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、フェノール樹脂などのプラスチックフィルム基板および一軸延伸フィルム基板、表面にスリット状の溝をつけたアルミ、鉄、銅などの金属基板、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、フリントガラスなどのガラス基板、などである。
また本発明においては上記基板に、親水化処理や疎水化処理などの表面処理を施した上記各種基板でもよい。また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などを有する上記各種基板、さらに酸化珪素の斜め蒸着膜などを有する上記各種基板なども用いることができる。
【００４９】
上記各種配向基板において、より好適な該基板としては、ラビングポリイミド膜を有する基板、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、セルロース系プラスチック基板を挙げることができる。
【００５０】
本発明では、上記の配向基板上に上記した如き液晶材料を塗布し、次いで均一配向過程、固定化過程を経る。
【００５１】
液晶材料の塗布は、各種溶媒に該材料を溶解した液晶材料溶液、または、該材料を溶融した状態のものを用いて行うことができるが、プロセス上、溶媒に液晶材料を溶解した該溶液を用いて塗布する、溶液塗布が好ましい。
【００５２】
溶液塗布について説明する。
溶媒は、該液晶材料の種類にもよるが、通常、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、酢酸エチル、ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素などおよびこれらの混合溶媒などが用いられる。
【００５３】
溶液の濃度は、該液晶材料の溶解性や最終的に目的とする補償フィルムの膜厚に依存するため一概にはいえないが、通常１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で使用される。なお、本発明の効果を損なう恐れがないのであれば溶液の塗布性を上げる目的で界面活性剤を溶液中に添加してもよい。
【００５４】
上記液晶性材料溶液を、配向基板上に塗布する方法としては、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法（ダイコート法）などを採用できる。
【００５５】
塗布後、溶媒を除去し、基板上に膜厚の均一な液晶材料の層をまず形成させる。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、該液晶性材料の層が流動したり流れ落ちたりさえしなければよい。通常、室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどを利用して溶媒を除去する。
【００５６】
この塗布・乾燥工程の段階は、まず基板上に均一に液晶材料の層を形成させることが目的であり、該液晶材料の層はまだ均一なねじれ構造を形成していない。液晶材料を配向させるためには、次に述べる熱処理を行う。
【００５７】
熱処理は、液晶材料のカイラルディスコチックネマチック相を示す温度またはさらに高い温度で行う。すなわち該液晶材料のカイラルディスコチックネマチック相で配向させる、または、一旦液晶相を呈する温度範囲よりもさらに高温の等方性液体状態にした後、カイラルディスコチックネマチック相を呈する温度範囲にまで温度を下げることにより行う、という二通りの方法を選択することができる。
【００５８】
熱処理の温度は、液晶材料によるため一概には言えないが、アクリル基等の重合性の基を有する材料である場合、配向過程での熱重合の進行は好ましくないため、通常、５０〜２００℃、好ましくは８０〜１７０℃、さらに好ましくは１００〜１５０℃の範囲で行う。
【００５９】
また、ディスコチック液晶が十分な配向をするために必要な時間は、液晶材料により異なるため一概にはいえないが、通常５秒から２時間、好ましくは１０秒〜４０分、さらに好ましくは２０秒〜２０分の範囲で行う。５秒より短い場合、該液晶材料層の温度が所定温度まで上がりきらず配向不十分となる恐れがある。また、２時間より長い場合には、生産性が低下するので好ましくない。
【００６０】
以上の方法にて、配向基板上に均一なねじれ配向構造を有する補償フィルムを得ることができる。次いで得られたフィルムを引き続き光架橋による固定化工程に供することが好ましい。熱処理によって得られるフィルムは、光学的には好ましい性能を発現しうるが、熱をかけたときや、強い外力を加えたときに配向が乱れる恐れがあり、実用上不十分な状態にある。そこで熱処理後のフィルムに対し、光架橋を行うことにより、光学性能だけでなく強度面においても優れた補償フィルムを得ることができる。また上述にて説明したように、好ましくは光架橋に先立ち冷却操作を行う。熱処理直後の液晶材料には流動性があり、このまま光架橋反応に供した場合、熱処理によって形成したねじれ配向構造が乱れてしまう恐れがある。そのため本発明では、流動性のある液晶状態におけるねじれ配向を、その配向を乱すことなく流動性のない状態へ変化させるために冷却操作を行うことが好ましい。また冷却操作により、液晶の流動性を著しく低下させる上では、先に述べたようにカラムナー相および／または結晶相を有する液晶材料を用いることがより好ましい。ただしこの場合、通常の冷却操作によっては、これらの相が出現し熱処理により得られた配向が破壊される恐れがある。そのような場合、液晶状態からの冷却の速度を速くすることにより、これらの相の出現を抑制できる。冷却は通常熱処理雰囲気から室温付近の温度まで下げる操作を行うが、その冷却速度は１００℃／分以上、より好ましくは５００℃／分以上、さらに好ましくは１０００℃／分以上である。このような冷却速度を得る方法は特に限定されないが、熱処理後、冷風を吹き付ける、水の中に投入する、あるいは熱処理炉からの取りだし速度を速くするなどである。また冷却は、通常、室温雰囲気程度まで下げれば十分であるが、少なくともカイラルディスコチックネマチック相から高次相への転移温度以下に下げることが好ましい。ここでいう転移温度とは、通常十分に遅い速度で冷却したときのカイラルディスコチックネマチック相から高次相への転移が起こる温度を指す。またモノトロピック液晶性が強く、そのような測定が困難な場合には、昇温時における高次相からカイラルディスコチックネマチック相への転移が起こる温度を指す。
【００６１】
光架橋において照射する光の波長は特に限定されず、紫外線、可視光線、赤外線（熱線）、電子線を必要に応じて用いることができる。通常は、紫外光が用いられる。その光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）などが挙げられる。なかでも高圧水銀ランプからの紫外光が最も一般的であり、本発明に好ましく用いることができる。また液晶材料中に適当な増感剤を含有させた場合、または該材料自体に増感作用がある場合は、可視光領域の光源を使用することももちろん可能である。
【００６２】
上記の如き光源から照射する光の量は、液晶材料を構成するディスコチック液晶の種類、組成および光開始剤の添加量などにもよるため一概には言えないが、通常２０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ2 、さらに好ましくは１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲である。
【００６３】
光架橋反応後は、そのままでも良いし、わずかに残る未反応重合性基を反応させるために、公知の手段である熱によるエージングを行っても良い。エージングは通常６０〜２００℃、好ましくは８０〜１６０℃の範囲で行う。光照射後のフィルムはきわめて流動性に乏しいので、熱の影響によってねじれ配向構造が乱れるような心配は少ない。
【００６４】
以上述べた方法で製造される補償フィルムは、そのままで用いても良いし、表面に透明樹脂などでコートしても良い。ただしディスコチック液晶を配向させるために用いた配向基板が透明性に欠ける場合や複屈折性が大きい場合などは適宜補償フィルムから配向基板を剥離除去しても良い。また補償フィルムを別の光学性能上好ましい基板に転写しても良い。このような剥離や転写は公知の方法、例えば特開平４−５７０１７号公報に開示されている方法により行うことができる。
【００６５】
本発明の液晶表示素子は、液晶セル、偏光板、および上述のようにして得られる補償フィルムから主に構成される。ただし、これらの部材の光学パラメーターや相互の配置の最適化を行わなければ十分な表示性能は得られない。
まず、補償フィルムの光学的性質、光学的パラメーターについて、駆動用セルとの関連において説明する。
【００６６】
まず補償フィルムの適切な膜厚について説明する。膜厚は、ディスコチック液晶のもつ固有の複屈折値との関連において制御する必要がある。ここでいう固有の複屈折値（以下Δｎとも呼ぶ）とは、本補償フィルムに用いているディスコチック液晶が、極微小領域においてもつダイレクターに垂直な方向の屈折率（以下ｎｏとも呼ぶ）とダイレクターに平行な方向の屈折率（以下ｎｅとも呼ぶ）の差のことである。上記屈折率は、アッベ屈折計を用いることにより測定することができる。また補償フィルム中のディスコチック液晶の屈折率が例えば連続的に変化した構造であったとしても、アッベ屈折計がフィルム表面の界面近傍における屈折率に関する情報を提供する性質があることを利用して該屈折率を求めることができる。また液晶材料を２枚の同じ界面の基板間に挟み、全てのディスコチック液晶のダイレクターがフィルム法線方向に向くように配向せしめた試料を測定することにより求めることができる。このようにして得られた固有の複屈折値と補償フィルムの膜厚との積の絶対値は、通常４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲である。４０ｎｍ未満の時は、液晶ディスプレーの視野角特性をほとんど変化させることができない恐れがある。また６００ｎｍを超える時は、液晶表示に不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００６７】
本発明に用いられる補償フィルムは、一般的な光学異方性フィルムに見られる厳密な意味での消光位というものは存在しない。これは本発明に用いられる補償フィルムが、ねじれ配向構造を有するために後述にて説明する旋光角や旋光分散が生じるためである。しかしながら本発明においては、駆動用液晶セルと補償フィルムとの相対的な位置関係が重要である。そこで該補償フィルムの面内での方位を規定するために、擬似的な消光軸というものを定義する。これは以下のようにして求めることができる。まずクロスニコルの偏光板の間に補償フィルムを挟み、補償フィルムを面内で回転させる（図２）。この時フィルム面はどちらの面を下にしてもよいが、図１（ａ）のＡ界面側が下になるように配置することにする。該配置において補償フィルムを回転させると、透過光のＹ値（分光透過率または反射率に視感度補正を行った値（ＪＩＳ−Ｚ８７０１））のゼロではない極小値が、ほぼ９０度回転させるごとに現れる。Ｙ値の極小値が得られる配置において、上または下偏光板の透過軸もしくは吸収軸と一致する方向を補償フィルムの擬似的な消光軸と本発明では定義する。この消光軸は、補償フィルム面内に２本存在し、一方を擬似的な遅相軸、他方を擬似的な進相軸と定義する。
【００６８】
擬似的な遅相軸および進相軸との区別は、適当なリターデーション値を有する異方性素子を用いることにより行う。具体的には、該異方性素子の面内の遅相軸方向と補償フィルムの擬似的な２本の消光軸のうちのどちらか一方とを一致するように重ねることにより区別できる。なお異方性素子のリターデーション値は、次に説明する補償フィルムの見かけの面内リターデーション値と同じ絶対値を有するものが最も好ましいが、特に制限されない。より具体的な区別方法は、先ず図３のように上下の偏光板をクロスニコルとして、該偏光板の透過軸または吸収軸が補償フィルムの擬似的な消光軸と４５度の角度を成すように配置する。この配置において透過光のＹ値が、該異方性素子のない時に比べて小さくなる場合、補償フィルムの擬似的な遅相軸と該異方性素子の遅相軸とが９０度の角度をなしているものとする。この際、補償フィルムの擬似的な進相軸は、該異方性素子の遅相軸と一致した方向にあるものとする。
【００６９】
次に補償フィルムの光学的パラメーターの一つである見かけの面内のリターデーション値について説明する。該リターデーション値は、次の手法により求めることができる。先ず図３において、補償フィルムの擬似的な遅相軸と異方性素子の遅相軸とを直交させ、該異方性素子のリターデーション値を一連に変えてＹ値を測定する。測定の結果、最小値が得られた時の該異方性素子のリターデーション値の絶対値をして、補償フィルムの見かけの面内のリターデーション値とする。このような測定には、該異方性素子としてリターデーション値が連続的に可変なベレックの補償器やバビネソレイユ板などが有用である。このようにして得られる補償フィルムの見かけの面内リターデーション値は、通常５ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲である。
【００７０】
次いで本補償フィルムの消光軸の向きを数値化するために、消光軸角度というものを以下のように定義する。まず以下に定義する配向規制力ベクトルを補償フィルムの製造に用いた配向基板の上にとり、それを基準とする。該配向規制力ベクトルと後述にて定義する補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルとが形成する角度を消光軸角度と定義する。
【００７１】
先ず本発明でいう配向規制力ベクトルとは、該配向基板上にねじれ構造を発現しないディスコチック液晶を膜厚方向でダイレクターの傾きが変化するように配向（図４（ａ））せしめた時に面内に生ずる進相軸方向を指す。具体的には図４（ａ）の配向構造におけるディスコチック液晶のダイレクターについて、該ダイレクターのフィルム平面への投影ベクトルを求めたとき、該投影ベクトルは膜厚方向によらずある一方向を示す。この方向が、配向規制力ベクトル（ベクトルの大きさは議論しない）である。ねじれ構造を発現しないディスコチック液晶としては、上述にて説明したカイラルディスコチックネマチック相を有する液晶材料において、カイラルな単位を対応するラセミ単位に置き換えたディスコチック液晶または別の適当なアカイラルな単位に置き換えたディスコチック液晶を使用できる。配向規制力ベクトルは、主に配向基板の表面の状態に依存し、液晶の種類による影響は小さい。したがって配向規制力ベクトルの測定に使用する液晶は特に限定されない。なお、ラビング処理により配向用の基板に配向規制力を付与した場合、通常配向規制力ベクトルとラビング方向とはほぼ一致する。
【００７２】
次いで本発明でいう進相軸ベクトルとは、上述の擬似的な進相軸に対して尾と頭の区別を便宜上付けることにより得られるベクトル（ベクトルの大きさは議論しない）である。ここでディスコチック液晶のダイレクターのフィルム平面への投影ベクトルの方向は、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、配向規制力ベクトル（通常Ａ界面にある）を始点として単調に変化する。すなわちフィルム中の任意の該ダイレクターは、その投影ベクトルの方向が配向規制力ベクトルとＢ界面における投影ベクトルとの間に位置する。そして補償フィルムの進相軸ベクトルも同様に配向規制力ベクトルとＢ界面における投影ベクトルの方位角との間に位置するように方向付けられる。例えば図１（ｂ）において、ダイレクターの投影ベクトルは全てベクトルの先端が第３象限（Ｘ軸となす角が１８０度と２７０度の間）にあるので、進相軸ベクトルも原点から第３象限へと向かうベクトルとなる。
【００７３】
進相軸ベクトルの方向は、別の方法でも区別することができる。補償フィルム製造に用いる液晶材料にはカイラルな単位を含んでいるが、用いるべき該液晶材料に対し、カイラル単位を減らしたものを別途調製する。カイラル単位を減らすことによりねじれは小さくなるため、進相軸ベクトルは配向規制力ベクトルに徐々に近づく。またカイラル単位の量がゼロの極限においては、進相軸ベクトルは配向規制力ベクトルと完全に一致することになる。このことに矛盾しないように進相軸ベクトルを方向付けることにより区別できる。
【００７４】
上記にて定義された進相軸ベクトルと配向規制力ベクトルとがなす角度が本発明で言う消光軸角度である。ここでフィルムを図１（ａ）のＢ界面側から眺め、Ｂ界面における投影ベクトルが進相軸ベクトルを経てＡ界面にある配向規制力ベクトルへと回転していく時、回転方向が反時計回りであれば消光軸角度の符号をプラスにとり、ねじれ構造は左ねじれであるとする。また回転方向が時計回りであれば消光軸角度の符号をマイナスにとり右ねじれとする。図１は左ねじれの例である。
【００７５】
このようにして得られる消光軸角度の絶対値は、通常５〜９０度、好ましくは１０〜７５度、さらに好ましくは１５〜４５度の範囲である。５度よりも小さいときはねじれ構造の無いとき同様の不十分な補償性能しか得られない恐れがある。また９０度より大きい場合には、表示素子の正面でのコントラスト比が小さくなってしまう恐れがある。また補償フィルムの消光軸角度の符号は、右ねじれの駆動用セルに対してはプラスが好ましく、左ねじれの駆動用セルに対してはマイナスが好ましい。
【００７６】
次に本発明に用いる補償フィルムの最も大きな特徴である旋光角について述べる。本発明に用いられる補償フィルムは旋光性を持ち、旋光角を見かけ上有する。該旋光角は、次の手法により得られる値と定義する。まず２枚の偏光板の間に補償フィルムを配置する。この時偏光板は、クロスニコルとする。また補償フィルムは、先に説明した擬似的な消光軸を偏光板の透過軸と平行または直交するように配置する。この配置において、偏光板配置を基準にして上偏光板のみを回転させ、透過光のＹ値が最小値となる配置にする。本発明では、この上偏光板のクロスニコル条件からずれた回転角度を見かけの旋光角と定義する。通常ねじれ配向構造を形成していない場合、クロスニコル下で透過光はほとんどない。したがって、このずれはディスコチック液晶が形成しているねじれ配向構造によって偏向面が回転したためとみなすことができる。ただし本補償フィルムの光学パラメーターの範囲においては、旋光性と同時に旋光分散も生じている。したがって本発明で言う旋光性とは、全ての波長の光に対して等しく振動面を回転させるようなものではない。すなわち、最小のＹ値を与える偏光板配置においても、その値はゼロにはならない。このような旋光角や旋光分散は、黒表示時の駆動用液晶セルも有しており、そのため光漏れが生じ、表示のコントラスト低下の原因の一つになっている。仮に全ての波長に対して等しく偏光面を回転させるような現象であれば、偏光板等の部材の合わせ角度を変えることにより光漏れに対する対処が可能であるが、旋光分散は単なる部材の角度を変えるのみではその影響を無くすことはできない。黒表示時の駆動用液晶セルの持つ旋光分散は、ねじれ配向構造を有する補償フィルムでのみ相殺することが可能であり、該フィルムによって駆動用液晶セルの視野角特性を改善することができる。本発明に用いる補償フィルムの旋光分散は、旋光角と旋光分散とが相互に相関があることから、先に説明した見かけの旋光角をして該フィルムの旋光性に関する特性を代表させることとする。
【００７７】
該旋光角は、図２において光源側から見たとき（図２の下から上向きに見たとき）、上偏光板を基準の位置から反時計回りに回転させたのであれば旋光角の符号をプラスとする。時計回りに回転させたのであればマイナスとする。本発明に用いることのできる補償フィルムの旋光角の符号と先に述べた消光軸角度の符号は互いに反対であることが好ましい。上述にて説明した膜厚と複屈折との積が、好ましい範囲よりもさらに大きく、さらに消光軸角度の絶対値が好ましい範囲よりも小さいフィルムにおいては、該旋光角の符号と消光軸角度の符号が同一になる場合があるが（ウエーブガイド効果）、そのようなフィルムは本発明においては使用することは好ましくない。また、図１中のＡ界面付近部分、すなわちフィルム平面とダイレクターのなす角が大きい部分においては、ねじれ構造は消光軸角度の増大には寄与するが、旋光性へはあまり寄与しない。従ってあるフィルムにおいて、膜厚方向全体の配向構造を見たときにＡ界面付近のような構造が支配的であるような場合には観察される旋光性は小さくなる。旋光性が極端に小さな補償フィルムを用いた場合、該フィルムの消光軸の角度が例え有為な値を持ち、また明確なねじれ構造を有していたとしても、本発明の如く顕著な補償効果が見られない恐れがある。
【００７８】
本発明に好適に用いられる補償フィルムの見かけの旋光角は、絶対値にして、通常０．５〜１０度、好ましくは１〜７度、さらに好ましくは１．５〜５度の範囲である。０．５度より小さい場合は、ねじれの効果が十分に得られない。また１０度より大きいときは、ねじれの影響が大きすぎて視野角補償効果にかえって悪影響を及ぼす恐れがある。また補償フィルムの該旋光角の符号は、黒表示時の駆動用液晶セルに対して測定した旋光角の符号とは反対にする。該液晶セルの旋光角の測定は、補償フィルムの測定と同様で、まずクロスニコルの偏光板に該液晶セルを挟む。この時、下偏光板の透過軸とセルの下電極基板の容易軸とを平行にする。次に上偏光板を回転させ、透過光のＹ値が最小となる配置を見いだす。この配置において、光源側から見た上偏光板の回転角度を駆動用液晶セルの旋光角とする。駆動用液晶セルと補償フィルムの最適な組み合わせを表１にまとめる。
【００７９】
【表１】
0003678540.tif 000023
【００８０】
次に駆動用液晶セル、補償フィルムおよび偏光板の配置について説明する。
駆動用液晶セルに対し、補償フィルムは１枚または複数枚、好ましくは１枚または２枚使用する。特に２枚補償フィルムを使用することが最も好ましい。コスト面では、１枚で使用することが望ましいが、表示特性の点では２枚使用の方が望ましい。３枚以上使用した場合、コスト面において現実的ではない。また補償フィルムは、駆動用液晶セルと偏光板との間に挟まれるように設置する。
【００８１】
まず、本補償フィルムを１枚で用いる場合について説明する。補償フィルムは、偏光板と駆動用液晶セルとの間の、該液晶セルの上面側または下面側に配置する。但し、補償フィルムの擬似的な進相軸と、駆動用液晶セルの補償フィルムに近い側の電極基板の容易軸方位とを最適化する事が好ましい。ここで液晶セル基板の容易軸方位をベクトルとして定義しておく。容易軸は、電極基板界面での液晶分子のダイレクターを基板へ投影した方向である。ディスコチック液晶同様、駆動用液晶セル中のネマチック液晶のダイレクターには前後の区別はない。しかしながら基板界面では、プレチルトが生じているためダイレクターの投影ベクトルは便宜上、前後の区別を付けておく必要がある。そのため図５のように液晶分子が起きあがる方向に向かうように矢印を引き、これを容易軸ベクトル（ベクトルの大きさは議論しない）と定義する。該ベクトルの方向は、駆動用液晶セル基板をラビング処理した場合には、通常そのラビング方向に対応する。
【００８２】
この容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸のなす角度は、通常−３０〜＋３０度または＋１５０〜＋２１０度にすることが好ましい。ただし、角度の符号については、擬似的な進相軸ベクトルが手前で容易軸ベクトルが奥になるような面から観察し（補償フィルムがセルの上側にある場合、上偏光板から観察する）、容易軸ベクトルを反時計回りに回転させると進相軸ベクトルに重ねることができる場合をプラスと定義する。
【００８３】
図１のＡ界面側を駆動用液晶セルの電極基板に隣接するように設置する場合は、該液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルの成す角度は、通常−３０〜＋３０度、好ましくは−２５〜＋２５度、さらに好ましくは−２０〜＋２０度の範囲に配置することが好ましい。両者のなす角度が−３０〜＋３０度の範囲にない場合、視角補償効果が不十分になるばかりか、液晶表示素子のコントラストの低下を招く恐れがあり好ましくない。
【００８４】
一方、図１のＢ界面側を駆動セルの電極基板に隣接するように設置する場合は、駆動用液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルは通常＋１５０〜＋２１０度、好ましくは＋１５５〜＋２０５度、さらに好ましくは＋１６０〜＋２００度の範囲に配置することが好ましい。両者のなす角度が＋１５０〜＋２１０度の範囲にない場合、視角補償効果が不十分になるばかりか、液晶表示素子のコントラストの低下を招く恐れがあり好ましくない。
【００８５】
次に補償フィルムを２枚で使用する場合について説明する。２枚の補償フィルムは、駆動用液晶セルの上下にそれぞれ１枚ずつ分けて設置する、または該液晶セルの上側もしくは下側に２枚のフィルムを積層して設置する。
【００８６】
駆動用液晶セルの上下に分けて配置する場合は、上で述べた１枚使用の場合と同じことを各々のフィルムに対して行う。上下の補償フィルムともＡ界面側がセルの電極基板に接するように配置しても良いし、また上下の補償フィルムともＢ界面側がセルの電極基板に接するように配置しても良い。より好ましいのは、後者のようにＢ界面側を該液晶セルの電極基板に接するように配置する場合である。なお、上述の補償フィルム１枚使用時の駆動用液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルのなす角度についての制限は、上下各々のフィルムに対して適用されるが、該角度は上下でほぼ等しいことがより好ましい。すなわち、上側の補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルと上電極基板の容易軸ベクトルとがなす角度と、下側の補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルと下電極基板の容易軸ベクトルとがなす角度が等しいことがより好ましい。
【００８７】
２枚の補償フィルムを積層して用いる場合は、視野角拡大効果的には上下に分けて設置した場合とほぼ等しい。配置は、まず２枚のフィルムを、先に述べた最適な配置に従って、駆動用液晶セルの上下に分けて設置する。次に該液晶セルの下側にある補償フィルムを、フィルム面内で回転させることなく、またフィルムの裏表を逆にすることなく上偏光板と上側の補償フィルムとの間に移動させる。このようにして得られる配置が、２枚の補償フィルムを積層する場合の最適な配置である。もちろん、同様にして駆動用液晶セルの下側に２枚のフィルムを積層した場合も同様に好ましい。
【００８８】
以上述べた配置の内で最も好ましいのは、２枚の補償フィルムを駆動用液晶セルの上下に１枚ずつ分けて用い、かつ各々のフィルムのＢ界面側（図１）を該液晶セルの電極基板に接するように向けて配置する場合である。この配置についてさらに詳細に説明する。駆動用液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルとのなす角度は先に説明したとおり、＋１８０度を中心に±３０度の範囲にあることが好ましい。さらに限定された角度範囲に配置することにより、ねじれ配向構造の効果をより高く引き出すことが可能となる。すなわち、右ねじれの駆動用液晶セルを用いる場合の該角度は、好ましくは＋１５０〜＋１７９．５度、さらに好ましくは＋１５５〜＋１７９度、特に好ましくは＋１６０〜＋１７８度の範囲とすることが望ましい。また左ねじれの液晶セルを用いる場合の該角度は、好ましくは＋１８０．５〜＋２１０度、さらに好ましくは＋１８１〜＋２０５度、特に好ましくは＋１８２〜＋２００度の範囲とすることが望ましい。ここで角度の符号の定義は上述したとおりであり、擬似的な進相軸ベクトルが手前で容易軸ベクトルが奥となるような面から観察し、容易軸ベクトルを反時計回りに回転させると該進相軸ベクトルの方向と一致させることができる場合をプラスとする。この時もちろん駆動用液晶セルのねじれ方向に応じて補償フィルムのねじれ方向（消光軸角度の符号や施光角の符号）は先述のように選択されているものとする。このように容易軸ベクトルと擬似的な進相軸ベクトルを完全な反平行（該角度が＋１８０度）とせず、また右ねじれの駆動用液晶セルに対しては該角度を＋１８０度よりマイナス方向にずれた角度に配置し、さらに左ねじれの該液晶セルに対しては該角度を＋１８０度よりプラス方向にずれた角度に配置することが好ましい。その理由について説明する。ねじれ配向構造を有する補償フィルムの配置は、擬似的な進相軸ベクトルと容易軸ベクトルとの関係において行うよりも、Ｂ界面（図１）におけるダイレクターのフィルム面への投影ベクトルと容易軸ベクトルとの関係において行うことが本来望ましい。それは、該容易軸ベクトルが駆動用液晶セルの基板界面における液晶分子の配向方向を示すものであるため、それに対応する補償フィルムのベクトルは、厳密には擬似的な進相軸ベクトルではなく、Ｂ界面におけるダイレクターの投影ベクトルの方であるためである。しかしながら、該投影ベクトルの方向を精度良く測定することは困難であるため、本発明では上述で述べてきたように、擬似的な進相軸ベクトルを基に該補償フィルムを用いた液晶表示素子の最適な配置を決定する。
【００８９】
さて、補償フィルムのＢ界面と駆動用液晶セルの電極基板とが互いに接している場合には、Ｂ界面におけるディスコチック液晶のダイレクターのフィルム平面における投影ベクトルと容易軸ベクトルとの関係は互いに大略反平行であることが好ましい。図１で説明したとおり、擬似的な進相軸ベクトルはＢ界面における投影ベクトルとＡ界面上にある配向規制力ベクトルとの間の方向に存在する。そのため、駆動用液晶セルの容易軸ベクトルとＢ界面における投影ベクトルを互いに反平行にした場合、該液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの進相軸ベクトルとは反平行な関係ではなくなることになる。以上の理由から、駆動用液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルとは完全には反平行でなく、それよりもある決まった方向（右ねじれの駆動用液晶セルに対してはマイナス方向、左ねじれの該液晶セルに対してはプラス方向）にずらして配置することが好ましい。ただし、該液晶セルの容易軸ベクトルと補償フィルムの擬似的な進相軸ベクトルとがなす角度が丁度＋１８０度である場合や＋１８０度よりずらす方向が上述とは逆の場合、すなわち右ねじれの駆動用液晶セルを用いた際に該角度が＋１８０度を越える場合や、左ねじれの該液晶セルを用いた際に該角度が＋１８０度未満の場合であっても、該角度が＋１８０度±３０度の範囲にあれば、ねじれ配向構造を有しないフィルムと比較した際にはその視野角補償効果は大きい。
【００９０】
本発明において使用される駆動用のツイステッドネマチック型の液晶セルは、該セル中の液晶のねじれ角が７０〜１１０度の範囲、好ましくはほぼ９０度にあるものである。該セルの液晶のねじれ方向は、右ねじれでも左ねじれでも良いが、本発明においては上述にて説明したようにそれに応じて補償フィルムのねじれ方向を選ぶ必要がある。また該液晶セルの電圧無印可時のリターデーションは、通常２００ｎｍから１２００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍから６００ｎｍ、さらに好ましくは４００ｎｍから５５０ｎｍの範囲である。さらに該液晶セルの駆動方式としては、単純マトリクス方式およびＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極またはＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）電極を用いるアクティブマトリクス方式などを選ぶことができる。本発明では、駆動方式の違いにかかわらず補償フィルムの最適化、該補償フィルムと液晶セルとの配置の最適化によって広い視野角を有する液晶表示素子を得ることができる。ただし、駆動方式や駆動条件により駆動用液晶セル中の液晶の配向に違いが生じるため、状況に応じて該液晶セルに適した補償フィルムを選択する必要がある。
【００９１】
最後に偏光板について説明する。偏光板は２枚の対で使用され、上記の駆動用液晶セル及び１枚または複数枚の補償フィルムを挟持するように上下に設置される。本発明の液晶表示素子は、ノーマリーホワイトモードで駆動するために、２枚の偏光板の透過軸は互いにほぼ直交するようにする。ここでいう直交とは、２つの透過軸の成す角度の９０度からのずれが絶対値にして１０度以内好ましくは６度以内、さらに好ましくは４度以内である場合を指す。
【００９２】
また偏光板の透過軸と駆動用液晶セルの容易軸との関係については特に限定されない。互いに近接する側の偏光板の透過軸と駆動用液晶セルの容易軸（上偏光板の透過軸と上側のセル基板の容易軸、または下偏光板の透過軸と下側のセル基板の容易軸）との関係がおよそ平行である場合には、補償フィルムのない場合の異常光モードに対応する。また両者が直交する場合は常光モードに対応し、直交でも平行でもない場合複屈折モードに対応する。これらのモードの違いによりコントラスト曲線の形に違いが生じるので、偏光板の透過軸の向きは表示の目的に応じて好ましい視野角特性が得られるよう選択すべきである。
【００９３】
【実施例】
以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに制限されるものではない。なお実施例で用いた各分析法は以下の通りである。
（化学構造決定）
液晶材料を構成する化合物および組成物の化学構造は、４００ＭＨｚの 1Ｈ−ＮＭＲ（日本電子製  ＪＮＭ−ＧＸ４００）で測定することにより決定した。
（光学顕微鏡観察）
オリンパス製の偏光顕微鏡ＢＸ−５０を用いて、液晶相の同定はメトラーホットステージ（ＦＰ−８０）上で加熱しながらテクスチャー観察することにより行った。また、オリンパス製のベレッタコンペンセーター（Ｕ−ＣＢＥ）を顕微鏡本体に装着し、消光軸の測定及びリターデーション値の測定を行った。
（偏光解析）
（株）溝尻光学工業所製エリプソメーター  ＤＶＡ−３６ＶＷＬＤを用いて行った。
（屈折率測定）
アタゴ（株）製アッベ屈折計  Ｔｙｐｅ−４Ｔを用いて行った。
（膜厚測定）
（株）小坂研究所製高精度薄膜段差測定器  ＥＴ−１０を主に用いた。
また、干渉波測定（日本分光  紫外・可視・近赤外分光光度計Ｖ−５７０）と屈折率のデーターから膜厚を求める方法も併用した。
【００９４】
【化２２】
0003678540.tif 000024
【００９５】
〔実施例１〕
式（１）の液晶材料を調製した。式（１）の材料はカイラルな単位として光学活性なメンチルオキシ安息香酸単位を含むものであるが、これは（１Ｒ、２Ｓ、５Ｒ）−（−）−メントールより調製した。式（１）の液晶材料は、６５℃以上の温度でカイラルディスコチックネマチック相を示し、室温から６５℃の間ではカラムナー相が安定な相であった。なおカイラルディスコチックネマチック相は少なくとも１７０℃までは存在していたが、それ以上の温度では材料の熱重合が起きたため、等方相転移温度は確認できなかった。
【００９６】
この液晶材料１０ｇに対し、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（ＣＩＢＡ−ＧＥＩＧＹ社製）を０．４ｇ添加し、４０ｇのトリエチレングリコールジメチルエーテルを加えて塗布用溶液を調製した。この溶液を、１０ｃｍ角のラビング処理を施したポリイミド膜を有するガラス基板に、スピンコート法により塗布した。次いで８０℃のホットプレート上で乾燥し、１４０℃のオーブンで１０分熱処理した。室温中に取り出して冷却した後、室温中で高圧水銀灯ランプを用い光照射を行い光架橋したフィルム１を得た。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ2 とした。フィルム１の物性値は表２に記載した通りであった。フィルム１は基板に接する面でダイレクターとフィルム平面とのなす角が大きく（図１のＡ界面側）、空気に接する面でダイレクターとフィルム平面とのなす角が小さかった（図１のＢ界面側）。フィルムの物性値を表２に挙げた。なお表中の配向規制力ベクトルの方向については、式（１）に対応するアカイラルなディスコチック液晶（式（１）のメンチルオキシ安息香酸単位がラセミ体のもの）を別途合成し、上と同様な方法によりフィルム１’を得て、フィルム１’の光学測定から求めた。フィルム１’のＡ界面側にある配向規制力ベクトルは、基板のラビング処理における布のこする向きと完全に一致していた。またフィルム１’の屈折率測定を行い、得られた値を式（１）の液晶材料のもつ固有の複屈折の値とした。
【００９７】
フィルム１を２枚用いて、図６の配置でＴＮ型の駆動用液晶セルに載せ、コントラスト値の視野角依存性を測定した。なおフィルム１は、配向基板として用いたラビング処理したポリイミド膜を有するガラス基板上に形成したものを補償板として用いた。ＴＮ型駆動用液晶セルは、以下の様にして作製した。まず、ＩＴＯ膜を有する厚さ１．１ｍｍで１０ｃｍ角のホウ珪酸ガラスを２枚用意し、ＩＴＯ膜上にポリイミド膜を形成し、ポリイミド膜表面をラビングしてセルの電極基板を用意した。こうして得られた２枚の電極基板の間に、メルク社製の低分子液晶ＺＬＩ−４７９２を挟みＴＮ型駆動用液晶セルを得た。得られた該液晶セルは電圧無印加時の状態で、リターデーションが４９０ｎｍ（５５０ｎｍの光に対して）でねじれ角は９０度でねじれ方向は左ねじれであった。駆動電圧は、選択時（黒表示時）を６．２Ｖ、非選択時（白表示）を１．０Ｖとした。６．２Ｖにおける該液晶セルの液晶の施光角は−１．０度であった。
その結果図７に示したように補償板、すなわちフィルム１の無い場合に比べ、視野角の広い表示が得られることがわかった。
【００９８】
〔実施例２〕
実施例１に対し、上下の偏光板の透過軸の方位をそれぞれ９０度回転させた図８の配置にして視野角特性を測定した。すなわち実施例１の図６が、フィルム１がないときの常光モードであるのに対しここでは異常光モードとした。ＴＮ型駆動用液晶セルは実施例１で用いたものを、同じ駆動条件で使用した。その結果図９に示したように補償板、すなわちフィルム１の無い場合に比べ、視野角の広い表示が得られた。
【００９９】
〔実施例３〕
実施例１に対し、上下の偏光板の透過軸の方位をそれぞれ４５度回転させた図１０の配置で視野角特性を測定した。すなわち実施例１や実施例２が、フィルム１がないときの施光モードであるのに対し、ここでは複屈折モードとした。ＴＮ型駆動用液晶セルは実施例１で用いたものを、同じ駆動条件で使用した。その結果図１１に示したように視野角の広い表示が得られた。実施例１や２が斜め方位において視野角が特に広いのに対し、本実施例では、上下および左右において特に広い視野角が得られた。また駆動電圧を１．０Ｖと６．２Ｖの間で等間隔に分割して８段階の階調表示を行ったところ、実施例１や２と比べて階調の反転が起こらない視野角範囲がより広くなっていた。
【０１００】
〔実施例４〕
【化２３】
0003678540.tif 000025
【０１０１】
式（２）ａ，ｂ，ｃよりなる液晶材料を調製した。各材料の配合比ａ：ｂ：ｃは、重量比で７０：２０：１０とした。式（２）−ａはアクリル基を有するディスコチック液晶、式（２）−ｂは液晶性をもたない重合性の化合物、式（２）−ｃは（Ｒ）−２−オクタノールより誘導された光学活性な置換基を有するカイラルディスコチック液晶である。この液晶材料は、少なくとも７０℃〜１８０℃の温度範囲でカイラルディスコチックネマチック相を示した。カイラルディスコチックネマチック相の温度から徐々に温度を下げた場合、５５℃で微結晶状の構造の析出が見られた。微結晶のある状態から昇温した場合７０℃でカライルディスコチックネマチック相に転移した。また光開始剤としてビイミダゾール（黒金化成（株）製）を２．０重量％、増感剤としてミヒラーケトンを０．５重量％を全液晶材料に対し添加した。この液晶材料をブチルセルソルブに溶かし１５重量％の溶液を調製した。
【０１０２】
この溶液を用い連続的な工程によりフィルムを作製した。ロールコーターにより幅４０ｃｍのラビングポリイミドフィルム（厚さ１００μｍのデュポン社製カプトンフィルムをラビングしたもの）に２０ｍの長さにわたって溶液を塗布し、８０℃の熱風で乾燥し、１２０℃で３分間熱処理した後、冷却した。引き続き高圧水銀灯ランプによる光照射を行いディスコチック液晶の配向を完全に固定化させた。露光量は４００ｍＪ／ｃｍ2 、照射装置の試料室の温度は約４０℃であった。このようにしてラビングポリイミド上の形成されたフィルム２を得ることができた。
【０１０３】
なお、ポリイミドフィルムが透明性に欠け、フィルム２をこのまま用いるには用途によっては問題があるため、フィルム２を光学グレードの厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製）に紫外線硬化型接着剤を介して転写した。操作は、フィルム２の表面に紫外線硬化型接着剤をロールコート法で塗布した後、トリアセチルセルロースフィルムでラミネートし、次いで高圧水銀灯により紫外線を照射することにより接着剤を硬化させ、ラビングポリイミドフィルムを剥離することにより行った。
【０１０４】
剥離転写操作後のトリアセチルセルロースフィルム上のフィルム２について光学測定を行い、表２中の物性値を得た。
フィルム２はラビングポリイミドフィルムと接していた界面、すなわち剥離転写後の空気界面においてダイレクターとフィルム平面とのなす角が大きく（図１のＡ界面側）、剥離前の空気との界面、すなわち剥離転写後の接着剤層との界面においてダイレクターとフィルム平面とのなす角が小さかった（図１のＢ界面側）。なおＡ界面側にある配向規制力ベクトルは、ポリイミドフィルムに施したラビング方向と一致していた。
【０１０５】
フィルム２を１枚用いて、図１２の配置でＴＮ型駆動用液晶セルに載せ、コントラスト値の視野角依存性を測定した。なおフィルム２は、トリアセチルセルロースフィルム上に形成したもの補償板として用いた、該液晶セルは、ラビングポリイミド膜を有する電極基板の間にメルク社製低分子液晶ＺＬＩ−３６５１を挟み作製した。駆動用液晶セル中の液晶は、９０度左ねじれで電圧無印加時のリターデーションは４４０ｎｍであった。駆動は選択時（黒表示）が５．２Ｖ、非選択時（白表示）が１．０Ｖとした。５．２Ｖにおけるセルの液晶の施光角は−３．０度であった。その結果図１３に示したように補償板、すなわちフィルム２の無い場合に比べ、視野角の広い表示が得られた。
【０１０６】
〔実施例５〕
実施例４と同様にして、フィルム２より膜厚の薄いフィルム３を作製した。フィルム３の物性値を表２に示した。フィルム３を２枚用い、図１４のように駆動用液晶セルの上下に１枚ずつ配置し、コントラスト値の視野角依存性を測定した。なお、フィルム３も同様にトリアセチルセルロースフィルム上に形成したものを補償板として用いた。該液晶セルは実施例４で用いたものを使用した。その結果図１５に示したように視野角の広い表示が得られた。実施例４の図１３と比べてさらに視野角が広く、また等コントラスト曲線の左右の対称性もよかった。
【０１０７】
〔実施例６〕
【化２４】
0003678540.tif 000026
【０１０８】
式（３）ａおよびｂの化合物を合成した。式（３）ｂ中のキラルな単位は、Ｓ−２−メチルブタンジオールを原料に調製した。式（３）ａおよびｂを重量比で、９４．２：５．８で混合した組成物を液晶材料として使用した。この材料１０ｇに対し、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（ＣＩＢＡ−ＧＥＩＧＹ社製）を０．１ｇ添加し、４０ｇのメチルエチルケトンを加えて塗布用溶液を調製した。配向基板としては、ラビング処理したポリビニルアルコール（クラレ（株）製のクラレポバールＭＰ−２０３）の膜を有するトリアセチルセルロースフィルムを用いた。このような基板は、トリアセチルセルロースフィルム上にポリビニルアルコールの水溶液を塗布し、乾燥した後、ラビング処理を行うことにより得ることができた。
【０１０９】
上で得られた液晶材料の溶液を、配向基板上に、スピンコート法により塗布した。次いで乾燥し、１３０℃で熱処理して液晶材料を配向させた後、引き続き高圧水銀灯ランプによる光照射を行いディスコチック液晶の配向を完全に固定化させた。なお、光照射は８０℃の空気雰囲気下で行い、露光量は６００ｍＪ／ｃｍ2 とした。このようにして得られたフィルム４の物性を表２に示した。フィルム４の図１におけるＡ界面側はラビングポリビニルアルコール膜に接している側の界面にあった。また該界面上にある配向規制力ベクトルの方向は、ポリビニルアルコール膜のラビング方向に完全に一致していた。
【０１１０】
ラビングポリビニルアルコール膜を有するトリアセチルセルロースフィルム基板上に形成されたフィルム４を補償板として２枚用いて図１６の配置でＴＮ型の駆動用液晶セルに載せ、コントラスト値の視野角依存性を測定した。該液晶セルは、ラビングポリイミド膜を有する電極基板の間にメルク社製低分子液晶ＺＬＩ−４１７２を挟み作製した。セル中の液晶は、９０度左ねじれで電圧無印加時のリターデーションは５００ｎｍであった。駆動は選択時（黒表示）が５．８Ｖ、非選択時（白表示）が１．１Ｖとした。５．８Ｖにおけるセルの液晶の施光角は−４．０度であった。その結果図１７に示したように視野角の広い表示が得られた。
【０１１１】
〔実施例７〕
式（３）ａおよびｂを重合比で、９５．５：４．５で混合した組成物を液晶材料として使用した。この材料１０ｇに対し、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（ＣＩＢＡ−ＧＥＩＧＹ社製）を０．１ｇ添加し、４０ｇのメチルエチルケトンを加えて塗布用溶液を調製した。すなわち実施例６の液晶材料溶液に対し、式（３）のａとｂの組成比の異なる溶液を調製した。
配向基板としては、ラビング処理したポリエチレンナフタレートフィルムを使用した。これは、厚さ７５μｍの帝人（株）製テオネックスフィルムを布で一方向に擦ることにより得た。ラビングポリエチレンナフタレートフィルム上で得られた液晶材料の溶液を、配向基板上に、スピンコート法により塗布した。次いで乾燥し、１３０℃で熱処理して液晶材料を配向させた後、引き続き高圧水銀灯ランプによる光照射を行いディスコチック液晶の配向を完全に固定化させた。なお、光照射は８０℃の空気雰囲気下で行い、露光量は６００ｍＪ／ｃｍ2 とした。このようにして得られたフィルム５の物性値を表２に示した。フィルム５の図１におけるＡ界面側はポリエチレンナフタレートフィルムに接している界面側にあった。また該界面上にある配向規制力ベクトルの方向は、ポリエチレンナフタレートフィルムのラビング方向に大略一致していたが、両者の間には５度のずれがあった。
【０１１２】
ポリエチレンナフタレートフィルムが透明性に欠き、液晶表示素子用の部材として用いることができないため、以下に説明する工程によりポリエチレンナフタレートフィルムの除去を行った。
まず、ポリエチレンナフタレートフィルム上のフィルム５を、紫外線硬化型接着剤を介して、ポリプロピレンフィルムの上に転写した。操作はフィルム５の表面に紫外線硬化型接着剤をロールコート法で塗布した後、ポリプロピレンフィルムでラミネートし、次いで高圧水銀灯により紫外線を照射する事により接着剤を硬化させ、ポリエチレンナフタレートフィルムを剥離することにより行った。
【０１１３】
次にポリエチレンナフタレートフィルムを剥離した側のフィルム５の表面を、粘着剤を介して偏光板に貼り合わせた。フィルム５の進相軸ベクトルと偏光板の透過軸は、図１８に示した関係になるようにした。次に、ポリプロピレンフィルムを剥離し、偏光板／粘着剤／フィルム５／紫外線硬化型接着剤層、からなる偏光板とフィルム５を一体化した素子を得た。フィルム５の図１におけるＡ界面は、以上のような工程を経ることにより、偏光板の粘着剤層と接する側の界面になった。このようなフィルム５と偏光板とからなる素子を２枚用い、図１８の配置でＴＮ型駆動用液晶セルに載せ、コントラスト値の視野角依存性を測定した。該液晶セルは、実施例６で用いたものを使用し、実施例６と同じ条件で駆動させた。その結果図１９に示したように視野角の広い表示が得られた。
【０１１４】
【表２】
0003678540.tif 000027
【０１１５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子は、特定の補償フィルムとＴＮ型駆動用液晶セルとの配置を最適化してあるために、これまでにない非常に広い視野角を有し、液晶モニターや液晶テレビなどに応用することができるなど、工業的な価値が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に用いる補償フィルム中のディスコチック液晶の配向の模式図。図中の矢印がディスコチック液晶のダイレクターを表す。ダイレクターは本文中の定義に従い、頭と尾の区別を付け、片矢印で表した。ｘｙｚ座標系において、紙面をｚｘ面、紙面に垂直な方向をｙ軸とした。
（ｂ）ディスコチック液晶のダイレクターのｘｙ平面への投影ベクトルの膜厚方向での変化を模式的に表した図。
【図２】本発明で行った、補償フィルムの擬似的な消光軸の測定法。左図は測定系および測定試料の構成を説明する図。右図は各部材の軸方向を説明する図。偏光板の配置を固定し補償フィルムをフィルム法線回りに回転させつつ、Ｙ値を測定する。
１，２  ：偏光板の透過軸
３，３’：補償フィルムの擬似的な消光軸。一方が擬似的な遅相軸、他方が擬似的な進相軸３または３’が１または２と一致したときＹ値の極小値が得られる。
【図３】本発明で行った、補償フィルムの見かけのリターデーションの測定法。左図は測定系および測定試料の構成を説明する図。右図は各部材の軸方向を説明する図。
１，２：偏光板の透過軸
３    ：補償フィルムの擬似的な遅相軸。
４    ：異方性素子の遅相軸。リターデーションは連続的に可変。
【図４】（ａ）配向規制力方向を見積もるために用いたアカイラルなディスコチック液晶の配向の模式図。図中の矢印がディスコチック液晶のダイレクターを表す。
ダイレクターは図１同様、頭と尾の区別を付け、Ｂ界面側からＡ界面側に向かうような片矢印で表した。ｘｙｚ座標系において、紙面をｚｘ面、紙面に垂直な方向をｙ軸とした。
（ｂ）ディスコチック液晶のダイレクターのｘｙ平面への投影ベクトルの膜厚方向での変化を模式的に表した図。投影ベクトルの向きは膜厚方向の位置によらず一定であり、この方向を配向規制力ベクトルと呼ぶことにした。
【図５】駆動用液晶セルの電極基板の容易軸について説明する図。プレチルトの誘起される方向を記述するために、容易軸ベクトルを定義した。
【図６】実施例１で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４，４’：補償板
５，５’：基板（ラビングポリイミド膜を有するガラス基板）
６，６’：フィルム１
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム１の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：基板のラビング方向（またはフィルム１のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図７】実施例１で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
（ａ）フィルム１を搭載した場合（図６の配置）
（ｂ）フィルム１を搭載しなかった場合
図６において４および４’の補償板が無い場合。ただし上下の偏光板の透過軸７および７’は図６に対し１度回転させ、それぞれ８’および８に一致させた。
【図８】実施例２で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４，４’：補償板
５，５’：基板（ラビングポリイミド膜を有するガラス基板）
６，６’：フィルム１
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム１の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：基板のラビング方向（またはフィルム１のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図９】実施例２で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
（ａ）フィルム１を搭載した場合（図７の配置）
（ｂ）フィルム１を搭載しなかった場合
図７において４および４’の補償板が無い場合。ただし上下の偏光板の透過軸７および７’は図６に対し１度回転させ、それぞれ８および８’に一致させた。
【図１０】実施例３で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４，４’：補償板
５，５’：基板（ラビングポリイミド膜を有するガラス基板）
６，６’：フィルム１
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム１の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：基板のラビング方向（またはフィルム１のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図１１】実施例３で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
（ａ）フィルム１を搭載した場合（図１０の配置）
（ｂ）フィルム１を搭載しなかった場合
図１０の配置において４および４’の補償板が無い場合。偏光板の透過軸７および７’は図１０のままである。
【図１２】実施例４で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４      ：補償板
５      ：トリアセチルセルロースフィルム（接着剤層を含む）
６      ：フィルム２
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９      ：フィルム２の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０    ：配向基板として用いたポリイミドフィルムのラビング方向（またはフィルム２のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図１３】実施例４で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
（ａ）フィルム２を搭載した場合（図１２の配置）
（ｂ）フィルム２を搭載しなかった場合
図１２において４の補償板が無い場合。他の部材に関してはそのままで用いた。
【図１４】実施例５で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４，４’：補償板
５，５’：トリアセチルセルロースフィルム（接着剤層を含む）
６，６’：フィルム３
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム３の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：配向基板として用いたポリイミドフィルムのラビング方向（またはフィルム３のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図１５】実施例５で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
（ａ）フィルム３を搭載した場合（図１４の配置）
（ｂ）フィルム３を搭載しなかった場合
図１４において４および４’の補償板が無い場合。他の部材に関してはそのままで用いた。
【図１６】実施例６で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
４，４’：補償板
５，５’：トリアセチルセルロースフィルム（ラビングポリビニルアルコールを
含む）
６，６’：フィルム４
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム４の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：ポリビニルアルコール膜のラビング方向（またはフィルム５のＡ界面側にある配向規制力ベクトル）。ただし（ａ）の図では記載を省略した。
【図１７】実施例６で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
【図１８】実施例７で用いた液晶表示装置の斜視図（ａ）および各構成部材の軸配置（ｂ）および（ｃ）。（ｄ）は方位角φと視角θを説明する図。
１，１’：偏光板
２      ：ＴＮ型駆動用液晶セル
３，３’：ラビングポリイミド膜を有する電極基板
６，６’：フィルム５
７，７’：偏光板の透過軸
８，８’：電極基板のラビング方向（または容易軸ベクトル）
９，９’：フィルム５の擬似的な消光軸（または進相軸ベクトル）
１０，１０’：フィルム５のＡ界面側にある配向規制力ベクトル。ただし（ａ）の図では記載を省略した。なお、１と６および１’と６’の部材は粘着剤を介して一体化してあるが、図では分割して示してある。また、該粘着剤と、６および６’上の接着剤層は省略してある。
【図１９】実施例７で得られた視野角特性。図中の曲線がコントラスト比１００の等コントラスト曲線である。３つの同心円はそれぞれ視角θ＝２０度、４０度および６０度を表す。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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