(57)【要約】【課題】  液晶表示装置の視野角依存性を改善し、かつ、高い正面コントラストを実現できる光学補償シートを提供すること。【解決手段】  液晶の配向広がりが０．３度以下である液晶層を有することを特徴とする光学補償シート。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶の配向広がりが０．３度以下である液晶層を有することを特徴とする光学補償シート。
【請求項２】
前記液晶層に含まれる液晶化合物が、負の一軸性液晶化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の光学補償シート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学補償シートを備えた楕円偏光板。
【請求項４】
請求項１もしくは２に記載の光学補償シート又は請求項３に記載の楕円偏光板を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学補償シート、楕円偏光板、及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の視野角の拡大や画像着色の解消を目的として、光学補償シートが用いられている。光学補償シートは、通常偏光板と一体化された形で楕円偏光板として使用される。
この光学補償シートとしては、透明支持体上に液晶化合物を塗布したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。液晶性化合物には多様な配向があるため、液晶性化合物を用いることで従来の延伸複屈折ポリマーフィルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能となる。近年では、液晶表示装置の表示品質が飛躍的に向上しており、光学補償シートにも高い性能が求められてきている。
【特許文献１】特許第２５８７３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液晶表示装置に光学補償シートを用いる際には、液晶セルと光学補償シートの正面レターデーションをあわせ、理論的には光モレが生じないように液晶表示装置を構成する。しかしながら、実際には黒表示で光学補償シートの挿入により光モレが生じ、視野角は広がるものの正面コントラストを低下することが問題となっていた。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、液晶表示装置の視野角依存性を改善し、かつ、高い正面コントラストを実現できる光学補償シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような液晶化合物を用いた光学補償シートによる正面コントラストの低下の原因について検討したところ、液晶化合物の配向の熱ゆらぎが製造時に液晶化合物を硬化させる際にそのまま固定化され、屈折率のゆらぎが残存し、光散乱を生じさせていることがわかった。そこで、液晶化合物の熱ゆらぎの残存を反映する指標として、後述のように液晶の配向広がりを定義し、この液晶の配向広がりを小さくした光学補償シートを用いることで液晶表示装置の視野角拡大と正面コントラストとを両立し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の光学補償シート、楕円偏光板、及び液晶表示装置により上記目的を達成することができた。
１．  液晶の配向広がりが０．３度以下である液晶層を有することを特徴とする光学補償シート。
２．  前記液晶層に含まれる液晶化合物が、負の一軸性液晶化合物からなることを特徴とする上記１に記載の光学補償シート。
３．  上記１又は２に記載の光学補償シートを備えた楕円偏光板。
４．  上記１もしくは２に記載の光学補償シート又は上記３に記載の楕円偏光板を備えた液晶表示装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液晶の配向広がりの小さい光学補償シートにより、液晶表示装置の視野角依存性を改善し、かつ、高い正面コントラストを実現できる光学補償シート及び楕円偏光板を提供することができる。また、本発明の光学補償シートを用いることで、視野角拡大と正面コントラストを両立した液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［光学補償シート］
本発明の光学補償シートは、液晶の配向広がりが０．３度以下である液晶層を有する。ここで、液晶の配向広がりは下記のようにして測定できる。
（液晶の配向広がりの測定方法）
液晶層を持つ光学補償シートを、偏光板をクロスニコルにした偏光顕微鏡を用いて、１００倍の倍率でステージの角度を０．０２度ずつ回転させながら、最も暗くなるステージの角度を中心に±５度の範囲でデジタルカメラで撮影する。その後、デジタルカメラ写真で撮影された画像の回転・平行移動処理を行うことにより、画像の位置を画素単位で正確に合わせる。その後、各画素ごとに最も暗くなった角度を記録し、横軸に角度を縦軸にその角度で最も暗くなった画素数をプロットしたヒストグラムを作成する。ヒストグラムの最高値の半分の値を与える角度の最もプラスなものと最もマイナスなものの角度間隔（半値幅）を液晶の配向広がりとする。
なお、偏光顕微鏡としては公知のものを用いることができ、例えば、ニコン製エクリプスE600POLを用いることができる。また、上記の画像の回転・平行移動処理は市販のプログラムを用いて行うことが可能である。
【０００９】
液晶の配向広がりは小さいほど好ましく、理想的には０度であるが、実用的には０．０〜０．３度の範囲が好ましく、０．０〜０．１度の範囲がより好ましい。
【００１０】
配向広がりの小さな液晶層を得る手段としては、様々ある。その一つとしては、液晶層にフランク弾性定数の大きな液晶化合物を用いることが挙げられる。フランク弾性定数は、１０ｐＮ以上が好ましく、２０ｐＮ以上がより好ましい。このようなフランク弾性定数の大きな液晶化合物としては、具体的には、４，４’−ジ（ヘキサアルコキシ）アゾキシベンゼン（4,4’-di(hexaalkoxy)azoxybenzene）等が挙げられる。
また、別の手段としては、配向規制力の強い配向膜を用いることも挙げられる。このような配向膜としては、ＳｉＯ蒸着膜、日産化学工業社製の配向膜ＲＮ１１１９やＳＥ１５０等を用いることができる。
また、液晶と配向膜の接触面積を増やすために、液晶層の空気界面側にも配向膜を接触させ、固化を行うことも挙げられる。
【００１１】
さらに、液晶層の配向広がりを小さくするためには、液晶層を形成する工程において液晶の熱ゆらぎを低減させるために低温で固化することも有効である。固化温度としては、４００Ｋ未満が好ましく、３００Ｋ未満がより好ましい。
また、液晶層を固化する際に電場又は磁場をかけてもよい。液晶層に電場をかけるには、電極で光学補償シートを挟み電圧を印加することによって行うことができる。電場の強さは１ｋＶ／ｃｍ以上が好ましく、３ｋＶ／ｃｍ以上がより好ましい。液晶層に磁場をかけるには、電磁石で光学補償シートを挟むことによって行うことができる。磁場の強さは、１Ｔ程度以上が好ましく、３Ｔ以上がより好ましい。
【００１２】
（その他の光学特性）
本発明の光学補償シートは、正面レターデーション（Ｒｅ）が、１０〜６００ｎｍの範囲であるのが好ましく、５０〜５００ｎｍの範囲であるのがより好ましい。また、厚さ方向のレターデーションＲｔｈについては特に制限はないが、一般的には、１０〜６００ｎｍの範囲であるのが好ましく、５０〜５００ｎｍの範囲であるのがより好ましい。なお、本明細書において、正面レターデーションＲｅは下記式１で定義され、厚さ方向のレターデーションＲｔｈは下記式２で定義される。
式１  Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
式２  Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
（式中、ｎｘとｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内屈折率、ｎｚは厚さ方向の屈折率、及びｄはフィルムの厚さである。）
【００１３】
本発明の光学補償シートの液晶層は配向膜上に形成されていてもよい。さらに、配向膜は、透明支持体等の上に形成されていてもよい。以下、本実施形態において光学補償シートを構成する各層について説明する。
［液晶層］
液晶層は、配向状態に固定された液晶性化合物を含有する。液晶層に含まれる液晶化合物は、負の一軸液晶化合物であることが好ましい。この負の一軸性液晶化合物としては、円盤状の分子構造を有するディスコチック液晶化合物であることが好ましい。さらに、液晶層において、ディスコチック液晶化合物は、分子の光学軸を基板と平行にして配向し、その状態に固定されているのがより好ましい。具体的には、ディスコチック液晶化合物は、分子の光学軸を基板面に対して０〜２０度の範囲の平均傾斜角で配向しているのが好ましい。平均傾斜角がこれよりも小さくなると光漏れの分布が非対称になる場合がある。本発明の光学補償シートをＩＰＳモードの液晶表示装置に用いる場合は、液晶層の遅相軸が、光学補償シートのより近くに位置する偏光膜の透過軸及び液晶セルの黒表示時の液晶分子の遅相軸方向と平行に配置されるのが好ましい。
【００１４】
液晶層のＲｅ（正面レターデーション）は、１０〜６００ｎｍの範囲であるのが好ましく、５０〜５００ｎｍの範囲であるのがより好ましい。Ｒｅは液晶層の厚み、即ち、塗布形成する場合はその塗布量を制御することによって所望の範囲に調整することができる。
【００１５】
本発明に使用可能なディスコチック液晶化合物は、様々な文献（Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｒ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，ｖｏｌ．７１，ｐａｇｅ  １１１（１９８１）；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節（１９９４）；Ｂ．Ｋｏｈｎｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．，ｐａｇｅ  １７９４（１９８５）；Ｊ．Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１１６，ｐａｇｅ  ２６５５（１９９４））に記載されている。ディスコチック液晶性化合物の重合については、特開平８−２７２８４号公報に記載がある。
【００１６】
ディスコチック液晶化合物は、重合により固定可能なように、重合性基を有するのが好ましい。例えば、ディスコチック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させた構造が考えられるが、但し、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に連結基を有する構造が好ましい。即ち、重合性基を有するディスコチック液晶化合物は、下記式で表わされる化合物であることが好ましい。
Ｄ（−Ｌ−Ｐ）n
式中、Ｄは円盤状コアであり、Ｌは二価の連結基であり、Ｐは重合性基であり、ｎは４〜１２の整数である。前記式中の円盤状コア（Ｄ）、二価の連結基（Ｌ）及び重合性基（Ｐ）の好ましい具体例は、それぞれ、特開２００１−４８３７号公報に記載の（Ｄ１）〜（Ｄ１５）、（Ｌ１）〜（Ｌ２５）、（Ｐ１）〜（Ｐ１８）であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。
【００１７】
液晶層をディスコチック液晶化合物から形成する場合は、上記した様に、分子の光軸を基板面に対して水平配向させるのが好ましい。かかる配向状態とするためには、ディスコチック液晶性分子の円盤面と基板面との平均角度（平均傾斜角）は、７０°〜９０°の範囲内であるのが好ましい。これらの液晶性化合物は斜め配向させてもよいし、傾斜角が徐々に変化するように（ハイブリッド配向）させてもよい。斜め配向又はハイブリッド配向の場合でも、平均傾斜角は７０°〜９０°であることが好ましく、７５°〜９０°がより好ましく、８０°〜９０°が最も好ましい。
【００１８】
（液晶層の形成）
液晶層は、上記の液晶化合物、好ましくはディスコチック液晶化合物と、所望により下記の重合性開始剤や、空気界面配向剤等の添加剤とを含む塗布液を、支持体の上に形成された配向膜の上に塗布することで形成するのが好ましい。
【００１９】
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法（例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法）により実施できる。
【００２０】
配向させた液晶化合物は、配向状態を維持して固定するのが好ましい。固定化は、液晶化合物に導入した重合性基（Ｐ）の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジン及びフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）及びオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。
【００２１】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがさらに好ましい。ディスコチック液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ2〜５０Ｊ／ｃｍ2であることが好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2であることがさらに好ましい。また、前述したように、配向広がりを低減させるために、比較的低温で重合を進行させたり、重合する際に電場又は磁場をかけることが有効である。
液晶層の厚さは、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍであることがさらに好ましく、１〜５μｍであることが最も好ましい。
【００２２】
［配向膜］
ディスコチック液晶化合物を配向膜側で光学軸が基板と平行に配向させるためには、配向膜上に液晶層を形成するのが好ましい。特に、表面エネルギーの低い配向膜を用いるのが有効である。具体的には、所定の官能基を有するポリマーを用いて配向膜を形成すると、該官能基により配向膜の表面エネルギーが低下し、これにより液晶性化合物を立てた状態に配向させることができる。
配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子及び炭素原子数が１０以上の炭化水素基が有効である。フッ素原子又は炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子又は炭化水素基を導入することが好ましい。含フッ素ポリマーは、フッ素原子を０．０５〜８０質量％の割合で含むことが好ましく、０．１〜７０質量％の割合で含むことがより好ましく、０．５〜６５質量％の割合で含むことがさらに好ましく、１〜６０質量％の割合で含むことが最も好ましい。炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基又はそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基（シクロアルキル基であってもよい）又はアルケニル基（シクロアルケニル基であってもよい）であることが好ましい。炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、１０〜１００であることが好ましく、１０〜６０であることがさらに好ましく、１０〜４０であることが最も好ましい。ポリマーの主鎖は、ポリイミド構造又はポリビニルアルコール構造を有することが好ましい。
【００２３】
ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成する。二種類以上のテトラカルボン酸あるいは二種類以上のジアミンを用いて、コポリマーに相当するポリイミドを合成してもよい。フッ素原子又は炭化水素基は、テトラカルボン酸起源の繰り返し単位に存在していても、ジアミン起源の繰り返し単位に存在していても、両方の繰り返し単位に存在していてもよい。ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖又は側鎖にステロイド構造を形成することが特に好ましい。側鎖に存在するステロイド構造は、炭素原子数が１０以上の炭化水素基に相当し、液晶化合物を光学軸が基板と平行に配向させる機能を有する。本明細書においてステロイド構造とは、シクロペンタノヒドロフェナントレン環構造又はその環の結合の一部が脂肪族環の範囲（芳香族環を形成しない範囲）で二重結合となっている環構造を意味する。
【００２４】
さらに液晶化合物を、その分子の光学軸を基板面と平行にして配向させる配向膜としては、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、又はポリイミドの高分子に有機酸を混合した組成物から形成した配向膜が挙げられる。混合する酸としてはカルボン酸やスルホン酸、アミノ酸が好適に用いられる。その混合量は高分子に対して、０．１質量％〜２０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【００２５】
上記ポリビニルアルコールの鹸化度は、７０〜１００％が好ましく、８０〜１００％がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は１００〜５０００であることが好ましい。
【００２６】
ディスコチック液晶化合物を配向させる場合、側鎖に疎水性基を官能基として有するポリマーからなる配向膜を用いるのが好ましい。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類及び必要とする配向状態に応じて決定する。例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基は、共重合変性、連鎖移動変性又はブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基（カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等）、炭素数１０〜１００個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基（不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等）、アルコキシシリル基（トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ）等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば、特開２０００−１５５２１６号公報中の段落番号［００２２］〜［０１４５］、同２００２−６２４２６号公報中の段落番号［００１８］〜［００２２］に記載のもの等が挙げられる。
【００２７】
配向膜を、主鎖に結合した架橋性官能基を有する側鎖を有するポリマー又は液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を有するポリマーを用いて形成し、その上の液晶層を多官能モノマーを含む組成物を用いて形成すると、配向膜中のポリマーと、液晶層中の多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマー間だけではなく、配向膜ポリマー間及び多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間にも共有結合が形成され、配向膜と液晶層とが強固に結合される。従って、架橋性官能基を有するポリマーを用いて配向膜を形成することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開２０００−１５５２１６号公報中段落番号［００８０］〜［０１００］記載のもの等が挙げられる。
【００２８】
配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。架橋剤としては、アルデヒド、Ｎ−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾール及びジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開２００２−６２４２６号公報中の段落番号［００２３］〜［００２４］記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
【００２９】
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して０．１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１５質量％がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、１．０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、又は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。
【００３０】
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー及び架橋剤を含む組成物を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥（架橋させ）し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行なってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒（例、メタノール）と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水：メタノールが０：１００〜９９：１が好ましく、０：１００〜９１：９であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には位相差層表面の欠陥が著しく減少する。
【００３１】
配向膜の塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法又はロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は０．１〜１０μｍが好ましい。加熱乾燥は、２０℃〜１１０℃で行なうことができる。充分な架橋を形成するためには６０℃〜１００℃が好ましく、特に８０℃〜１００℃が好ましい。乾燥時間は１分〜３６時間で行なうことができるが、好ましくは１分〜３０分である。ｐＨも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、ｐＨ４．５〜５．５で、特に５が好ましい。
【００３２】
ラビング処理は、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはコットン、レーヨン、ナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。また、光や蒸着を用いた配向規制処理を用いることも可能であり、液晶を所望の配向に規制できる手段であれば配向規制手段は限定されない。一般的には、長さ及び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ことにより実施される。
【００３３】
［支持体］
本発明の光学補償シートは、支持体上に形成されてもよい。支持体は透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が８０％以上であるのが好ましい。また、支持体は、波長分散が小さいのが好ましく、具体的には、Ｒｅ４００／Ｒｅ７００の比が１．２未満であることが好ましい。さらに、支持体は、光学異方性が小さいことも好ましく、具体的には、正面レターデーション（Ｒｅ）が２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
支持体は、ポリマーフィルムから形成されるのが好ましい。ポリマーの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート及びポリメタクリレートが含まれる。セルロースエステルが好ましく、アセチルセルロースがさらに好ましく、トリアセチルセルロースが最も好ましい。ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。支持体の厚さは、２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがさらに好ましい。支持体とその上に設けられる層（配向膜あるいは液晶層）との接着を改善するため、透明支持体に表面処理（例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理）を実施してもよい。支持体の上に、接着層（下塗り層）を設けてもよい。
【００３４】
［楕円偏光板］
本発明の光学補償シートは、偏光膜を貼り合せて楕円偏光板として、液晶表示装置に用いることが好ましい。通常、偏光膜の両面には保護膜が貼り合わせてあるが、一方の保護膜の代わりに、本発明の光学補償シートの支持体を利用すると、液晶表示装置の薄型化にも寄与する。以下に該偏光膜および偏光膜用の保護膜について説明する。
（偏光膜）
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の透過軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。ディスコチック液晶化合物を液晶層に用いた場合には、偏光膜の透過軸は、配向膜側のディスコチック液晶性分子の面に対し、実質的に平行になるように配置される。また、棒状液晶性化合物を用いた場合、偏光膜の透過軸は、棒状液晶性分子の長軸方向（遅相軸）と、実質的に平行になるように配置する。通常は、本発明の光学補償シートの支持体側に貼り合せるのが好ましいが、必要に応じて液晶層側と貼り合せてもよい。
【００３５】
（偏光膜用保護膜）
また、本発明の光学補償シートを貼り合わせた側と反対側の偏光膜の表面も、透明保護膜によって保護されているのが好ましい。保護膜としては、可視光領域に吸収が無く、光透過率が８０％以上であり、複屈折性に基づくレターデーションが小さいものが好ましい。具体的には、正面のレターデーションＲｅが２０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以下が最も好ましい。さらに、厚み方向のレターデーションＲｔｈは２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以下であることが最も好ましい。この特性を有するフィルムであれば好適に用いることができるが、偏光膜の耐久性の観点からはセルロースアセテートやノルボルネン系のフィルムがより好ましい。セルロースアセテートフィルムのＲｔｈを小さくする方法として、液晶化合物をフィルムに混合することが有効である。
【００３６】
［液晶表示装置］
次に、図面を用いて本発明の液晶表示装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態の模式図である。図２は、本発明の液晶表示装置の画素領域例を示す模式図である。
図１に示す液晶表示装置は、第１偏光膜８と、光学補償シート１０と、第１基板１４と、液晶セル１６と、第２基板１８と、第２偏光膜２２とを有する。第１偏光膜８及び第２偏光膜２２は、それぞれ保護膜７ａと７ｂ及び２０ａと２０ｂによって挟持されている。光学補償シート１０は、第１偏光膜８に接する保護膜７ｂと、配向膜１１と、液晶層１２とから構成されている。
【００３７】
液晶セル１６は、第１基板１４及び第２基板１８に挟持されている。液晶セル１６の厚さｄ（μｍ）と屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄは透過モードにおいて、ねじれ構造を持たないＩＰＳ（インプレインスイッチング）型では０．２〜０．４μｍの範囲が最適値となる。この範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。基板１４及び１８の液晶セル１６に接触する表面には、配向膜（不図示）が形成されていて、液晶分子を基板の表面に対して略平行に配向させるとともに配向膜上に施されたラビング処理方向１５及び１９等により、電圧無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子配向方向が制御されている。また、基板１４若しくは１８の内面には、液晶分子に電圧印加可能な電極（不図示）が形成されている。
【００３８】
図２に、上記の液晶セル１６（図１）の１画素領域中の液晶分子の配向を模式的に示す。図２は、液晶セルの１画素に相当する程度の極めて小さい面積の領域中の液晶分子の配向を、基板１４及び１８の内面に形成された配向膜のラビング方向４、及び基板１４及び１８の内面に形成された液晶分子に電圧印加可能な電極２及び３とともに示した模式図である。電界効果型液晶として正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いてアクティブ駆動を行った場合の、電圧無印加状態若しくは低印加状態での液晶分子配向方向は５ａ及び５ｂであり、この時に黒表示が得られる。電極２及び３間に印加されると、電圧に応じて液晶分子は６ａ及び６ｂ方向へとその配向方向を変える。通常、この状態で明表示を行なう。
【００３９】
再び図１において、第１偏光膜８の透過軸９と、第２偏光膜２１の透過軸２２は直交して配置されている。また、液晶層１２の遅相軸１３は、第１偏光膜８の透過軸９及び黒表示時の液晶セル１６中の液晶分子の遅相軸方向１７に平行であり、且つ液晶層１２は、配向膜１１よりも液晶セル１６に近い側に配置されている。光学補償シートを構成している配向膜１１及び液晶層１２の好ましい光学特性については、前述した通りである。
【００４０】
なお、図１に示す液晶表示装置では、第１偏光膜８が二枚の保護膜７ａ及び７ｂに挟持された構成を示しているが、保護膜７ｂはなくてもよい。保護膜７ｂがない構成では、本発明の光学補償シートの透明支持体である配向膜１１が偏光膜８の保護膜を兼ねる。図１に示す液晶表示装置では、第２偏光膜２１も二枚の保護膜２０ａ及び２０ｂに挟持されている。液晶セル１６に近い側の保護膜２０ａの厚み方向の位相差Ｒｔｈは、２０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、第２偏光膜の例、及びその保護膜２０ａおよび２０ｂの例については、前述した通りである。
【００４１】
なお、図１には、上側偏光板及び下側偏光板を備えた透過モード（ＩＰＳ）の表示装置の態様を示したが、本発明の液晶表示装置はこの表示モードに限定されず、他にも、ツイステットネマチック（ＴＮ）型、スーパーツイステットネマチック（ＳＴＮ）型、バーティカルアライメント（ＶＡ）型、オプティカリーコンペンセイテットベンドセル（ＯＣＢ）型等の透過型、反射型、または半透過型の液晶表示装置に適用することができる。特に、大型液晶テレビ等の用途として、ＶＡ型、ＩＰＳ型、ＯＣＢ型等で好ましく用いることができ、中小の精細度の低い表示装置用途であれば、ＴＮ型等にも好ましく用いることができる。大型液晶テレビ等の用途としては、表示画面の対角が２０インチ以上であり、精細度がＸＧＡ以下（縦横比３：４の表示装置において１０２４×７６８以下）であるものに対して、特に好ましく用いることができる。
【００４２】
また、本発明の液晶表示装置は、図１、図２に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、偏光膜の保護膜の表面に反射防止処理やハードコートを施してもよい。また、構成部材に導電性を付与したものを使用してもよい。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。また、液晶セルとバックライトとの間に、反射型偏光板や拡散板、プリズムシートや導光板を配置することもできる。また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は観察側に１枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を配置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。
【００４３】
本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、ＴＦＴやＭＩＭのような３端子又は２端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、時分割駆動と呼ばれるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。
【実施例】
【００４４】
［比較例１］
＜ＩＰＳモード液晶セル１の作製＞
一枚のガラス基板上に、図２に示す様に、隣接する電極間の距離が２０μｍとなるように電極（図２中、２及び３）を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、方向４に、ラビング処理を行なった。別に用意した一枚のガラス基板の一方の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。二枚のガラス基板を、配向膜同士を対向させて、基板の間隔（ギャップ；ｄ）を３．９μｍとし、二枚のガラス基板のラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性（Δｎ）が０．０７６９及び誘電率異方性（Δε）が正の４．５であるネマチック液晶組成物を封入した。液晶層のｄ・Δｎの値は３００ｎｍであった。
【００４５】
＜光学補償シート１の作製＞
（支持体の作製）
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、下記の組成を有するセルロースアセテート溶液を調製した。
セルロースアセテート溶液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度６０．９％のセルロースアセテート            １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤）                ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）        ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒）                    ３００質量部
メタノール（第２溶媒）                              ５４質量部
１−ブタノール（第３溶媒）                          １１質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤１６質量部、メチレンクロライド８０質量部及びメタノール２０質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。セルロースアセテート溶液４８７質量部にレターデーション上昇剤溶液７質量部を混合し、十分に攪拌してドープを調製した。
【００４６】
【化１】
2006251499.tif 000002
【００４７】
得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が４０℃となってから、６０℃の温風で１分間乾燥し、フィルムをバンドから剥ぎ取った。次にフィルムを１４０℃の乾燥風で１０分間乾燥し、厚さ８０μｍのセルロースアセテートフィルム１を製作した。
【００４８】
このフィルムの光学特性は自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器（株）製）を用いて、Ｒｅの光入射角度依存性を測定することにより求めたところ、Ｒｅ＝５ｎｍ、Ｒｔｈ＝８２ｎｍであった。
【００４９】
（配向膜の作製）
上記セルロースアセテートフィルム１の表面をケン化後、このフィルム上に下記の組成の配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで２０ｍｌ／ｍ2塗布した。６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、膜を形成した。
次に、形成した膜にフィルムの遅相軸方向と平行の方向にラビング処理を施して配向膜を形成した。
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の変性ポリビニルアルコール                  １０質量部
水                                            ３７１質量部
メタノール                                    １１９質量部
グルタルアルデヒド                            ０．５質量部
化合物Ｂ                                      ０．２質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００５０】
【化２】
2006251499.tif 000003
【００５１】
【化３】
2006251499.tif 000004
【００５２】
（液晶層の作製）
次に、ラビングした配向膜上に、下記の組成の塗布液を、ワイヤーバーで硬化後の正面レターデーションが１３０ｎｍとなるように塗布した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコチック液晶化合物                                    １．８ｇ
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
（Ｖ＃３６０、大阪有機化学（株）製）                        ０．２ｇ
光重合開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー社製）      ０．０６ｇ
増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）            ０．０２ｇ
空気界面側配向剤（下記の化合物Ａ）                          ０．０１ｇ
メチルエチルケトン                                          ３．９ｇ
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
これを金属の枠に貼り付けて、１２５℃の恒温槽中で３分間加熱し、ディスコチック液晶化合物を配向させた。次に、１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、３０秒間、１００℃で、ＵＶ照射しディスコチック液晶化合物を架橋した。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学補償シート１を作製した。
【００５３】
【化４】
2006251499.tif 000005
【００５４】
自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器（株）社製）を用いて、それぞれのラビング強度とＵＶ硬化温度での光学補償シート１のＲｅの光入射角度依存性を測定し、予め測定したセルロースアセテートフィルム（Ｒｅ＝５ｎｍ）の寄与分を差し引くことによって、液晶層のみの光学特性を算出した。いずれのフィルムも正面Ｒｅは１３０ｎｍであった。また、光学補償シート全体のＲｅは１３５ｎｍであった。また、液晶の傾斜角は９０．０°であり、ディスコチック液晶がフィルム面に対して光学軸が基板と平行に配向に配向していることが確認できた。なお遅相軸の方向は配向膜のラビング方向と平行であった。
【００５５】
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を製作した。ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、作製した光学補償シート１を、セルロースアセテートフィルムが偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の透過軸と光学補償シートの遅相軸（配向膜の遅相軸もこれに一致する）とは平行になるように配置した。市販のセルロースアセテートフィルム（フジタックＴＤ８０ＵＦ、富士写真フイルム（株）製）にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側に貼り付けた。これを、前記で作製したＩＰＳモード液晶セル１の一方に、光学補償シート１の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように（即ち、配向膜の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と平行になるように）、且つディスコチック液晶塗布面側が液晶セル側になるように貼り付けた。続いて、ＩＰＳモード液晶セル１のもう一方の側に市販の偏光板（ＨＬＣ２−５６１８、（株）サンリッツ製）を、クロスニコルの配置で貼り付け、液晶表示装置１を作製した。
【００５６】
［実施例１］
上記比較例１の液晶層の作製のＵＶ照射時に、以下の操作を行ったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置２を作製した。  ラビング処理を行なったガラス板を液晶層の空気界面側に接触させ、液晶支持体を１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、３０秒間、１００℃で、ＵＶ照射しディスコチック液晶化合物を架橋した。
【００５７】
［実施例２］
上記比較例１の液晶層の作製のＵＶ照射時に、以下の操作を行った以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置３を作製した。  ラビングを行ったガラス板を液晶層の空気界面側に、接触させ、液晶支持体を１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、３０秒間、１００℃で、５Ｔの磁場をかけながら、ＵＶ照射しディスコチック液晶化合物を架橋した。
【００５８】
［光学性能の測定］
以上のようにして作製した液晶表示装置の光学性能の測定を行った。  光源には富士ライトボックス５０００インバータ（富士写真フイルム製）に３ｃｍＸ３ｃｍのアパーチャーを用いた。測定器にはＳＲ−３（トプコン製）を用い、１°視野で測定を行った。測定方向は、正面方向および偏光板の吸収軸を０度とした場合の方位角４５度極角４５度の斜め方向の２方向とした。ＩＰＳセルに、白電圧を３．５Ｖ、黒電圧を０Ｖとして電圧を印加して測定を行い、コントラストを計算し、正面については、光学補償シートを挿入していない場合のコントラストからの低下率を、斜め４５度については、比較例１のコントラストからの低下率を計算した。また、黒輝度の官能検査を行った。また、前述の測定方法により液晶光学補償シートの配向広がりの測定も行った。
【００５９】
【表１】
2006251499.tif 000006
【００６０】
以上から、本発明の光学補償シートを装着した液晶表示装置は、正面コントラストの低下が小さく優れた性能を有していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の画素領域例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０      光学補償シート
８，２１  偏向膜
１６      液晶セル
【図１】
2006251499.tif 000007
【図２】
2006251499.tif 000008