(57)【要約】      （修正有）【課題】  表示下方向の階調反転現象の改良と上下視野方向での色味変動の抑制が両立された液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶セルと前記一対の偏光膜との間に配置された全ての光学異方性層を除いた状態で黒又は白の輝度を発揮するＯＮ電圧に対して、前記少なくとも一層の光学異方性層を挿入した状態で等しい正面輝度が得られるＯＮ電圧が１０％〜３５％低く、且つ該１０％〜３５％低い電圧で駆動され、配置された全ての光学異方性層を、その相対角度を維持したまま層の法線方向から見た場合に、合成された面内のリターデーションが５ｎｍ〜３５ｎｍであり、且つ該合成された屈折率楕円体の遅相軸が、前記液晶セルの配向方向を規定する上下基板の配向軸の交差角の２等分線に直交する方向となり、前記少なくとも一層の光学異方性層の面内の位相差及び厚さ方向位相差が、所望の関係を同時に満足する液晶表示装置である。【選択図】  図１
2006259211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光膜と、該一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された、少なくとも一層の光学異方性層とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶セルと前記一対の偏光膜との間に配置された全ての光学異方性層を除いた状態で黒又は白の輝度を発揮するＯＮ電圧に対して、前記少なくとも一層の光学異方性層を挿入した状態で等しい正面輝度が得られるＯＮ電圧が１０％〜３５％低く、且つ該１０％〜３５％低い電圧で駆動され、
前記液晶セルと前記一対の偏光膜との間に配置された全ての光学異方性層を、その相対角度を維持したまま層の法線方向から見た場合に、合成された面内のリターデーションが５ｎｍ〜３５ｎｍであり、且つ該合成された屈折率楕円体の遅相軸が、前記液晶セルの配向方向を規定する上下基板の配向軸の交差角の２等分線に直交する方向となり、前記少なくとも一層の光学異方性層の面内の位相差及び厚さ方向位相差が、関係式（１）〜（４）を同時に満足する液晶表示装置；
０．４８  ≦  Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  ０．５０      （１）
１．２６  ≦  Ｒｅ（６１０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  １．２７      （２）
０．８８  ≦  Ｒｔｈ（４５０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  ０．８９  （３）
１．０６  ≦  Ｒｔｈ（６１０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  １．０７  （４）
式中、Ｒｅ（λ）は波長（λ）における光学異方性層の面内の位相差であり、Ｒｔｈ（λ）は波長（λ）における光学異方性層の厚さ方向の位相差である。
【請求項２】
円盤状化合物を含有する組成物からなり、層中の前記円盤状化合物の分子の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であり、前記液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物分子の平均の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学異方性層を少なくとも一層有する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
円盤状化合物を含有する組成物からなり、層中の前記円盤状化合物の分子の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であり、前記液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物分子の平均の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学異方性層を、前記一対の偏光膜と前記液晶セルとの間にそれぞれ少なくとも一層有する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムであって、円盤状化合物を含有する組成物からなる光学異方性層及び透明支持体を有し、該光学異方性層中の円盤状化合物の分子の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であって、配置される液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学補償フィルム。
【請求項５】
請求項１中に記載の光学異方性層と、透明保護膜と、偏光膜とを有する楕円偏光板。
【請求項６】
透明保護膜と、偏光膜と、請求項４に記載の光学補償フィルムを少なくとも１枚とを有する楕円偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、及び該液晶表示装置に用いられる光学補償フィルム及び楕円偏光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般的には、液晶セル、偏光素子、光学補償フィルム（位相差板）及び駆動回路からなる。透過型液晶表示装置では、二枚の偏光素子を液晶セルの両側に配置し、一枚または二枚の光学補償フィルムを液晶セルと偏光素子との間に配置する。反射型液晶表示装置では、通常、反射板、液晶セル、一枚の光学補償フィルム、そして一枚の偏光素子の順に配置する。液晶セルは、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および棒状液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子の配向状態の違いで、透過型については、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ  Ｂｅｎｄ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  ）、反射型については、ＴＮ、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ−Ｈｏｓｔ）のような様々な表示モードが提案されている。
【０００３】
光学補償フィルムは、画像着色を解消し、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。光学補償フィルムとしては、延伸複屈折ポリマーフィルムをはじめとして、透明支持体上に円盤状化合物、又は液晶性分子から形成された光学異方性層を有する光学補償フィルムが一般に使用されている。光学補償フィルムの光学的性質は、液晶セルの光学的性質、具体的には上記のような表示モードの違いに応じて決定される。様々な表示モードに対応した種々の光学補償フィルムが提案されている。
【０００４】
ここで、ＴＮモードの液晶セル中における棒状液晶分子の電圧印加時の配向状態の一例について、棒状液晶分子の極角方向の傾きと液晶層の厚さ方向の位置との関係を図９に、棒状液晶分子の方位角方向の傾きと液晶層の厚さ方向の位置との関係を図１０に示した。図中の曲線は、液晶層への数十点の印加電圧に対応する。なお、図９でのθ極角方向とは、液晶層の層平面をｘｙ平面とした場合に、ｚ軸方向の傾きをいい、極角＝０°は液晶層平面に平行で、極角＝９０°は液晶層の法線方向に一致する。また、図１０でのφ方位角方向とは、層平面内の直交する軸の一方に対する傾きであり、例えば、液晶セルに向って右側、水平方向をｘ軸＋側とした場合の反時計回りのｘ軸と成す角を意味する。また、図９及び図１０は、液晶表示器用設計シミュレーションソフトウェアによるＴＮ液晶表示モードの一般的配向状態の一例である。
【０００５】
このようなＴＮモード液晶層液晶表示セルの視野角を拡大する光学補償フィルムとして、円盤状化合物をハイブリッド配向させた状態で固定化した補償フィルムが実用化されている（例えば、特許文献１）。この方法では、棒状液晶からなるネマチック液晶セルを、円盤状化合物によって補償しているため、斜めからの入射光に対しても補償が可能であり、表示視野角を格段に拡大することが可能である。この場合、図１１に示すように、棒状状分子５２がねじれネマチック配向したＴＮ液晶セル５１に対して、円盤状化合物５３からなる補償フィルム５４ａ、５４ｂを表示面側及びバックライト５５が配置された背面側に配置する。円盤状化合物が配向している方位角方向は、一般的に使用されているノーマリーホワイトモードのＴＮ液晶表示装置では、電圧印加された、黒表示を効果的に補償することによって、上下左右方向の黒透過率を小さくし、視野角を拡大するように設計されている。
【０００６】
視野角を拡大することは円盤状化合物によって達成されたが、表示下方向に発生する階調の反転現象は解消されなかった。これを説明するために図１２に、駆動状態におけるＴＮ液晶モードの液晶セルの液晶層５１断面におけるネマチック液晶５２のねじれ配向の模式図を示す。紙面に向って左側が表示下方向、右側が上方向を示す。Ａ、Ｂ及びＣの矢印は、観察者の観察方向の例を示す。Ｂ方向からの視点を矢印２の方向に移して行く時、リターデーションは減少し、その後、視点を矢印１の方向に動かして行く時、リターデーションは増加して行く。Ｃ方向から液晶層を観察した場合、リターデーションは最小となり、Ａ方向及びＢ方向からは、リターデーションが同じ値となる。従って、この２方向において透過率は同じとなり、Ｃ方向が最も透過率は低い傾向となる。この透過率の極角方向における最も低い角度が階調レベルによって異なる角度で発生するために、階調レベルの交差（透過率の反転現象）が発生してしまう。この現象は前述の円盤状化合物を用いた特許文献１による手段によっても解消されなかった。図１３は市販ＴＮ型液晶ＴＶにおいて、前述の円盤状化合物による視野角拡大のための光学補償フィルムを用いた場合である。正面の輝度レベルを７分割し、その上下方向の輝度変化をプロットすると下３３°付近でＬ１とＬ２が交差すること、階調が反転することが分かる。この階調反転が発生する方向を、ＴＮモード液晶表示ディスプレイにおいては目立ち難い方向である下方向に向けるのが通常の表示装置の設計となっている。
【０００７】
ＴＮモード液晶表示の表示特性を改良する方法として、光学補償フィルム側にもねじれ構造を導入した液晶性光学補償フィルムが提案されている（特許文献２）。ディスコティック液晶の円盤面とフィルム平面法線とが成す角度が、フィルムの厚さ方向に変化した状態、所謂ハイブリッド配向状態にねじれ構造を導入し固定化したものである。
【０００８】
【特許文献１】特許第２５８７３９８号公報
【特許文献２】特許第３４４５６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１及び特許文献２に示される方法によって、ＴＮ液晶表示の高いコントラスト維持できる視野角領域（コントラスト視野角）が拡大された。しかし、視野角方向によって色味が変化する現象（色味変動）と下方向に発生する階調反転現象を解決するに至っていなかった。今日、ＴＮモード液晶表示装置が、ノート型パソコン、モニター及びＴＶ等より広く使用されるようになるにつれて、この色味変動と下方向の階調反転を解決する必要に迫られている。このような状況に鑑み、本発明は、ＴＮ液晶モードの使用領域を更に拡大するために、色味変動と下方向の階調反転の改良を工業的に実現することになる。ここで、階調反転の指標として、前述のＬ１とＬ２の交差する角度を、階調反転角度として定義する。この階調反転角を基準に液晶表示装置を評価したところ、反転角は３７°以上を有することが望ましいことが判明した。また、色味変動としては、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図において、正面に対しての色度図上の変動（Δｕ’ｖ’）が０．１５以内であることが望まれることが解った。
【００１０】
本発明者は、図９に示す様に液晶層への印加電圧が低ければ、液晶分子はセル内であまり立ち上がらないため、図１２示すＣの方向は、非常に低い角度となり、階調反転が目立たないことに着目し、印加電圧を小さくした状態で表示装置として十分なコントラストを得る方法について鋭意検討を行った。その結果、印加電圧を低減した場合には、液晶セル中の液晶分子の配向方向を規定する上下基板の配向軸２等分線の方向の位相差（リターデーション）が増加することによって、正面コントラストの低下が生じていることが判明した。光学的に等価な屈折率楕円体を仮定した場合、その遅相軸の面内成分は表示面上下方向に形成されていることがわかった。さらにこの知見に基いて、鋭意検討した結果、この弊害は、光学的に等価な屈折率楕円体を、遅相軸を表示面左右方向に向けて、積層することによって解消し得ることを見出した。つまり、印加電圧の低減により発生するリターデーションと同じ大きさで、屈折率楕円体を仮定した場合には、その遅相軸が表示面左右方向となる構造を形成することによって弊害を解消することができる。しかし、この考えに基づいて、正面コントラストの低下を回避しつつ、階調反転を改良した場合、表示装置の視野角の方向による色味の変化が著しいことも同時に判明した。この色味の変化は表示装置としては、その表示品位を高く保つためには致命的な障害であり、解決することが強く望まれていた。
【００１１】
本発明は、下方向につくられる階調反転現象が軽減され、良好な色再現を実現するＴＮモード液晶表示装置を提供することを課題とする。また、本発明は、下方向につくられる階調反転現象の軽減に寄与するとともに、良好な色再現の達成にも寄与する光学補償フィルム及び楕円偏光板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
［１］  液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光膜と、該一対の偏光膜の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された、少なくとも一層の光学異方性層とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶セルと前記一対の偏光膜との間に配置された全ての光学異方性層を除いた状態で黒又は白の輝度を発揮するＯＮ電圧に対して、前記少なくとも一層の光学異方性層を挿入した状態で等しい正面輝度が得られるＯＮ電圧が１０％〜３５％低く、且つ該１０％〜３５％低い電圧で駆動され、
前記液晶セルと前記一対の偏光膜との間に配置された全ての光学異方性層を、その相対角度を維持したまま層の法線方向から見た場合に、合成された面内のリターデーションが５ｎｍ〜３５ｎｍであり、且つ該合成された屈折率楕円体の遅相軸が、前記液晶セルの配向方向を規定する上下基板の配向軸の交差角の２等分線に直交する方向となり、前記少なくとも一層の光学異方性層の面内の位相差及び厚さ方向の位相差が、関係式（１）〜（４）を同時に満足する液晶表示装置；
０．４８  ≦  Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  ０．５０      （１）
１．２６  ≦  Ｒｅ（６１０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  １．２７      （２）
０．８８  ≦  Ｒｔｈ（４５０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  ０．８９  （３）
１．０６  ≦  Ｒｔｈ（６１０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  １．０７  （４）
式中、Ｒｅ（λ）は波長（λ）における光学異方性層面内の位相差であり、Ｒｔｈ（λ）は波長（λ）における光学異方性層厚さ方向の位相差である。
［２］  円盤状化合物を含有する組成物からなり、層中の前記円盤状化合物の分子の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であり、前記液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物分子の平均の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学異方性層を少なくとも一層有する［１］の液晶表示装置。
［３］  円盤状化合物を含有する組成物からなり、層中の前記円盤状化合物の分子の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であり、前記液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物分子の平均の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学異方性層を、前記一対の偏光膜と前記液晶セルとの間にそれぞれ少なくとも一層有する［１］の液晶表示装置。
［４］  ［１］の液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムであって、円盤状化合物からなる光学異方性層及び透明支持体を有し、該光学異方性層中の円盤状化合物の平均傾斜角β値が３０°〜４５°であって、配置される液晶セル側から観察した場合に、その円盤状化合物の配向方向の、より近くに位置する偏光膜への投影が、その偏光膜吸収軸から時計回りに１°以上１０°以下回転している光学補償フィルム。
［５］  ［１］の光学異方性層と、透明保護膜と、偏光膜とを有する楕円偏光板。
［６］  透明保護膜と、偏光膜と、［４］の光学補償フィルムの少なくとも１枚とを有する楕円偏光板。
【００１３】
本明細書において、Ｒｅ（λ）、Ｒｔｈ（λ）は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。Ｒｅ（λ）は例えばエリプソメーター  Ｍ−１５０（日本分光（株）製）において波長λｎｍの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。Ｒｔｈ（λ）は前記Ｒｅ（λ）、面内の遅相軸（Ｍ−１５０により判断される）を傾斜軸（回転軸）としてフィルム法線方向に対して＋４０°傾斜した方向から波長λｎｍの光を入射させて測定したリターデーション、および面内の遅相軸を傾斜軸（回転軸）としてフィルム法線方向に対して−４０°傾斜した方向から波長λｎｍの光を入射させて測定したリターデーションの計３つの方向で測定したリターデーションを基にＭ−１５０が算出する。
Ｒｅ（λ）、Ｒｔｈ（λ）はエリプソメーターの他、例えば自動複屈折計（ＫＯＢＲＡ  ２１ＡＤＨ  王子計測機器（株）製）によっても測定される。面内の遅相軸を自動検出し、フィルムのＲｅ（λ）、Ｒｔｈ（λ）を５波長において計測し、所望の波長の値を波長分散の近似式を元に補間し、算出する。ここで平均屈折率の仮定値はポリマーハンドブック（ＪＯＨＮ  ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ,ＩＮＣ）、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計によって測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する：
セルロースアシレート（１．４８）、シクロオレフィンポリマー（１．５２）、ポリカーボネート（１．５９）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）、ポリスチレン（１．５９）である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、ＫＯＢＲＡ  ２１ＡＤＨはｎｘ、ｎｙ、ｎｚを算出する。
【００１４】
また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体を意味するものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、全体として所定の光学特性を示す光学異方性層を用い、且つ低い駆動電圧で駆動することにより、表示下方向に発生する階調反転現象を改善すると共に、正面から見る方向（視野角）を変化させた際に、同一表示物の色が一定といった表示装置としての基本的性能を維持している。
【発明の実施の形態】
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態であるＴＮ型液晶表示装置について、低駆動電圧化によって、ＯＮ状態であっても液晶層に生じる複屈折の遅相軸の面内成分と、液晶層のねじれ配向を制御する観察者側基板の対向面のラビング軸及びバックライト側基板面のラビング軸によるツイスト角との関係の一例を模式的に示した。
図１中、低駆動電圧化によって液晶層に生じる複屈折の遅相軸は白抜け矢印で示されていて、ねじれ角の中心軸方向、即ち、液晶層の配向方向を規定する上下基板のラビング軸の交差角の２等分線の方向（図１中では、表示上下方向）になる。この発生したＯＮ状態での複屈折は、正面コントラストの低下という弊害を招く。そこで本発明では、この弊害を解決するため、合成面内リターデーションを５〜３５ｎｍの範囲となる様に一層又は二層以上の光学異方性層を組み込んで、前記発生リターデーションを相殺する。光学異方性層によってつくられる屈折率楕円体の遅相軸を、図１中、黒塗り矢印で示される方向、即ち、液晶層の配向方向を規定する上下基板のラビング軸の交差角の２等分線の方向に垂直な方向（図１中では、表示左右方向）に向けて相殺する。これと同時に光学異方性層のＲｅ、Ｒｔｈの波長分散を下記（１）〜（４）とすることで、同時に発生する色味の変動を小さく抑え表示品位の低下を回避している。
０．４８  ≦  Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  ０．５０      （１）
１．２６  ≦  Ｒｅ（６１０）／Ｒｅ（５５０）  ≦  １．２７      （２）
０．８８  ≦  Ｒｔｈ（４５０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  ０．８９  （３）
１．０６  ≦  Ｒｔｈ（６１０）／Ｒｔｈ（５５０）  ≦  １．０７  （４）
式中、Ｒｅ（λ）は、波長（λ）における光学異方性層の面内の位相差を意味し、Ｒｔｈ（λ）は、波長（λ）における光学異方性層の厚さ方向の位相差を意味する。
なお、本明細書において、「光学異方性層」の用語は、その材料にかかわりなく、光学異方性を示すいずれの層に対しても用いる。例えば、液晶性分子の配向によって発現された光学異方性を示す層、延伸処理等によってポリマーを配向させることによって発現されたポリマー層等、いずれについても用いるものとする。
【００１７】
次に、図面を用いて、本発明の液晶表示装置の作用について、より詳細に説明する。
１）まず、液晶表示装置の駆動電圧を低下させることと、階調反転の改善効果との関係について説明する。
ＴＮ型液晶表示装置から光学補償フィルム、及び液晶セルを挟持する偏光膜を取除き液晶セルのみとし、その液晶セルの黒又は白の透過率を発揮するＯＮ電圧を徐々に低下させながら液晶セル面内のリターデーションを測定した結果を図２に示す。図２は、汎用偏光解析装置（ＯＰＴＩＰＲＯ  Ｈ３３  シンテクック（株）製）にて測定した一般的な液晶セルのΔｎｄ（Δｎ：液晶分子の屈折率差、ｄ：液晶セル間隙寸法）３６０ｎｍ、３９０ｎｍ、４１０ｎｍ、４６０ｎｍの場合の駆動電圧と、液晶セル面内に発生するリターデーションとの関係を示すグラフである。ＯＮ電圧の低下に伴いセル内の液晶分子は、通常よりも基板法線から倒れていく。そのため液晶セル面内のリターデーションはＯＮ電圧低下に従って増加していく。ここで、偏光膜と液晶セルとの間に、液晶セルに発生しているリターデーションと等量で、且つ屈折率楕円体を仮定すると、その遅相軸が直交する光学異方性層を挿入すると、液晶層に発生したリターデーションをキャンセルすることができ、ＯＮ電圧を低減しても、通常の輝度を得ることができる。ＯＮ電圧を低下させた状態では、図１２に示すＣ方向は、低い角度となり、階調反転は目立たない。
【００１８】
図３に、Δｎｄ＝４１０ｎｍの場合において、駆動電圧を低下させた場合に、液晶層に発生したリターデーション量、及びその駆動電圧におけるリターデーションをキャンセルした場合の下方向の階調反転角の関係を示す。駆動電圧を約３５％低減した状態において、液晶セルに発生するリターデーションは３３ｎｍに達する。この状態でのリターデーションをキャンセルした場合、下方向反転角は５１°となる。この結果は、予め測定によって求めた液晶層のリターデーションの半分のリターデーションを有するフィルムを作製し、液晶層と上下の偏光膜の間に２枚挿入して、階調反転角を求めたものである。用いた２枚の光学補償フィルムは、２枚積層することによって液晶層に発生した面内リターデーションと等量の面内リターデーションを合成するものであり、且つその合成された屈折率楕円体の遅相軸が、液晶層にＯＮ状態で発生した複屈折の遅相軸の面内成分と直交する様に配置して、階調反転角を求めたものである。
【００１９】
以上の様に、液晶セルへの印加電圧を３５％まで低減するとともに、これによって発生するリターデーション３５ｎｍをキャンセルすることによって、階調反転角としては、通常の３３°〜５１°まで拡大できる。駆動電圧１０％〜３５％の低減によって、液晶セルΔｎｄの違いを考慮しても液晶層に５ｎｍ〜３５ｎｍのリターデーションが発生し、これをキャンセルする、遅相軸が直交、且つ等量のリターデーションを光学異方性層に付与することで階調反転の改良が実現できることが確認された。
【００２０】
２）  上記した液晶セルの液晶層中に生成するリターデーションと、略等量のリターデーションは、円盤状化合物を含有する組成物から光学異方性層を形成し、前記円盤状化合物分子の平均の配向方向を、液晶表示装置を構成する上下２枚の偏光膜の吸収軸方向（又は透過軸）から僅かに回転させて、前記光学異方性層を配置することによって容易に発生させることができる。
円盤状化合物の分子を含有する光学異方性層を本発明のＴＮ型液晶表示装置に使用する場合は、例えばエリプソメーター（Ｍ−１５０  日本分光（株）製）等が出力する光学異方性層の平均傾斜角βの範囲を３０°〜４５°にすることが十分な正面コントラストを得るために好ましい。図５に自動複屈折測定器によるこのβ値と正面コントラストの関係を示す。したがって、駆動電圧を１０％〜３５％低減することによって液晶層に発生するリターデーションをキャンセルする場合においても、このような測定によるβ値の範囲として３０°〜４５°とすることが好ましい。
【００２１】
このβ値の上限と下限、３０°と４５°である光学異方性層を有する光学補償フィルムを実際に作製し、液晶表示装置に配設する上下２枚の相対角度にて測定した面内リターデーションと、偏光膜吸収軸と、円盤状化合物の配向方向とのなす角との関係を図４に示す。図４に示す結果から、リターデーション５〜３５ｎｍを発生させるには、β値の範囲３０°〜４５°の光学異方性層において１°以上１０°以下、偏光膜吸収軸から回転させるとよいことが理解できる。
【００２２】
偏光膜の吸収軸と光学異方性層の配向方向とのなす角度は、配設された際に、液晶層から見て時計回りに回転していることが望ましい。この様にして２枚の補償フィルムの相対角度を維持したまま、それらを液晶セルと上下２枚の偏光膜間に挿入し、駆動電圧を１０％〜３５％低下させることによって、液晶層に発生したリターデーションを打消すことができ、従来と変らぬ正面コントラストを発揮すると同時に階調反転の改良を実現することができる。
【００２３】
３）  上記した液晶層中に生成されるリターデーションと略等量のリターデーションを発生させるためには、前述の光学異方性層の配向方向を、近傍の偏光膜の吸収軸から回転させることによって実現することができる。液晶表示装置内に配置された際の相対角度を維持したまま光学異方性層を法線方向から見た場合に、液晶セルの配向軸を規定する上下基板の配向軸角の２等分線に直交する角度方向に遅相軸がつくられ、その１枚又は複数枚からなる合成リターデーションが５ｎｍ〜３５ｎｍとなるようにリターデーションの大きさを決定するとよい。
【００２４】
４）  次に視野角に対する色味の変化とその重要性について説明する。
図８は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)にて1976年定められたUCS色度図である。この色度図上で、従来の光学補償フィルム（例えば、富士写真フイルム（株）製）による広視野角偏光板（LPT-HL56-12,（株）サンリッツ製）を用いた、市販されている液晶表示装置の上下方向（表示法線から上８０°〜下８０°）の白色の変動は、白色（ｕ’＝０．２０、ｖ’＝０．４６）からｕ’及びｖ’ともに０．１程度の変動を生じていた。これに対して、液晶セルの駆動電圧を３０％低下させるとともに、円盤状化合物の分子の配向によって発現された光学異方性層を有する従来の光学補償フィルムを用いて下方向階調反転の改良を試みた場合は、特にｖ’の変動が激しくΔｖ’＝０．３４にも及んでいた。駆動電圧の低減による下階調反転の改善をはかる場合には、視野角に対する色味変化が大きくなる傾向にあった。
【００２５】
駆動電圧低減による下方向階調反転をはかる場合には、以上の如く色味変動が大きくなる傾向にあるが、光学異方性層の面内のリターデーションＲｅと厚さ方向のリターデーションＲｔｈの波長分散が、本発明の範囲（式（１）〜（４））にある場合には、色味変動が小さく抑えられ、表示装置としての品位を低下させない。階調反転の改良と色味変動の低減の両立が可能となる。
【００２６】
なお、光学補償フィルムは偏光膜と共に使用するものであるから、予め、透明保護膜及び偏光膜と積層し楕円偏光板としておくと、使用する上で効率的であり、有益である。
【００２７】
図６は、本発明を透過型液晶表示装置に適用した一実施形態である。図６の液晶表示装置は、一対の基板５ａ及び５ｂと、それに挟持される液晶層６とからなる液晶セルを中心として、バックライト（ＢＬ）側及び表示面側に、表面に透明保護膜１ａ及び１ｂをそれぞれ有する偏光膜２ａ及び２ｂがそれぞれ配置されている。偏光膜２ａ及び２ｂと液晶セルとの間には、円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層４ａ及び４ｂと、透明支持体３ａ及び３ｂとをそれぞれ有する光学補償フィルムがそれぞれ一枚ずつ、合計で２枚配置されている。光学異方性層４ａ及び４ｂのそれぞれにおいて、円盤状化合物の分子は、平均傾斜角３０°〜４５°で配向し、光学異方性層４ａ及び４ｂの全体として５〜３５ｎｍの面内リターデーションを示す。なお、透明支持体３ａ及び３ｂも光学異方性を示す場合は、透明支持体３ａ及び３ｂも含めた全体としての面内リターデーションを５〜３５ｎｍとする。さらに該複屈折の遅相軸面内成分は、基板５ａ及び５ｂの対向面にそれぞれ形成されたラビング軸の交差角の２等分線に直交する方向になっていて、低駆動電圧化に伴って、ＯＮ状態で液晶層６中に生じる複屈折の遅相軸面内成分と直交している。
【００２８】
通常、円盤状化合物の配向によって発現された光学異方性を有する光学異方性層は、ラビング処理されたアルコール系配向膜の表面に円盤状化合物を含有する組成物を適用して、円盤状分子を所望の方向に配向させ、その配向状態に固定することで作製することができる。本実施の形態では、光学異方性層４ａ及び４ｂを形成する際に用いる配向膜のラビング軸を調整することで、合成リターデーションの遅相軸を、前記した所望の方向にすることができる。図７に、光学異方性層４ａ及び４ｂの形成時に利用する配向膜のラビング軸と、バックライト側液晶層の基板５ａ及び観察者側液晶層の基板５ｂのそれぞれの対向面のラビング軸との関係の一例を模式的に示した。従来の液晶表示装置用光学補償フィルムでは、円盤状化合物からなる光学異方性層のための配向膜の配向方向は、駆動される液晶のラビング軸方向と略同一方向であり、例えば、図１１に示す様に配置されていた。本実施形態では、図７に示す様に、偏光膜の吸収軸とは一致させず、該吸収軸より内側に１°以上１０°以下にずらすのが好ましい。例えば、上下一対の偏光膜が９０°、即ち、基板２ａと２ｂの吸収軸が９０°で交差する場合は、光学異方性層４ａ及び４ｂの形成のために用いる配向膜のそれぞれのラビング軸がそれぞれ内側に１°〜１０°ずれされるのが好ましく、光学異方性層４ａ及び４ｂの形成のために用いる配向膜のラビング軸の交差角は、８８〜７０°程度であるのが好ましい。円盤状化合物の場合、その化合物の円盤面内に遅相軸を有するために、このようにラビング軸を内側にずらすことによって、上下２つの光学異方性層４ａ及び４ｂによって合成された複屈折の遅相軸面内成分は、表示装置での左右方向につくられる。遅相軸の方向、生成されるリターデーションの大きさは、前述のエリプソメーターによって求めることができる。
【００２９】
駆動電圧を低減することによって生じる色味変動に対しては、従来の波長分散に対して前述の（１）〜（４）式を同時に満たすことで、顕著な色味変動を抑え、表示品位の低下を改善することができる。
【００３０】
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムの材料及び作製方法等について、詳細に説明する。本発明の液晶表示装置に用いられる光学補償フィルムの例には、延伸高分子フィルム等からなる透明支持体と、円盤状化合物の配向によって発現した光学異方性を有する光学異方性層とを有する態様が含まれる。
［支持体］
本発明の光学補償フィルムを構成する支持体は、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。その材料については特に制限はなく、ガラス板及びポリマーフィルム等を用いることができる。中でも、ポリマーフィルムが好ましい。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル（例、セルロースのモノ、ジ及びトリアシレート体）、ノルボルネン系ポリマーおよびポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー（ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックスいずれも商品名））を用いてもよい。又、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現し易いポリマーであっても、ＷＯ００／２６７０５号明細書に記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御すれば、透明支持体として利用することができる。
【００３１】
中でもセルロースエステルが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が６以下の脂肪酸を意味する。特に、炭素原子数が２〜４のセルロースアシレートが好ましい。セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
セルロースアセテートの粘度平均重合度（ＤＰ）は、２５０以上であることが好ましく、２９０以上であることがさらに好ましい。又、セルロースアセテートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるＭｗ／Ｍｎ（Ｍｗは質量平均分子量、Ｍｎは数平均分子量）の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なＭｗ／Ｍｎの値としては、１．０〜１．７であることが好ましく、１．０〜１．６５であることがさらに好ましい。
【００３２】
また、酢化度が５５．０〜６２．５％であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。酢化度は、５７．０〜６２．０％であることがさらに好ましい。酢化度とは、セルロース単位質量当た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法）におけるアセチル化度の測定および計算によって求められる。
【００３３】
通常、セルロースアセテートは、セルロースの２位、３位、６位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、６位の置換度が小さくなる傾向がある。前記透明支持体に用いるセルロースアセテートは、セルロースの６位置換度が、２位、３位に比べて同程度または多い方が好ましい。２位、３位、６位の置換度の合計に対する６位の置換度の割合は、３０〜４０％であることが好ましく、３１〜４０％であることがさらに好ましく、３２〜４０％であることが最も好ましい。６位の置換度は、０．８８以上であることが好ましい。
これらの具体的なアシル基、及びセルロースアシレートの合成方法は，発明協会公開技報（公技番号２００１−１７４５、２００１年３月１５日発行  発明協会）の９ページに詳細に記載されている。
【００３４】
更には、前記透明支持体として用いるセルロースアセテートフィルムの吸湿膨張係数は、３０×１０-5／％ＲＨ以下であるのが好ましい。吸湿膨張係数は、１５×１０-5／％ＲＨ以下とすることが好ましく、１０×１０-5／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、１．０×１０-5／％ＲＨ以上の値である。吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料長の変化量を示す。
この吸湿膨張係数を調節することで、光学補償フィルムの光学補償機能を維持したまま、額縁状の透過率上昇（歪みによる光漏れ）を防止することができる。
吸湿膨張係数の測定方法について以下に示す。作製したポリマーフィルムから幅５ｍｍ。長さ２０ｍｍの試料を切り出し、片方の端を固定して２５℃、２０％ＲＨ（Ｒ0）の雰囲気下にぶら下げた。他方の端に０．５ｇの重りをぶら下げて、１０分間放置し長さ（Ｌ0）を測定した。次に、温度は２５℃のまま、湿度を８０％ＲＨ（Ｒ1）にして、長さ（Ｌ1）を測定した。吸湿膨張係数は下式により算出することができる。測定は同一試料につき１０サンプル行い、平均値を採用する。
吸湿膨張係数［／％ＲＨ］＝｛（Ｌ1−Ｌ0）／Ｌ0｝／（Ｒ1−Ｒ0）
【００３５】
ポリマーフィルムの吸湿による寸度変化を小さくするには、疎水基を有する化合物又は微粒子等を添加することが好ましい。疎水基を有する化合物としては、分子中に脂肪族基や芳香族基のような疎水基を有する可塑剤や劣化防止剤から選択するのが好ましい。これらの化合物の添加量は、調整する溶液（ドープ）に対して０．０１〜１０質量％の範囲にあることが好ましい。又、ポリマーフィルム中の自由体積を小さくすればよく、具体的には、後述のソルベントキャスト方法による成膜時の残留溶剤量が少ない方が自由堆積が小さくなる。セルロースアセテートフィルムに対する残留溶剤量が、０．０１〜１．００質量％の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。
【００３６】
ポリマーフィルムに種々の目的に応じて添加する添加剤（例えば、波長分散調整剤、紫外線防止剤、剥離剤、帯電防止剤、劣化防止剤、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、赤外吸収剤等）は、固体でもよく油状物でもよい。また、フィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。これらの詳細は、上記の公技番号  ２００１−１７４５号技法の１６頁〜２２頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。各素材の添加量は、その機能が発現する限りにおいて特に限定されないが、ポリマーフィルム全組成物中、０．００１〜２５質量％であるのが好ましい。
【００３７】
［ポリマーフィルムの製造方法］
ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法によりを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、ポリマー材料を有機溶媒に溶解した溶液（ドープ）を用いてフィルムを製造する。前記ソルベントキャスト法では、ドープをドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が１８〜３５％となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。
ドープは、表面温度が１０℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。流延してから２秒以上風に当てて乾燥することが好ましい。得られたフィルムをドラムまたはバンドから剥ぎ取り、さらに１００〜１６０℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させることもできる。以上の方法は、特公平５−１７８４４号公報に記載がある。この方法によると、流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することができる。この方法を実施するためには、流延時のドラムまたはバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。
【００３８】
流延工程では１種類のセルロースアシレート溶液を単層流延してもよいし、２種類以上のセルロースアシレート溶液を同時及び又は逐次共流延してもよい。
上記のような二層以上の複数のセルロースアシレート溶液を共流延する方法としては、例えば、支持体の進行方向に間隔を置いて設けた複数の流延口からセルロースアシレートを含む溶液をそれぞれ流延させて積層させる方法（例えば、特開平１１−１９８２８５号公報記載の方法）、２つの流延口からセルロースアシレート溶液を流延する方法（特開平６−１３４９３３号公報記載の方法）、高粘度セルロースアシレート溶液の流れを低粘度のセルロースアシレート溶液で包み込み、その高、低粘度のセルロースアシレート溶液を同時に押出す方法（特開昭５６−１６２６１７号公報記載の方法）等が挙げられる。本発明ではこれらに限定されるものではない。
これらのソルベントキャスト方法の製造工程については、前記の公技番号  ２００１−１７４５の２２頁〜３０頁に詳細に記載され、溶解、流延（共流延を含む）、金属支持体、乾燥、剥離、延伸などに分類される。
【００３９】
前記支持体として用いるフィルムの厚さは、１５〜１２０μｍであるのが好ましく、３０〜８０μｍであるのがより好ましい。
【００４０】
［ポリマーフィルムの表面処理］
ポリマーフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。表面処理には、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理および紫外線照射処理が含まれる。これらについては、詳細が前記の公技番号  ２００１−１７４５の３０頁〜３２頁に詳細に記載されている。これらの中でも特に好ましくは、アルカリ鹸化処理でありセルロースアシレートフィルムの表面処理としては極めて有効である。
【００４１】
アルカリ鹸化処理は、鹸化液中に浸漬、鹸化液を塗布する等何れでもよいが、塗布方法が好ましい。塗布方法としては、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、バーコーティング法及びＥ型塗布法を挙げることができる。アルカリ鹸化処理液は、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられ、水酸化イオンの規定濃度は、０．１〜３．０Ｎの範囲にあることが好ましい。更に、アルカリ処理液として、フィルムに対する濡れ性が良好な溶媒（例、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、メタノール、エタノール等）、界面活性剤、湿潤剤（例えば、ジオール類、グリセリン等）を含有することで、鹸化液の透明支持体に対する濡れ性、鹸化液の経時安定性等が良好となる。具体的には、例えば、特開２００２−８２２２６号公報、ＷＯ０２／４６８０９号公報に内容の記載が挙げられる。
【００４２】
表面処理の代わりに、表面処理に加えて下塗り層（特開平７−３３３４３３号公報記載）、或は疎水性基と親水性基との両方を含有するゼラチン等の樹脂層を一層のみ塗布する単層法第１層として高分子フィルムによく密着する層（以下、下塗第１層と略す）を設け、その上に第２層として配向膜とよく密着するゼラチン等の親水性の樹脂層（以下、下塗第２層と略す）を塗布する所謂重層法（例えば、特開平１１−２４８９４０号公報記載）の内容が挙げられる。
【００４３】
［光学異方性層］
本発明に用いる光学補償フィルムは、円盤状化合物から形成された光学異方性層を有するのが好ましい。以下、光学異方性層の好ましい態様について詳細を記述する。
光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するように設計することが好ましい。黒表示における液晶セル中の液晶化合物の配向状態は、液晶表示装置のモードにより異なる。この液晶セル中の液晶化合物の配向状態と補償フィルムの配向の関係に関しては、ＩＤＷ’００、ＦＭＣ７−２、Ｐ４１１〜４１４に記載されている。
【００４４】
前記光学異方性層において、円盤状化合物はハイブリッド配向しているので、円盤状化合物の長軸（円盤面の長径）の層平面に対する傾斜角度の平均は、光学異方性層の深さ方向、透明支持体界面からの距離の増加と共に増加または減少している。傾斜角度の平均は、距離の増加と共に増加することが好ましい。さらに、傾斜角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。本発明では、傾斜角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していればよい。さらに、傾斜角度は連続的に変化することが好ましい。また、光学異方性層のリターデーションを、低駆動電圧化にともなって液晶層に生じるリターデーションをキャンセルするのに利用する本発明の場合は、円盤状化合物の配向の傾斜角βは、上記した様に、３０〜４５°に調整するのが好ましい。
【００４５】
前記光学異方性層は、液晶性円盤状化合物を含有する組成物を透明支持体表面に適用して、必要であれば加熱等して、形成することができる。液晶性円盤状化合物を、上記した所望の配向状態にするためには、配向膜や、カイラル剤、界面活性剤、ポリマー等の液晶性分子の配向を制御する材料を用いるのが好ましい。例えば、配向膜を用いると、配向膜界面における液晶性円盤状化合物の長軸の配向方向を、配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、所望の方向に調整することができる。また、表面側（空気側）の円盤状化合物の長軸（円盤面）方向は、一般に円盤状化合物あるいは円盤状化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。その他、光学異方性層形成用の組成物中には、液晶性円盤状化合物を固定するのに利用される重合性モノマー及び開始剤等を含有させてもよい。
【００４６】
［円盤状化合物］
本発明に使用可能な円盤状（ディスコティック）化合物の例には、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、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．１２２巻、１４１頁（１９８５年）、Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｌｅｔｔ，Ａ，７８巻、８２頁（１９９０）に記載されているトルキセン誘導体、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が含まれる。
【００４７】
円盤状化合物の例には、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状化合物の好ましい例は、特開平８−５０２０６号公報に記載されている。円盤状化合物は、その分子構造毎に特有のＲｅ、Ｒｔｈの波長分散を有する。それら特有の分子構造を元に、その分子の側鎖を置換するなどして、本発明の（１）〜（４）に示す波長分散の範囲となる分子をつくることが可能である。
【００４８】
［光学異方性層の添加剤］
光学異方性層形成用の組成物中には、上記の円盤状化合物の他、カイラル剤をはじめ、種々の添加剤を含有させることができる。添加剤の例には、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等が含まれる。これらの添加剤は、塗工膜の均一性、膜の強度、又は円盤状化合物の配向性等を向上させるのに寄与する。界面活性剤としては、例えば以下の含フッ素界面活性剤が挙げられる。
【００４９】
【化１】
2006259211.tif 000003
【００５０】
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性又はカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開２００２−２９６４２３号公報明細書中の段落番号［００１８］〜［００２０］記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状化合物に対して一般に１〜５０質量％の範囲にあり、５〜３０質量％の範囲にあることが好ましい。
【００５１】
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開２００１−３３０７２５号公報明細書中の段落番号［００２８］〜［００５６］記載の化合物が挙げられる。
【００５２】
円盤状化合物とともに使用するポリマーは、円盤状化合物の傾斜角に変化を与えられることが好ましい。
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開２０００−１５５２１６号公報明細書中の段落番号［０１７８］記載のものが挙げられる。液晶性円盤状化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性円盤状化合物に対して０．１〜１０質量％の範囲にあることが好ましく、０．１〜８質量％の範囲にあることがより好ましい。
【００５３】
［光学異方性層の形成］
光学異方性層は、液晶性円盤状化合物、及び必要に応じて添加剤等を含む塗布液を、配向膜の表面に塗布することで形成できる。
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、テトラクロロエタン）、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。アルキルハライドおよ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、ワイヤーバーコーティング法、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。
【００５４】
［円盤状化合物の固定］
液晶性円盤状化合物を、配向状態を維持して固定することができる。固定化は、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）、アクリジンおよ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）およ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。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％の範囲にあることが好ましく、０．５〜５質量％の範囲にあることがさらに好ましい。
液晶性円盤状化合物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の範囲にあることが好ましく、２０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲にあることがより好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。
【００５５】
［配向膜］
配向膜は、円盤状化合物の配向方向を規定する機能を有する。液晶性円盤状化合物を、上記配向状態とするためには、配向膜を用いることが好ましいが、液晶性円盤状化合物を配向後に、その配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを透明支持体上に転写して、本発明の光学補償フィルムを作製することも可能である。
【００５６】
配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル）の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
【００５７】
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。本発明では、液晶性分子を配向させる機能に加えて、架橋性官能基（例、二重結合）を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。
配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができし、これらの組み合わせを複数使用することができる。
ポリマーの例には、例えば特開平８−３３８９１３号公報明細書中段落番号［００２２］記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー（例、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール）が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを２種類併用することが特に好ましい。
【００５８】
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。
液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類およ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としては、共重合変性、連鎖移動変性また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号公報明細書中の段落番号［００２２］〜［０１４５］、同２００２−６２４２６号公報明細書中の段落番号［００１８］〜［００２２］に記載のもの等が挙げられる。
【００５９】
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、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導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる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、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償フィルム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号公報明細書中段落番号［００８０］〜［０１００］記載のもの等が挙げられる。
【００６０】
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、イソオキサゾールおよ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号公報明細書中の段落番号［００２３］〜［０２４］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。
【００６１】
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、或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。が発生することがある。
【００６２】
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む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良い。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、更には光学異方性層の層表面の欠陥が著しく減少する。
【００６３】
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また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。
【００６４】
配向膜は、透明支持体表面、又は所望により透明支持体の上に下塗層を設けた場合は、下塗り層表面に形成することができる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより作製してもよい。
前記ラビング処理は、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。一般的には、長さおよ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。なお、光学異方性層のリターデーションを低駆動電圧化にともなって液晶層に生じるリターデーションのキャンセルに利用する場合は、上記した様に、ラビング軸の方向を、近傍に配置する偏光膜の吸収軸または透過軸との関係で決定する。
【００６５】
次に、配向膜を機能させて、配向膜の上に設けられる光学異方性層の液晶性円盤状化合物を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させてもよいし、又は架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させてもよい。
配向膜の膜厚は、０．１〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００６６】
［楕円偏光板］
光学補償フィルムは、液晶セルを補償するために用いられる際は、偏光膜と液晶層との間に挿入、積層、光学密着させて使用するものであるから、事前に偏光膜と本発明の光学補償フィルムとを接着・貼合した楕円偏光板としておくとより有用である。光学補償フィルムは、偏光板と貼り合せてもよいし、偏光膜の保護フィルムとして使用することもできる。偏光膜の保護フィルムとして使用すると、液晶表示装置の薄層化に寄与する。
また、前記光学異方性層を、偏光膜の表面に直接形成することも可能である。具体的には、上記のような光学異方性層用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより光学異方性層を形成する。その結果、偏光膜と光学異方性層との間にポリマーフィルムを使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力（歪み×断面積×弾性率）が小さい薄い偏光板が作製される。本発明に従う偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示する。
【００６７】
［偏光膜］
本発明に使用可能な偏光膜は、Ｏｐｔｉｖａ  Ｉｎｃ．に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素または二色性色素からなる偏光膜が好ましい。偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
市販の偏光膜は、ポリマー表面から４μｍ程度（両側合わせて８μｍ程度）にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、１０μｍ以上の厚みの偏光膜を用いるのが好ましい。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
上記のように、バインダー厚みの下限は、１０μｍであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板（約３０μｍ）以下であることが好ましく、２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。２０μｍ以下であると、光漏れ現象は、１７インチの液晶表示装置で観察されなくなる。
【００６８】
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはｐＨ変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行なうことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なっても良い。
【００６９】
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平８−３３８９１３号、同９−１５２５０９号および同９−３１６１２７号の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
【００７０】
バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、０．１〜２０質量％が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。
偏光膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に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。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。
架橋剤については、米国再発行特許２３２９７号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物（例、ホウ酸、硼砂）も、架橋剤として用いることができる。
【００７１】
二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基（例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル）を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、発明協会公開技法、公技番号２００１−１７４５号、５８頁（発行日２００１年３月１５日）に記載の化合物が挙げられる。
【００７２】
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長５５０ｎｍの光において、３０〜５０％の範囲にあることが好ましく、３５〜５０％の範囲にあることがさらに好ましく、４０〜５０％の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長５５０ｎｍの光において、９０〜１００％の範囲にあることが好ましく、９５〜１００％の範囲にあることがさらに好ましく、９９〜１００％の範囲にあることが最も好ましい。
【００７３】
［楕円偏光板の製造］
偏光膜は、歩留まりの観点から、バインダーを偏光膜の長手方向（ＭＤ方向）に対して、１０〜８０度傾斜して延伸するか（延伸法）、もしくはラビングした（ラビング法）後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。傾斜角度は、ＬＣＤを構成する液晶セルの両側に貼り合わされる２枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦または横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。通常の傾斜角度は４５゜である。しかし、最近は、透過型、反射型および半透過型ＬＣＤにおいて必ずしも４５゜でない装置が開発されており、延伸方向はＬＣＤの設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
【００７４】
延伸法の場合、延伸倍率は２．５〜３０．０倍が好ましく、３．０〜１０．０倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、２．５〜５．０倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、３．０〜１０．０倍が好ましい。延伸工程は、斜め延伸を含め数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。斜め延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸（幅方向の収縮を防止する程度）を行ってもよい。延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程で行うことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。二軸延伸では、左右異なる速度によって延伸されるため、延伸前のバインダーフィルムの厚みが左右で異なるようにする必要がある。流延製膜では、ダイにテーパーを付けることにより、バインダー溶液の流量に左右の差をつけることができる。
【００７５】
ラビング法では、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く採用されているラビング処理方法を応用することができる。すなわち、膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより配向を得る。一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布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。ロール自身の真円度、円筒度、振れ（偏芯）がいずれも３０μｍ以下であるラビングロールを用いて実施することが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、０．１〜９０゜が好ましい。ただし、特開平８−１６０４３０号公報に記載されているように、３６０゜以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。長尺フィルムをラビング処理する場合は、フィルムを搬送装置により一定張力の状態で１〜１００ｍ／ｍｉｎの速度で搬送することが好ましい。ラビングロールは、任意のラビング角度設定のためフィルム進行方向に対し水平方向に回転自在とされることが好ましい。０〜６０゜の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、４０〜５０゜が好ましい。４５゜が特に好ましい。
【００７６】
次に、偏光膜の表面に、本発明の光学補償フィルムを貼り合せる。偏光膜に貼り合せる面は、透明支持体の裏面（光学異方性層が形成されていない側の面）であるのが好ましい。貼り合わせ時には、接着剤を用いることができる。接着剤として、ポリビニルアルコール系樹脂（アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む）やホウ素化合物水溶液を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。偏光膜及び／又は光学補償フィルムの貼り合せ面に、前記接着剤を塗布して接着剤層を形成し、双方を重ねて、所望により加熱もしくは加圧して、貼り合せることができる。前記接着剤層の厚みは、乾燥後に０．０１〜１０μｍの範囲にあることが好ましく、０．０５〜５μｍの範囲にあることが特に好ましい。
【００７７】
偏光膜の一方の表面に前記光学補償フィルムを貼り合わせ、他方の表面には、他のポリマーフィルム等を貼り合わせてもよい。該ポリマーフィルムは、偏光膜の保護フィルムとして機能し得る特性を有しているのが好ましい。また、該ポリマーフィルムは、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることができる。
【００７８】
［液晶表示装置］
本発明の液晶表示装置は、液晶がねじれ配向している液晶セル、例えば、ＴＮモードの液晶表示装置であるのが好ましい。
上記で説明した図６は、透過型液晶表示装置の基本的な構成例についての模式図である。再び図６を用いて、本発明の一実施形態である透過型液晶表示装置の基本的な構成例について説明する。
図６に示す透過型液晶表示装置は、バックライト（ＢＬ）側から順に、透明保護膜（１ａ）、偏光膜（２ａ）、透明支持体（３ａ）、光学異方性層（４ａ）、液晶セルの下基板（５ａ）、棒状液晶層（６）、液晶セルの上基板（５ｂ）、光学異方性層（４ｂ）、透明支持体（３ｂ）、偏光膜（２ｂ）、そして透明保護膜（１ｂ）からなる。透明支持体および光学異方性層（３ａ、４ａおよび４ｂ、３ｂ）が本発明の光学補償フィルムを構成する。そして、透明保護膜、偏光膜、透明支持体および光学異方性層（１ａ〜４ａおよび４ｂ〜１ｂ）が本発明の楕円偏光板を構成する。
【００７９】
ＴＮモードの液晶セルは、カラーＴＦＴ液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
【００８０】
本実施例では正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いた例で説明する。
上下基板６ａ、６ｂ間に誘電異方性が正で、屈折率異方性Δｎ＝０．０８５４（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）、誘電率異方性Δε＝＋８．５程度の液晶を封入する。液晶層の厚さｄ（μｍ）と屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄは、０．２〜０．５μｍとするのが好ましい。液晶層の配向制御は、上下基板６ａ、６ｂの内面に形成された配向膜の表面性状及びラビング軸により制御することができる。液晶分子の配向方向を示すダイレクタ、いわゆるチルト角は、約３°とするのが好ましい。ラビング方向は上下基板６ａ及び６ｂで互いに直交する方向に施し、その強さとラビング回数などでチルト角の大きさが制御できる。配向膜はポリイミド膜を塗布後、焼成して形成するのが好ましい。液晶層のツイスト角の大きさは、上下基板のラビング方向の交差角と液晶材料に添加するカイラル剤により決定される。例えば、ツイスト角が９０°になるようにするためには、ピッチ６０μｍ程度のカイラル剤を添加するのが好ましい。液晶層の厚さｄは、例えば５μｍ程度としてもよい。用いる液晶材料ＬＣは、ネマチック液晶であれば、特に限定されない。誘電率異方性Δεは、その値が大きいほうが駆動電圧が低減できる。屈折率異方性Δｎは、小さいほうが液晶層の厚み（ギャップ）を厚くでき、ギャップばらつきを少なくすることができる。また、Δｎが大きい方がセルギャップを小さくでき、高速応答が可能となる。また液晶層のツイスト角（ねじれ角）は、一般に光源側から表示観察側に向けて観察側から見て時計回りにねじらせ、９０°近傍（８５°から９５°）が最適値となる。これら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。
【００８１】
上側偏光膜２ｂの偏光軸と下側偏光膜２ａの偏光軸は概略直交に積層し、さらに液晶セルの上側偏光膜２ｂの偏光軸と上側基板６ｂのラビング方向は概略直交に、下偏光膜２ａの偏光軸と下基板６ａのラビング方向はそれぞれ概略直交になるように積層する。上基板６ｂ及び下基板６ａそれぞれの配向膜の内側には透明電極（図示せず）が形成されるが、電極に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶セル中の液晶分子は基板面に対して略平行に配向し、その結果液晶パネルを通過する光の偏光状態は液晶分子のねじれ構造に沿って伝播し、偏光面が９０°回転して出射する。即ち、液晶表示装置では非駆動状態において白表示を実現する。これに対し、駆動状態では液晶分子は基板面に対してある角度をなす方向に配向しており、下側偏光膜２ａを通過した光は、偏光状態を維持したまま液晶層７を通過し、偏光膜２ｂによって遮断される。換言すると、駆動状態において黒表示が得られる。この液晶表示装置は、本発明の光学補償フィルムを備えているので、観察方向に依存して生じる階調反転現象が軽減され、且つ視野角が改善されている。
なお、これらの最適値は透過モードの値であり、反射モードでは液晶セル内の光路が２倍になることから、最適Δｎｄの値は上記の１／２程度の値になる。また、ツイスト角は３０°〜７０°が最適値となる。
本発明の液晶表示装置は、図６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。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配置することができる。本発明の液晶表示装置は、透過と反射のモードの両立をはかるため，表示装置の１画素の中で反射部と透過部を設けた半透過型であってもよい。
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端子または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、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】
【００８２】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例に制限されるものではない。
【００８３】
［実施例１］
トリアセチルセルロースフィルム：フジタックＴＤ−８０Ｕを透明支持体として用意し、下記内容のアルカリ溶液を用いてＷＯ０２／４６８０９号公報明細書実施例１記載のケン化処理と同様にして表面鹸化処理した。フィルム表面の水との接触角は３２度、表面エネルギーは６１ｍＮ／ｍであった。これを透明支持体（ＴＫ−１）とした。
アルカリ溶液の組成：
水酸化カリウム                              ５．６質量部
イソプロピルアルコール                    ６５．５質量部
エチレングリコール                            １２質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体                １．０質量部
（メガファックＦ７８０  大日本インキ（株）製）
水                                        １１．４質量部
【００８４】
＜配向膜の形成＞
上記フジタック上に、下記の組成の塗布液を＃１６のワイヤーバーコーターで２８ｍｌ／ｍ2の塗布量で塗布を行なった後、６０℃の温風で６０秒、さらに９０℃の温風で１５０秒乾燥した。透明支持体の遅相軸から時計回りに４°回転した方向にラビング処理を実施し、配向膜とした。
＜配向膜塗布液組成＞
下記構造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（架橋剤）                            ０．５質量部
【００８５】
【化２】
2006259211.tif 000004
【００８６】
＜光学異方性層の形成＞
液晶性円盤状化合物（Ａ）９０質量部、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）１０質量部、メラミンホルムアルデヒド／アクリル酸コポリマー（アルドリッチ試薬）０．６質量部、光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）３．０質量部および光増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）１．０質量部をメチルエチルケトンに溶解して、固形分濃度が３８質量％の溶液を調製して塗布液とした。
【００８７】
【化３】
2006259211.tif 000005
【００８８】
この塗布液を配向膜上に、＃５．４のワイヤーバーで連続的に塗布し、１３０℃の状態で２分間加熱し、液晶性円盤状化合物の分子を配向させた。
【００８９】
次に、１００℃で１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、１分間ＵＶ照射し、液晶性円盤状化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層付き光学補償フィルム（ＫＨ−１）を作製した。形成された光学異方性層の厚みは２．６μｍであった。この光学異方性層のみを透明支持体から剥離し、エリプソメーター（Ｍ−１５０  日本分光（株）製）にてβ値を出力させたところ、３８．５°であった。
【００９０】
（偏光膜の作製）
平均重合度４０００、鹸化度９９．８ｍｏｌ％のＰＶＡを水に溶解し、４．０％の水溶液を得た。この溶液をテーパーのついたダイを用いてバンド流延して乾燥し、延伸前の幅が１１０ｍｍで厚みは左端が１２０μｍ、右端が１３５μｍになるように製膜した。
このフィルムをバンドから剥ぎ取り、ドライ状態で４５度方向に斜め延伸して、そのままよう素０．５ｇ／Ｌ、よう化カリウム５０ｇ／Ｌの水溶液中に３０℃で１分間浸漬し、次いでホウ酸１００ｇ／Ｌ、よう化カリウム６０ｇ／Ｌの水溶液中に７０℃で５分間浸漬し、さらに水洗槽で２０℃で１０秒間水洗した後、８０℃で５分間乾燥して、よう素系偏光膜（ＨＦ−１）を得た。偏光膜は、幅６６０ｍｍ、厚みは左右とも２０μｍであった。
【００９１】
（偏光板の作製）
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、ＫＨ−１（光学補償フィルム）を透明支持体（ＴＫ−１）面で偏光膜（ＨＦ−１）の片側に貼り付けた。再度、別のトリアセチルセルロースフィルム：フジタックＴＤ−８０Ｕに、ＷＯ０２／４６８０９号公報明細書の実施例１で行ったケン化処理と同様にして、表面鹸化処理を行い、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。
偏光膜の吸収軸と透明支持体（ＴＫ−１）の遅相軸とは平行になるように配置した。上記トリアセチルセルロースフィルムの遅相軸とも、平行になるように配置した。このようにして偏光膜の吸収軸に対して円盤状化合物分子の平均の配向方向が４°時計回りに回転した偏光板（ＨＢ−１）を作製した。（ＨＢ−１）２枚のみを液晶表示装置に挿入する場合と同様に、直交配置すると上下２層の円盤状化合物は８２°の相対角を有することになる。これによって円盤状化合物層が有する面内の位相差（リターデーション）はキャンセルし合わない。２層の円盤状化合物層の法線方向から見た場合、屈折率楕円体を仮定するとのその遅相軸が鈍角の方向に形成される。表示装置に配置する場合、その屈折率楕円体の遅相軸が表示面左右方向に形成される。
光学異方性層２枚を、配向軸相対角８２°のまま、５ｃｍ角に切り出し、２枚重ねてエリプソメーター（Ｍ−１５０  日本分光（株）製）に装填し、そのリターデーションを測定した結果、Ｒｅ（５５０）は２３ｎｍであった。遅相軸が所望の方向に向けられることを確認した。
【００９２】
［実施例２］
実施例１と同様にして（ＴＫ−１）を作製し、配向膜を形成した。ラビング配向処理も実施例１と同様に透明支持体の遅相軸から時計回りに４°回転した方向に実施した。その後、実施例１と同様にして光学異方性層を形成した。実施例２においては、円盤状化合物としては液晶性円盤状化合物（Ｂ）を用いた。これを光学補償フィルム（ＫＨ−２）とした。
【００９３】
【化４】
2006259211.tif 000006
【００９４】
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、光学補償フィルム（ＫＨ−２）を透明支持体（ＴＫ−１）面で偏光膜（ＨＦ−１）の片側に貼り付けた。再度、別のトリアセチルセルロースフィルム：フジタックＴＤ−８０Ｕに、ＷＯ０２／４６８０９号公報明細書実施例１と同様にケン化処理及び表面鹸化処理を行い、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。
偏光膜の吸収軸と透明支持体（ＴＫ−１）の遅相軸とは平行になるように配置した。上記トリアセチルセルロースフィルムの遅相軸とも、平行になるように配置した。このようにして偏光板（ＨＢ−２）を作製した。
【００９５】
［比較例１］
実施例１と同様にして（ＴＫ−１）を作製し、配向膜を形成した。ラビング配向処理も実施例１と同様に透明支持体の遅相軸から時計回りに４°回転した方向に実施した。その後、実施例１と同様にして光学異方性層を形成した。実施例３においては、円盤状化合物として、液晶性円盤状化合物（Ｃ）を用いた。これを光学補償フィルム（ＫＨ−３）とした。ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、光学補償フィルム（ＫＨ−３）を透明支持体（ＴＫ−１）面で偏光膜（ＨＦ−１）の片側に貼り付けた。再度、別のトリアセチルセルロースフィルム：フジタックＴＤ−８０Ｕに、ＷＯ０２／４６８０９号公報明細書の実施例１と同様にしてケン化処理及び表面鹸化処理を行い、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。
【００９６】
【化５】
2006259211.tif 000007
【００９７】
偏光膜の吸収軸と透明支持体（ＴＫ−１）の遅相軸とが平行になるように配置した。上記トリアセチルセルロースフィルムの遅相軸とも、平行になるように配置した。このようにして偏光板（ＨＢ−３）を作製した。
【００９８】
［比較例２］
（透明支持体の作製）
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、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組成）
酢化度６０．９％のセルロースアセテート（リンター）    ８０質量部
酢化度６０．８％のセルロースアセテート（リンター）    ２０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
【００９９】
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質量部およびメタノール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４７４質量部にレターデーション上昇剤溶液２５質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、３．５質量部であった。
【０１００】
【化６】
2006259211.tif 000008
【０１０１】
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、１分乾燥し、剥ぎ取った後、１４０℃の乾燥風で、残留溶剤量が０．３質量％の透明支持体（ＴＫ？２）を製造した。
得られた透明支持体（ＴＫ？２）の幅は１５００ｍｍであり、厚さは６５μｍであった。
また、エリプソメーター（Ｍ？１５０、日本分光（株）製）を用いて、波長５５０ｎｍにおけるリターデーション値（Ｒｅ）を測定したところ、４ｎｍであった。また、厚さ方向のリターデーション値（Ｒｔｈ）を測定したところ、７８ｎｍであった。
【０１０２】
（ＴＫ−２）に対して実施例１と同様の配向膜形成を行い、ラビング配向処理を（ＴＫ−２）の遅相軸と平行に行った。
（液晶性円盤状化合物層の形成）
配向膜上に、上記の液晶性円盤状化合物（Ｃ）４６．６５ｋｇ、エチレンオキサイド変成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）４．０６ｋｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１？０．２、イーストマンケミカル社製）０．９０ｋｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１？１、イーストマンケミカル社製）０．２３ｋｇ、光重合開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー社製）１．３５ｋｇ、増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）０．４５ｋｇを、１０２ｋｇのメチルエチルケトンに溶解した溶液を塗布液とし、これを、＃３．６のワイヤーバーで塗布した。これを１３０℃の恒温ゾーンで２分間加熱し、液晶性化合物（Ｃ）を配向させた。次に、６０℃の雰囲気下で１２０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯を用いて、１分間ＵＶ照射し、ディスコティック液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、厚さ１．４μｍの液晶性化合物層を形成し、光学補償フィルム（ＫＨ？４）を作製した。
【０１０３】
波長５５０ｎｍで測定した液晶性化合物層の厚さ方向レターデーション値Ｒｔｈは１０３ｎｍであった。また、円盤面と透明支持体面との間の角度（傾斜角）は平均で３９゜であった。
【０１０４】
（偏光板の作製）
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、ＫＨ？４（光学補償フィルム）を偏光膜（ＨＦ？１）の片側に貼り付けた。また、トリアセチルセルロースフィルム：フジタックＴＤ？８０Ｕに実施例１と同様にしてケン化処理を行い、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。
偏光膜の透過軸とＴＫ？２の遅相軸とが直交になるように配置した。偏光膜の透過軸と上記ＴＤ−８０Ｕの遅相軸とが直交するように配置した。このようにして偏光板（ＨＢ？４）を作製した。
【０１０５】
［比較例３］
従来型光学補償フィルム（富士写真フイルム（株）製）とヨウ素系偏光膜、保護用ＴＡＣフィルムが予め一体化された市販の広視野角偏光板（ＬＰＴ−ＨＬ５６−１２、（株）サンリッツ製）を試作し、実施例１及び２、並びに比較例１及び２とともに評価した。
【０１０６】
作製した偏光板を表１に整理する。
【０１０７】
【表１】
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【０１０８】
（ＴＮモード液晶表示装置での評価）
ツイステッドネマチック配向モードの液晶セルを使用した液晶表示装置（SyncMaster 172x、日本サムスン(株)）に設けられている一対の偏光板を剥がし、その液晶層のレターデーション、液晶のねじれの向きをシンテック（株）製汎用偏向解析装置Ｈ３３を用いて測定した。Δｎｄは０．４μｍ程度、液晶セルは光
源側から表示観察側に向けて、観察側から見て時計回りに約９０°ねじれていることを確認した。
液晶表示装置を５式準備し、液晶セルに貼合されている表裏一対の偏光板を剥がした。ＨＢ−１〜５を各々２枚ずつ２０ｃｍ2に切出し、剥がした偏光板の代わりにＨＢ−１〜５を表裏面に、光学補償フィルムが液晶セル側となるように粘着剤を介して貼り付けた。観察者側の偏光板の透過軸と、バックライト側の偏光板の透過軸は、夫々の基板上の液晶ラビング方向と直交するように配置した。
液晶表示装置の内、ＨＢ−１、ＨＢ−２、ＨＢ−３をセル表裏面に貼り付けたものついては、駆動電圧を３０％低下させる駆動回路の改造を行った。これによって、液晶層には２３ｎｍ程度のリターデーションが発生することが、図２から予想される。ＨＢ−４、ＨＢ−５を貼り付けた表示装置には駆動回路の改造を行わなかった。
【０１０９】
作製した液晶表示装置５式について、測定機（ＥＺ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ１６０Ｄ、ＥＬＤＩＭ社製）を用いて、黒表示（Ｌ０）から白表示（Ｌ７）まで、８段階に等分割した階調レベルを測定した。その結果得られた、下方向のＬ１とＬ２の交差する角度（階調反転角とする）を表２に示す。
同じ測定機（ＥＺ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ１６０Ｄ、ＥＬＤＩＭ社製）を用いて、色味変動についても測定した。ＣＩＥ１９７６、ＵＣＳ座標において、上下方向（表示法線から上８０°〜下８０°）での最大の色味変動幅（座標上の端から端の距離）Δｕ’ｖ’を比較した。結果を同じく表２に示す。
【０１１０】
【表２】
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【０１１１】
光学異方性層の波長分散比が本発明の（１）〜（４）を同時に満たす実施例１及び２の場合は、駆動電圧を低減することによって下階調反転角の拡大と色味変動の抑制の両立が達成できる。これに対して波長分散比が４式から外れる場合（比較例１）は、階調反転の改良は達成できるが、色味の変化が許容範囲を越えることが解かる。一方、比較例２及び３は共に下方向階調反転角が目標の３７°に達することができない。
【０１１２】
以上の実施例と比較例の結果から、Ｒｅ及びＲｔｈが（１）〜（４）式を同時に満足する光学異方性層を利用することにより、駆動電圧を低減して下方向階調反転角を拡大するとともに、色味変動を抑制可能なことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】ＴＮ型液晶表示装置における上下基板のラビング軸と液晶層にON状態で発生する複屈折の遅相軸面内成分の方向及びキャンセルする光学異方性層の複屈折の遅相軸面内成分の方向の関係を模式的に示す図である。
【図２】液晶セルの駆動電圧と液晶セルに発生する面内リターデーションの関係の例を示すグラフである。
【図３】液晶セルの駆動電圧、液晶セルに発生する面内リターデーション、及び階調反転角の関係の一例を示すグラフである。
【図４】光学補償フィルムにおける偏光膜吸収軸からの円盤状化合物の配向方向の回転角と発生するリターデーションの関係、βの関係の例を示すグラフである。
【図５】円盤状化合物の円盤面と透明支持体界面、空気界面との成す角の平均ａ、ｂの平均βと正面コントラストの関係の例を示すグラフである。
【図６】円盤状化合物と透明支持体よりなる光学補償フィルムを用いた透過型表示装置の一構成例の概略模式図である。
【図７】図６の液晶表示装置の棒状液晶のラビング軸と円盤状化合物層のラビング軸及びそれによる屈折率楕円体の遅相軸の方向を模式的に示す図である。
【図８】ＣＩＥ１９７６  ＵＳＣ色度図（２°視野）である。
【図９】一般的なＴＮモード液晶セル中のネマチック棒状液晶の極角傾斜角と厚さ方向の関係を示すグラフである。
【図１０】一般的なＴＮモード液晶セル中のネマチック棒状液晶のねじれ角と厚さ方向の関係を示すグラフである。
【図１１】一般的なＴＮモード液晶セル中のネマチック棒状液晶のねじれの向きと、光学補償フィルムの円盤状化合物の配向を示す模式図である。
【図１２】ＴＮモード液晶セル中における階調反転の発生を説明する模式図である。
【図１３】従来の光学補償フィルムの一例を用いた液晶表示装置における上下視野角と輝度との関係を示すグラフであり、グラフ中に階調反転角を示す視野角を矢印で示した。
【符号の説明】
【０１１４】
１ａ、１ｂ          透明保護膜
２ａ、２ｂ          偏光膜
３ａ、３ｂ          透明支持体
４ａ、４ｂ          光学異方性層
５ａ、５ｂ          液晶セルの上下基板
６                  棒状液晶層
Ｂ．Ｌ．            バックライト
５１                液晶セル
５２                棒状液晶性分子の模式図
５３                円盤状化合物の配向を示す模式図
５４ａ、５４ｂ      光学補償フィルムの配置例を示す図
【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】
2006259211.tif 000015
【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】
2006259211.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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