(57)【要約】  本発明はＩＰＳモード液晶表示装置の視野角特性を改善し色の変化を減少するために、重合可能な反応性液晶モノマーを含有した液晶混合物溶液から製造された垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムを一体化させ製造した位相差フィルム及びその製造方法、前記位相差フィルムを偏光素子あるいは偏光板と液晶セルとの間に位置させた偏光フィルム及びその製造法、そして、前記偏光フィルムを含むＩＰＳモード液晶表示装置に関する。  本発明による位相差フィルムは、垂直配向液晶フィルムを反応性液晶モノマーを含有した液晶混合物溶液で製造するため、高温の熱処理工程と冷却工程等が不必要で、高速度の連続工程に適用でき、この垂直配向液晶フィルムに延伸位相差フィルムを一体化させた位相差フィルムをＩＰＳモード液晶表示装置の偏光素子あるいは偏光板と液晶セルとの間に配置して明暗比が約１，５２０％まで増加され色変化特性も共に改善される効果がある。
2007522533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸位相差フィルムと、重合可能な反応性液晶モノマーを含有した溶液から形成される垂直配向液晶フィルムを積層させて一体化したことを特徴とする位相差フィルム。
【請求項２】
前記重合可能な反応性液晶モノマーを含有した溶液は、下記化学式３の反応性液晶モノマーを含有し、下記化学式１または２の反応性液晶モノマーのうち少なくとも一つ以上を含有することを特徴とする請求項１記載の位相差フィルム。
【化１】
2007522533.tif 000008
【化２】
2007522533.tif 000009
【化３】
2007522533.tif 000010
【請求項３】
前記延伸位相差フィルムの材料はトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフィンポリマー、ポリビニールアルコール、ジアセチルセルロースおよびポリエーテルスルフォンで成る群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１記載の位相差フィルム。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項の位相差フィルムを偏光板に付着させて前記偏光板と液晶セルとの間に位置させたことを特徴とする偏光フィルム。
【請求項５】
請求項１乃至３のうち何れか１項の位相差フィルムを液晶セルと接する偏光素子の一面に直接付着させて偏光素子と液晶セルとの間に位置させたことを特徴とする偏光フィルム。
【請求項６】
請求項４記載の偏光フィルムを含み成るＩＰＳモード液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項５記載の偏光フィルムを含み成るＩＰＳモード液晶ディスプレイ装置。
【請求項８】
表面に親水性処理した延伸位相差フィルムの表面に界面活性剤と反応性液晶モノマーを含む重合可能な液晶混合物をコーティングして乾燥およびＵＶ光を照射して垂直配向液晶フィルムを形成することにより、延伸位相差フィルムと垂直配向液晶フィルムを一体化させた位相差フィルムを製造する段階；を含むことを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
【請求項９】
表面に親水性処理したプラスチック基材上に界面活性剤と重合可能な反応性液晶モノマーを含有した溶液をコーティングして乾燥およびＵＶ光を照射して垂直配向液晶フィルムを製造する段階；および
前記垂直配向液晶フィルムに粘着材を利用して延伸位相差フィルムを付着して一体化させる段階；を含むことを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の方法で製造された位相差フィルムを偏光素子あるいは偏光板が液晶セルに接する一面上に付着させる段階；を含むことを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直配向液晶フィルムを含む位相差フィルムと偏光フィルム、ＩＰＳモード液晶表示装置およびこれらの製造方法に関し、より詳細にはＩＰＳモード液晶表示装置の視野角特性をより改善し色の変化を減少させるために、重合可能な反応性液晶モノマーを含有した液晶混合物溶液から製造された垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムを一体化させて製造した位相差フィルムおよびその製造方法、これを偏光素子あるいは偏光板と液晶セルとの間に位置するようにした偏光フィルムおよびその製造方法、そして前記偏光フィルムを含むＩＰＳモード液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、軽量・薄型・低消費電力などの長所を有する液晶表示装置の最も大きい脆弱点のうちの一つは視野角が狭いということであるが、視野角が狭いということはディスプレイ画面を見る人の見る方向によってディスプレイが全く異なる像を現わすことを意味し、このように液晶表示装置で視野角によって映像が異に見える理由は液晶の異方性に因る問題と偏光板の不完全性のためであると言える。
【０００３】
視野角は普通コントラスト比率が１０：１以上の角度を意味し、このためには完全に暗い状態である暗状態（ＤＡＲＫ  ＳＴＡＴＥ）の均一な輝度（ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ）が要求されるが、このような要求を勘案して液晶表示装置の光視野角を改善するための多様な試みがなされている。
【０００４】
光視野角改善のための方法の例として、ＴＮモードでは一例に補償フィルム（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｆｉｌｍ）、ＤＤＴＮ（Ｄｕａｌ‐Ｄｏｍａｉｎ  ＴＮ）、ＭＤＴＮ（Ｍｕｌｔｉ‐Ｄｏｍａｉｎ  ＴＮ）などの方法が利用され、ＶＡモードでは一例に常時ホワイトモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｗｈｉｔｅ  ｍｏｄｅ）を好み用いるＴＮモード液晶表示装置とは異り液晶の初期配向方向を垂直方向にする常時ブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｂｌａｃｋ  ｍｏｄｅ）を利用することにより、前後２枚の偏光板による暗状態（ｄａｒｋ  ｓｔａｔｅ）により完全な暗状態（ｄａｒｋ  ｓｔａｔｅ）になるようにしてコントラスト比率が大きくなる長所を利用し、ＩＰＳ（ｉｎ‐Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードでは液晶を水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）に配向し一側基板に二つの電極を駆動するようになるとき液晶が平面上で回転するようになることにより光を透過または遮断する方法を用いて光視野角を改善する方法を用いる。
【０００５】
特に、ＩＰＳモードは液晶の水平的移動により光量を調節するため、視野角特性が相当に良くなるので、現在多くの製品で用いられている方式であり、ＩＰＳモードはＶＡモードとは異り基本的に位相差フィルムを適用しない状態でも視野角特性と色の変化特性が優秀な方式である。
【０００６】
そして、米国特許ＵＳ６，１１５，０９５では光軸が面上に垂直の陽の１軸性光角異方性フィルムである＋Ｃ−ＰＬＡＴＥを付着した構造と、光軸が面上に平行な陽の１軸性光角異方性フィルムである＋Ａ−ＰＬＡＴＥを付着した構造を提示して、ＩＰＳモードにこのような位相差フィルムを適用すると一層優秀な視野角特性と色変化特性を得ることができることを提示した。
【０００７】
このような位相差フィルムは普通日本特開２００１‐１６６１３３で開示されている通り、ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）で形成されるフィルムを延長処理するかまたは厚さ方向の屈折率を制御する方式などの適切な方式で位相差特性を制御することにより得られるが、特に、厚さ方向の屈折率制御はフィルムの片面または両面に１枚または２枚の熱収縮性フィルムを粘着剤などを利用して接着した後に加熱によりその熱収縮性フィルムの収縮力をフィルムに付加することにより、収縮力の適用下にフィルムを縦または横の一方向または両方向へ延長または収縮させた方法などにより行うことができた。
【０００８】
尚、日本特開２０００‐２２７５２０では面内の主屈折率をｎｘ，ｎｙ，厚さ方向屈折率をｎｚとし、また、ｎｘ≧ｎｙとしたとき、ｎｚ＝ｎｙ＞ｎｚ，ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ，ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ，ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ，ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙ，ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙまたはｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙの屈折率特性を現わす位相差フィルムをその屈折率特性が互いに異なる２種以上の組合わせを利用して位相差板を構成しており、このような位相差フィルムとしてディスコチック系やネマチック系などの各種液晶ポリマーで成る配向フィルムやその配向層をフィルム基材で支持したものなど各種のものを用いる。
【０００９】
また、日本特開２００３‐１４９４４１ではホメオトロピック配向性側鎖型液晶ポリマーまたは該側鎖型液晶ポリマーと光重合性液晶化合物を含有して成るホメオトロピック配向液晶組成物により形成されたホメオトロピック配向液晶フィルムであるＣ‐ＰＬＡＴＥと、位相差機能を有する延伸フィルムであるＡ‐ＰＬＡＴＥを積層一体化させて厚さ方向への位相差を広範囲に制御する位相差フィルムを提示している。
【００１０】
この日本特開２００３‐１４９４４１ではホメオトロピック配向液晶フィルムを形成するための液晶ポリマーであって、陽の屈折率異方性を有する液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）と非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）を含有する側鎖型液晶ポリマーを用い、この側鎖型液晶ポリマーは通常の側鎖型液晶ポリマーが有する液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）の外にアルキル鎖などを有する非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）を有しており、この非液晶フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）の作用により垂直配向膜を用いなくても、例えば、熱処理により液晶状態でネマチック液晶性を発現させてホメオトロピック配向を現わすのが可能であると言及している。
【００１１】
しかし、日本特開２００１‐１６６１３３と日本特開２０００‐２２７５２０などの方法で得られる位相差フィルムは厚さ方向の延長に限界があり、厚さ方向の位相差を広範囲に制御し得ない問題があり、熱収縮性フィルムの収縮力をフィルムに付加して収縮させる方法は位相差フィルムの厚さが大略５０〜１００μｍの間の範囲程度に厚くなって薄型化要求を充分に充足させることができない問題があった。
【００１２】
そして、日本特開２００３‐１４９４４１に於ける通り、側鎖型液晶ポリマーを用いてホメオトロピック配向液晶フィルムを形成する方法は、液晶性を有するようにする熱処理温度であるガラス転移温度Ｔｇが通常６０℃〜３００℃、より具体的には７０℃〜２００℃の範囲の高温熱処理工程が必要な問題があり、熱処理に所要される時間も２０秒から３０分の範囲を有するため高速度の連続工程に適用し難い問題があり、熱処理終了後にはホメオトロピック配向された液晶フィルムの配向を固定させるために空冷または水冷などの冷却操作もまた必要であるため連続工程に一層適用し難い問題があり、また、液晶ポリマーを含有した液晶重合体は常用溶媒に対する溶解度が低い問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は前記の如き問題点を解決するために案出したもので、本発明の目的はＩＰＳモード液晶表示装置の明暗比をより増加させ色の変化をより減少させることができ、厚さ方向位相差を広範囲に制御し得る新規の位相差フィルムを提供することにある。
【００１４】
本発明の別の目的は長時間の高温熱処理工程と冷却工程が必要でないため高速度の連続工程に適用し得る位相差フィルムの製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のまた別の目的は前記位相差フィルムを液晶セルと接する偏光素子または偏光板の一面に付着させて偏光素子または偏光板の間に位置させることを特徴とする偏光フィルムおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のまた別の目的は前記偏光フィルムを含み成るＩＰＳモード液晶ディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために本発明は、
延伸位相差フィルムと、重合可能な反応性液晶モノマーを含有した液晶混合物溶液から形成される垂直配向液晶フィルムを積層させて一体化させた位相差フィルムを提供し、このような位相差フィルムを偏光素子あるいは偏光素子と透明保護フィルムで成る偏光板と液晶セルとの間に積層させた偏光フィルムによりＩＰＳ液晶表示装置の明暗比と色変化特性が大いに改善される。
【００１８】
前記垂直配向液晶フィルムはガラス基板または表面に親水性処理をしたプラスチック基材上に界面活性剤と反応性液晶モノマーを含む重合可能な液晶混合物溶液を直接コーティング・乾燥およびＵＶ光を照射して垂直配向性を有する液晶層を製造することにより別途の配向膜形成が不要な垂直配向液晶フィルムであり、反応性液晶モノマーは光または熱により周辺の液晶モノマーと結合されるようにする反応基としてアクリレート基が付着されたもののうちから選択される１種以上が用いられることができる。
【００１９】
追加に、前記延伸位相差フィルムの材料は望ましくはトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフィンポリマー、ポリビニールアルコール、ジアセチルセルロースおよびポリエーテルスルフォンで成る群から選択される１種以上を挙げることができるが、これに限定されるのではない。
【００２０】
尚、本発明による位相差フィルムを製造する方法は、表面に親水性処理した延伸位相差フィルムの表面に界面活性剤と反応性液晶モノマーを含む重合可能な液晶混合物溶液をコーティングして乾燥およびＵＶ光を照射して垂直配向液晶フィルムを形成することにより延伸位相差フィルムと垂直配向液晶フィルムを一体化させた位相差フィルムを製造する段階；を含む。
【００２１】
また、本発明による位相差フィルムを製造するまた別の方法は、表面に親水性処理したプラスチック基材上に界面活性剤と重合可能な反応性液晶モノマーを含有した溶液をコーティングし乾燥およびＵＶ光を照射して垂直配向液晶フィルムを製造する段階；と前記垂直配向液晶フィルムに粘着剤を利用して延伸位相差フィルムを付着して一体化させる段階を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による位相差フィルムを偏光素子あるいは偏光板と液晶セルとの間に配置すると、ＩＰＳモード液晶表示装置の明暗比が約１，５２０％まで増加されることができながら色の変化もまた減少させることができるので、視野角特性と色変化特性が改善された結果を得られる効果がある。
【００２３】
尚、本発明による位相差フィルムの厚さ方向位相差を提供する垂直配向液晶フィルムは側鎖型液晶ポリマーを用いた従来の製造方法とは異り長時間の高温処理工程と冷却工程が必要でなく、従って、高速度の連続工程に適用し得るので、工程時間が短縮されて生産性が向上される効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
【００２５】
本発明により提供される位相差フィルムは、先ず、重合可能な反応性液晶モノマーを含有した液晶混合物溶液から垂直配向液晶フィルムを製造し、垂直配向液晶フィルムに延伸位相差フィルムを積層させて一体化させることにより得ることができる。
【００２６】
この際、液晶混合物溶液中に含まれた反応性液晶モノマーと光開始剤で成る高分子の含量は得ようとする液晶層の厚さとコーティング方法によって異なるが、特別に制限がなく、望ましくは全体液晶混合物溶液の１０〜５０重量％で成る。
【００２７】
また、光開始剤は全体固形分１００重量％のうち３〜１０重量％を成すのが望ましい。
【００２８】
一般的に、液状の界面活性剤は全体固形分基準で０．３〜３重量％添加され、液晶混合物溶液のコーティングが成される基材としては代表的な親水性基材であるガラス基板や表面に親水性処理されたプラスチック基材が用いられる。
【００２９】
界面活性剤はフルオルカーボン系とシリコン系の界面活性剤があり、フルオルカーボン系の界面活性剤には米国の３Ｍ社製品であるノベック（ＮＯＶＥＣ，商品名である）ＦＣ４４３０およびＦＣ４４３２と米国のＤｕｐｏｎｔ社製品であるジョニール（Ｚｏｎｙｌ（登録商標））などがあり、シリコン系の界面活性剤にはＢＹＫ‐Ｃｈｅｍｉｃ社製品であるＢＹＫ（商品名である）などを挙げることができる。
【００３０】
界面活性剤の含量は、前記の通り、全体溶液中に含まれた固形分の総質量を基準として０．３〜３．０重量％が適切であるが、その理由としては０．３重量％未満の場合には液晶配向の状態が不良であり、３．０重量％を超過する場合には液晶の配向状態も不良であるが溶液の拡展性が大き過ぎるためコーティング性が大いに劣る問題点もまた生じるためである。
【００３１】
尚、このような界面活性剤はその親水性基を帯びた末端基がガラス基板や親水性処理したプラスチック基材の表面へ移動して固着され、液晶混合物溶液がコーティング・乾燥およびＵＶ光が照射される過程を経て得られる液晶層が垂直に配向するように作ると別途の配向膜を形成しなくても液晶層は垂直配向が成される。
【００３２】
重合可能な反応性液晶モノマーは光または熱により周辺の液晶モノマーと重合されて液晶ポリマーに形成されるのであって、このような反応性液晶モノマーの重合反応を起こす反応基としてアクリレート基が付着されたもののうちから選択される１種以上が用いられることができ、より望ましくは下記化学式３の反応性液晶モノマーを含み、下記化学式１または２の反応性液晶モノマーのうち少なくとも一つ以上を含むことができる。
【００３３】
【化１】
2007522533.tif 000003
【００３４】
【化２】
2007522533.tif 000004
【００３５】
【化３】
2007522533.tif 000005
【００３６】
前記液晶ポリマーが網状（ｎｅｔｗｏｒｋ）構造を有するためには化学式３の化合物を含むが、その外に化学式１または２の化合物を選択的に混合することができる。
【００３７】
前記化学式３および１または２を混合して反応性液晶を製造すると、製造された垂直配向液晶フィルムのガラス転移温度であるＴｇが広い範囲を現わして外部の熱的要因から安定的な構造を維持することができる。
【００３８】
光開始剤は重合反応を開始する物質の種類によって自由ラジカル光開始剤とイオンを生成する光開始剤に分けることができるが、自由ラジカル光開始剤の例はスイスのＣｉｂａ‐Ｇｅｉｇｙ社製品であるイガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標））９０７、６５１、１８４などがあり、陽イオン性光重合開始剤には米国のＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ社製品であるＵＶＩ（商品名）６９７４などを用いることができる。
【００３９】
前記言及した界面活性剤、反応性液晶モノマーおよび光開始剤と共に反応性液晶溶液を成す溶媒の種類には反応性液晶モノマーとの溶解性およびコーティング性が優秀であり、基材を腐蝕させないならば大した制限を置かなく、特に、反応性液晶モノマーを用いると液晶重合体に比べて常用溶媒に対する溶解度がずっと良くなるのが分る。微視的に見るとき、溶解度が優秀であるということは溶媒分子が溶質分子らの間に容易く浸透が可能であるという意味であり、従って、分子の長さが長い液晶重合体に比べて分子の長さが短い液晶モノマーの溶解度が優秀であろうとのことを容易に分る。
【００４０】
このような溶媒には、例えば、クロロホルム、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；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、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、シクロペンタノンなどのケトン類；イソプロピルアルコール、ｎ‐ブタノールなどのアルコール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類；などを挙げることができるが、これらに限定されるのではなく、また、溶媒は単一または混合物形態で用いられることができる。
【００４１】
次に、本発明でプラスチック基材の表面が親水性基を有するようにする親水性処理とこの親水性処理に適合なプラスチック基材について説明する。
【００４２】
親水性処理にはコロナ放電処理またはアルカリ処理が利用されるが、コロナ放電処理は基材と電極を一定の間隔を置き電極で高い電圧を加えると基材と電極との間に存在する空気をイオン化させ、イオン化された空気の粒子がプラスチック基材の表面性質を変化させて親水性傾向が強いアルコール基（ＯＨ）やケトン基（Ｃ＝Ｏ）などを生成させるのであり、アルカリ処理はアルカリ水溶液内に数１０秒ないし数分間浸した後に水で洗浄して乾燥オーブンで水分を蒸発させる工程で成り、プラスチック基材のアルカリ処理に適合な処理物質には望ましい一例としてＮａＯＨ水溶液を挙げることができる。
【００４３】
コロナ放電処理をした後、界面活性剤が含まれた液晶混合物溶液の垂直配向が可能なプラスチック基材の例にはトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフィンポリマー、ポリビニールアルコール、ジアセチルセルロース、ポリエーテルスルフォンなどのフィルムを挙げることができ、これらプラスチック基材は産業的に多く用いられる製品であるため多様な業者から容易く購買できるのであるが、これに限定されるのではない。
【００４４】
尚、アルカリ処理により表面が親水性基を有するプラスチック基材はセルロース誘導体フィルム、特に、トリアセチルセルロースフィルムのような特定のプラスチック基材をアルカリ溶液に浸してアルカリ処理をした後、本発明により界面活性剤が含まれた液晶混合物溶液をコーティングすると、垂直配向された液晶層を得ることができるが、これはトリアセチルセルロースフィルムのアセテ−ト基がアルカリ溶液によりアルコール基に加水分解されるためである。
【００４５】
以下、前記の通りコロナ放電処理またはアルカリ処理などの親水性処理を経た表面を有するプラスチック基材またはガラス基板上に界面活性剤と反応性液晶モノマーを含む液晶混合物溶液をコーティングして垂直配向液晶フィルムを形成させる具体的な製造工程は次の通りである。
【００４６】
先ず、前記の液晶混合物溶液をガラス基板またはプラスチック基材上にコーティングする方法には特別に限定されないが、均一な厚さにコーティングし得る方法が望ましく、このようなコーティング方法にはスピンコーティング、ワイヤバーコーティング、マイクログラビアコーティング、グラビアコーティング、ディープコーティング、スプレーコーティング方法などがある。
【００４７】
基材上にコーティングされる液晶層の厚さは得ようとする位相差、即ち、Δｎ（複屈折率）＊ｄ（液晶層の厚さ）によって異になるが、一般的に０．１〜１０マイクロメーター程度にするのが望ましい。
【００４８】
前記のコーティング方法により基材上に所定の濃度でコーティングされた液晶混合物溶液から溶媒を除去する方法には、溶媒を大部分除去することができコーティングされた液晶層が流下するか甚だしく流動しない方法であれば特別に限定されなく、通常的に室温乾燥、乾燥オーブンでの乾燥、加熱板上での加熱による乾燥、赤外線を利用した乾燥などの方法が用いられることができる。
【００４９】
溶剤を蒸発させた以後には垂直配向された液晶層を重合により硬化させる工程が必要であるが、液晶を硬化させる方法は大きく光による硬化と熱による硬化に分けられ、本発明で用いられた反応性液晶モノマーは光反応性液晶モノマーであって紫外線照射により固定化される物質である。
【００５０】
この際、重合過程は紫外線領域の波長を吸収する光開始剤の存在下に成され、紫外線照射は大気中でするか或は酸素を遮断して反応効率を高めるために窒素雰囲気下ですることもできる。
【００５１】
紫外線照射器は通常的に約１００ｍＷ／ｃｍ２以上の照度を有する中圧あるいは高圧水銀紫外線ランプ、またはメタルハライドランプが用いられ、紫外線照射をするとき液晶層の表面温度が液晶温度範囲内になるよう基材と紫外線ランプとの間にコールドミラー（ｃｏｌｄ  ｍｉｒｒｏｒ）やその他冷却装置を設置することもある。
【００５２】
前記の方法で製造される本発明の垂直配向液晶フィルムは、液晶層の形成に側鎖型液晶モノマーを用いる代わりに反応性液晶モノマーを用いるため、ＵＶ硬化された液晶ポリマーの状態は網状（ｎｅｔｗｏｒｋ）構造であり、側鎖型液晶ポリマーを利用する垂直配向液晶フィルムが高いガラス転移温度Ｔｇにより高温熱処理工程が必要な反面、本発明による反応性液晶モノマーを含有する液晶混合物溶液は溶媒が蒸発された以後に紫外線（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）照射により液晶層が重合されて硬化されるので高温の熱処理工程が不要になる。
【００５３】
前記の方法で得た垂直配向液晶フィルムの垂直配向か否かおよび定量的な位相差の値の測定方法は色々な方法がある。垂直配向液晶フィルムの垂直か否かは直交偏光板の間で肉眼や偏光顕微鏡により確認することができる。
【００５４】
即ち、直交偏光板の間に本発明による垂直配向液晶フィルムを位置させ、フィルム面に対し垂直入射方向で観察するとき、垂直配向された液晶層は位相差を発生させないため光の透過が起こらないので黒色に見えるようになり、入射角を傾けながら観察すると位相差が発生するので、光の透過が起こって明るく見えるようになる。
【００５５】
この際、垂直入射角から特定の角度に傾けた方向での定量的な位相差の値は自動複屈折測定装置であるＫＯＢＲＡ‐２１ＡＤＨ〔日本王子計測機械（Ｏｊｉ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社製品〕を用いて測定することができる。
【００５６】
以上の如き方法で製造された垂直配向液晶フィルムに積層させて本発明による位相差フィルムに一体化させる延伸位相差フィルムには、望ましくはトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネ−ト、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフィンポリマー、ポリビニールアルコール、ジアセチルセルロースおよびポリエーテルスルフォンで成る群から選択される１種以上を挙げることができ、下記の数学式１に於ける通り定義される面上屈折率の値Ｒｉｎが５０〜３００ｎｍの範囲を有するのが望ましく利用され、特に、Ｒｉｎが１００〜２００ｎｍであって液晶セル内の液晶分子配列方向とは互いに垂直方向へ延伸されたのが望ましく利用される。
【００５７】
（数学式１）
Ｒｉｎ＝△ｎｘｙ・ｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ
（ここで、ｎｘは平面上で最も屈折率が大きい方向への屈折率であり、ｎｙはｎｘ方向に対し垂直に、平面上で屈折率が最も小さい値であり、ｄはフィルムの厚さである。）
【００５８】
以上の如き延伸位相差フィルムは粘着剤により垂直配向液晶フィルムに合板されるか或は垂直配向液晶フィルムを得るために親水性処理したプラスチック基材が延伸位相差フィルムである場合には別途の追加工程なしに基材に用いられた延伸位相差フィルムとその上の垂直配向液晶フィルムが一つの位相差フィルムに一体化される。
【００５９】
延伸位相差フィルムと垂直配向液晶フィルムの粘着に用いられる粘着剤は特別に制限されるのではないが、例えば、アクリル（ａｃｒｙｌ）系重合体、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）系ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエーテル（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）、弗素系やゴム（ｒｕｂｂｅｒ）系などのポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）をベースポリマー（ｂａｓｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）として適切に選択して利用することができ、特別にアクリル系の粘着剤のように光学的透明性が優れ適当な湿性と凝集性および接着性の特性を現わしながら耐候性や耐熱性などが優秀なものが望ましく利用されることができる。
【００６０】
垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムが積層されて一体化された位相差フィルムを偏光板と結合して最終的に偏光フィルムを得る。偏光板はポリビニールアルコール系フィルムのような親水性高分子フィルムにニ色性物質であるヨードを吸着させた後、１軸延伸させて得る偏光素子と、偏光素子を保護するために偏光素子の両面に接着剤を利用して付着した透明保護フィルムで成る。
【００６１】
前記の透明保護フィルムの物質には一般的にトリアセチルセルロースを多く用いているが、特別に制限されなく、前記言及した延伸位相差フィルムの場合と同様にポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフィンポリマー、ポリビニールアルコール、ジアセチルセルロースおよびポリエーテルスルフォンなどが利用されることができる。従って、前記の垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムが一体化された位相差フィルムに含まれた延伸位相差フィルムを偏光素子の透明保護フィルムとしても利用することができる。
【００６２】
ＩＰＳモード液晶ディスプレイ装置は前記偏光フィルムを含み成り、前記偏光フィルムが含まれることにより明暗比が増加され視野角および色変化特性が良くなる。
［発明の実施の形態］
【００６３】
下記実施例は本発明により垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムを一体化した位相差フィルムをＩＰＳモード液晶表示装置の偏光板と液晶セルとの間に配置させたものであって、視野角特性が改善され色の変化が減少されるのを比較例との対比により確認することができる。
【００６４】
（実施例１）
本発明の実施例で用いられる重合可能な光反応性液晶モノマー混合物に含まれた液晶モノマーは、前記化学式１の化合物４０重量％、前記化学式２の化合物２７重量％、前記化学式３の化合物２７重量％およびイガキュア９０７（スイスのＣｉｂａ‐Ｇｅｉｇｙ社製品）６．０重量％の比率で混合された固形分をトルエン７０重量％とシクロへキサノン３０重量％の混合溶剤に固形分濃度が２５重量％になるように溶解させて反応性液晶溶液を製造した。
【００６５】
このような反応性液晶溶液にフルオロカーボン系の界面活性剤であるノベック（商品名：Ｎｏｖｅｃ，米国の３Ｍ社製品）ＦＣ４４３０を全体溶液中に含まれた固形分１００重量％対比１．０重量％になるように添加した。
【００６６】
トリアセチルセルロースフィルム（商品名：８０ＵＺ，日本のＦｕｊｉ社製品）をコロナ放電処理した後に前記液晶溶液をワイヤバーコーター（Ｎｏ．４）を用いてコーティングし、５０℃の乾燥オーブンで２分間放置した後、８０Ｗ／ｃｍ高圧水銀ランプを利用して３ｍ／分の速度で１回硬化させた。生成された液晶フィルムは透明で厚さは１．０μｍであった。
【００６７】
生成された液晶フィルムの液晶ポリマーの構造は、前記化学式１と２に該当する一部化合物が重合反応を起こす反応基であるアクリレート基が一側末端に付いているため、化学式１と２により最終的に生成される一部ポリマーの形態は、図１０に図示された通り、側鎖（ｓｉｄｅ‐ｃｈａｉｎ）形態を帯びるが、化学式３の化合物はアクリレート基が両側に付いているため、最終的に生成されるポリマーの形態が図１１の通り網状（ｎｅｔｗｏｒｋ）構造を有するようになり、化学式１と２の化合物による側鎖（ｓｉｄｅ‐ｃｈａｉｎ）型と化学式３による網状（ｎｅｔｗｏｒｋ）構造が混合されて全体的には図１１におけるような網状構造を有するようになる。
【００６８】
液晶フィルムの光学特性を調査するために粘着剤がコーティングされたガラス基板を利用してトリアセチルセルロースフィルム上の液晶フィルム層だけを剥離して自動複屈折測定装置であるＫＯＢＲＡ‐２１ＡＤＨ（商品名、日本の王子計測機械社製品）を利用して視野角による位相差を測定し、その結果を図１に示した。
【００６９】
図１によれば、フィルムの垂直方向では位相差が無く、視野角が大きいほど位相差が増加し、視野角の−方向と＋方向の値らが互いに対称を見せるため、この液晶フィルムの液晶分子はフィルム面に対し垂直方向へ配向されたフィルムであるのが分る。
【００７０】
また、視野角による位相差の値から面内平均屈折率をｎ０，厚さ方向の屈折率をｎｅ，液晶フィルムの厚さをｄとするとき、下記の数学式２により計算された厚さ方向位相差Ｒｔｈの値は１１０ｎｍであった。
【００７１】
図２は前記の方法で製造された垂直配向液晶フィルム７とＲｉｎ＝１２０ｎｍであるゼオノル（商品名：Ｚｅｏｎｏｒ，日本のゼオン社製品）延伸位相差フィルム５を一体に積層した位相差フィルム８を製造した後、ＩＰＳ（Ｉｎ  ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード液晶表示装置の偏光板１（商品名：ＳＴ‐ＣＬＲ，ＬＧ化学社製品）と液晶セル２との間に位置させたものであって、視野角（ｖｉｅｗｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）特性の改善程度を確認しようとした。
【００７２】
ここで、本発明による垂直配向液晶フィルム７とこれにより製造した位相差フィルム８の効果を以後記述される比較例２，３と比較するために、液晶セル２の下側に付着される偏光板１０との間には全てどのような位相差フィルムも含まれていない一般偏光板１０を用い、位相差フィルム８が偏光板１の下部に付着されて一体になったものを偏光フィルム９と指称する。
【００７３】
この際、延伸位相差フィルム５の延伸方向６は液晶セル２内の液晶分子の配列方向４と互いに垂直であり、延伸位相差フィルム５の面上位相差の値Ｒｉｎは平面上の位相差の値であって、下記数学式１により計算され、この際、垂直配向液晶フィルム７の厚さ方向位相差の値Ｒｔｈは厚さ方向の位相差の値で下記数学式２により計算される。
【００７４】
（数学式１）
Ｒｉｎ＝Δｎｘｙ・ｄ−（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ
（ここで、ｎｘは平面上で最も屈折率が大きい方向への屈折率であり、ｎｙはｎｘ方向に対し垂直で、平面上で屈折率が最も小さい値であり、ｄはフィルムの厚さである。）
【００７５】
（数学式２）
Ｒｔｈ＝Δｎ・ｄ＝（ｎｅ−ｎｏ）・ｄ
（ここで、ｎｏは（ｎｘ＋ｎｙ）／２で計算され、ｎｅはｎｚである。）
【００７６】
（比較例１）
ＨＥＡ（Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ）３０重量％、ＨＤＤＡ（Ｈｅｘａｎｅｄｉｏｌ  ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）３０重量％、ＰＥＴＡ（Ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  Ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）３５重量％およびイガキュア９０７（スイスのＣｉｂａ‐Ｇｅｉｇｙ社製品）５．０重量％の比率で混合された固形分をＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）７０重量％とトルエン３０重量％の混合溶剤に固形分濃度が１０％になるように溶解させた後、フルオロカーボン系の界面活性剤であるノベック（商品名：Ｎｏｖｅｃ，米国の３Ｍ社製品）ＦＣ４４３０を全体溶液中に含まれた固形分１００重量％対比２．０重量％になるように添加して配向膜溶液を製造した。
【００７７】
前記配向膜溶液をワイヤバーコーター（Ｎｏ．５）を用いてコーティングし、５０℃の乾燥オーブンで２分間放置した後、８０Ｗ／ｃｍ高圧水銀ランプを利用して３ｍ／分の速度で１回硬化させた。生成された配向膜は透明で厚さは０．７μｍであった。
【００７８】
前記配向膜上に実施例１と同一の反応性液晶溶液で界面活性剤であるＦＣ４４３０だけを除去した反応性液晶溶液を用いて実施例１と同一のコーティングと光硬化操作により厚さ１．０μｍの液晶フィルムを製造し、実施例１と同一の方法で液晶フィルムの位相差を測定した。
【００７９】
比較例１によった視野角による位相差の値の変化を図１２に示し、厚さ方向の位相差Ｒｔｈは１０３ｎｍであった。
【００８０】
比較例１もまた実施例１と同様に視野角が増加するほど位相差が増加する特性と視野角の−方向と＋方向の値が互いに対称になる特性を見せるため、この液晶フィルムの液晶分子もまたフィルム面に対し垂直方向へ配向されたフィルムであるのが分る。
【００８１】
尚、厚さ方向位相差Ｒｔｈの値も実施例１と大した差異がないため配向程度も大した差異がないのが分る。
【００８２】
（比較例２）
図３で偏光板１は液晶セル２の上下に夫々１枚ずつ付着されるが、垂直配向液晶フィルムと延伸位相差フィルムが一体に積層された位相差フィルムを有する実施例１との効果比較のために液晶セル２の上下に付着される偏光板１との間にはどのような位相差フィルムも含まれていないように配置している。
【００８３】
この際、両偏光板１の延伸方向３は互いに垂直であり、液晶セル２内の液晶分子の配列方向４は下側に付着される偏光板の延伸方向と同一である。
【００８４】
（比較例３）
図４では一般偏光板１に、Ｒｉｎ＝１２０ｎｍであるゼオノル（商品名：Ｚｅｏｎｏｒ，日本のゼオン社製品）延伸位相差フィルム５だけを粘着剤を利用して合板して偏光フィルム１１に作った後、液晶セル２に付着したものである。
【００８５】
この際、延伸位相差フィルムの延伸方向６は液晶２内の液晶分子の配列方向４と互いに垂直であり、延伸位相差フィルム５のＲｉｎは平面上の位相差の値であって、下記の数学式１により計算される。
【００８６】
（数学式１）
Ｒｉｎ＝Δｎｘｙ・ｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ
（ここで、ｎｘは平面上で最も屈折率が大きい方向への屈折率であり、ｎｙはｎｘ方向に対し垂直に、平面上で屈折率が最も小さい値であり、ｄはフィルムの厚さである。）
【００８７】
前記実施例１と比較例３の偏光フィルム９，１１と比較例２の偏光板１を付着した液晶セルの視野角特性を評価するためにエルディム（Ｅｌｄｉｍ，フランス）社のＥＺ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  １６０Ｒ（製品名）を利用して明暗比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）を測定して図５に示した。
【００８８】
参考として、視野角特性を評価する方法のうち最も多く用いられる方法は明暗比の測定であり、明暗比は白色状態の透過度を黒色状態の透過度で割った値であって、この値が大きいほど像が鮮明で視認度が高いと言うことができ、液晶表示装置は見る角度によって明暗比が変化する特性を有しているため、入射角による明暗比の変化程度により視野角特性を定量化することができ、明暗比の観察は一般的に黒色状態で光が最も多く漏る方位角を基準として入射角を変化させながら観察するのが相対的な視野角特性を比較し易い。
【００８９】
図６は球面座標計（Ｓｐｅｒｉｃａｌ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）で方位角（Ａｚｉｍｕｔｈ  ａｎｇｌｅ，Φ）と極角（ｐｏｌａｒ  ａｎｇｌｅ，Θ）を示したものであって、方位角Фは＋Ｚ軸方向で観察するときの＋Ｘ軸方向から反時計方向への回転角を意味し、極角Θは平面に垂直な＋Ｚ軸方向からＸＹ平面へ傾いた角を意味し、場合によっては極角を入射角（Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅ）とも言うため、以下入射角は極角を意味する。
【００９０】
従って、図５ではＩＰＳモードＬＣＤの場合、偏光板の延伸軸あるいは吸収軸が方位角０°もしくは９０°（ＬＣＤを正面で観察するとき右側水平方向を０°と定義する）であるため、方位角４５°で入射角を０°から８０°まで変化させる間の明暗比を観察して連続的に表示したものである。
【００９１】
尚、下記表１は図５で各偏光フィルムを構造別に入射角の間隔２０°毎にその時の明暗比を数値で示したものである。
【００９２】
【表１】
2007522533.tif 000006
【００９３】
図５と表１により、入射角８０°で図２の延伸位相差フィルム５と垂直配向液晶フィルム７を全て含む偏光フィルム９は、図３の一般偏光板１に比べて明暗比が約１，５２０％高く、延伸位相差フィルム５だけを用いた図４の偏光フィルム１１に比べても約２６０％ほど明暗比が増加するのが分る。
【００９４】
次に、図２の構造を有する実施例１と図３および図４の構造を有する比較例２，３の液晶表示装置の色変化（ｃｏｌｏｒ  ｓｈｉｆｔ）特性を比較しようとした。
【００９５】
一般的に、液晶表示装置の色変化は、方位角を固定し入射角を変化させることよりは７０°以上の固定された入射角で０°〜３６０°までの全体方位角に沿って連続的に測定するときにずっと大きい変化幅を見せるため、色変化特性評価のための入射角を７５°に固定した状態で方位角を０°〜３６０°に１°間隔で変化しながら夫々の色変化特性を測定した。
【００９６】
この際、用いた測定値はＣＩＥ（国際照明委員会）が１９６４年度に制定したｘｙ色座標（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ  ｄｉａｇｒａｍ）のｘとｙであり、測定装備は実施例１で用いたエルディム（Ｅｌｄｉｍ，フランス）社のＥＺ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  １６０Ｒ（製品名）である。
【００９７】
図７は図２の構造、即ち、一般偏光板１に垂直配向液晶フィルム７と延伸位相差フィルム５を一体に積層した位相差フィルム８をもっと積層した偏光フィルム９が付着された液晶表示装置の色変化特性を示したものであって、図２の位相差フィルム８が積層される偏光フィルム９を用いるときに色の変化が最も少ないのが分る。
【００９８】
図８は図３の構造、即ち、一般偏光板１が付着された液晶表示装置の色変化特性を示したものであり、図９は図４の構造、即ち、一般偏光板１に延伸位相差フィルム５だけを付着した偏光フィルム１１が付着された液晶表示装置の色変化特性を示したものである。
【００９９】
下記表２では図７，図８，図９の夫々から最大ｘ，ｙと最小ｘ，ｙの値を求めた後、その差異であるΔｘとΔｙを計算した。このときのΔ値が小さいほど全方位角での色変化程度が小さく、即ち、色変化特性が優秀である。
【０１００】
【表２】
2007522533.tif 000007
【０１０１】
前記表２の結果を見れば、図２の補償構造が図３の補償構造に比べてΔｘは４６．４％、Δｙは３９．９％減少した。また、図４の補償構造に比べてもΔｘは４３．６％、Δｙは３５．７％ほど減少して色変化が一層減少されるのを確認することができた。
【０１０２】
前記の通り、本発明の望ましい実施例について具体的に説明したが、本発明の分野に属する通常の知識を有する者であれば本発明の精神および範囲を脱しない範囲内で本発明を幾らでも変形または変更して実施することができるのが分るであろうし、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲により定められるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１により収得した垂直配向液晶フィルムの視野角による位相差の値の変化曲線を示した図面である。
【図２】本発明による位相差フィルムが偏光板と液晶セルとの間に配置される望ましい実施例１の断面構造を示すための分解斜視図である。
【図３】位相差フィルムが偏光板と液晶セルとの間に配置されない構造を示す分解斜視図である。
【図４】延伸位相差フィルムだけが偏光板と液晶セルとの間に配置される構造を示す分解斜視図である。
【図５】図２乃至４の構造に対し方位角４５°での入射角が８０°まで変化するときの明暗比を示すグラフである。
【図６】球面座標計で方位角Φと極角Θを示す図面である。
【図７】本発明による望ましい実施例の色変化特性を示すグラフである。
【図８】図３の構造を有する液晶表示装置の色変化特性を示すグラフである。
【図９】図４の構造を有する液晶表示装置の色変化特性を示すグラフである。
【図１０】化学式１または２の反応性液晶モノマーの重合反応後の構造を示すための図面である。
【図１１】化学式３の反応性液晶モノマーの重合反応後の構造を示すための図面である。
【図１２】比較例１により収得した垂直配向液晶フィルムの視野角による位相差の値の変化曲線を示した図面である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  偏光板液晶セル
２  液晶セル
３  偏光板の延伸方向
４  液晶セル内の液晶分子の配列方向
５  延伸位相差フィルム
６  延伸位相差フィルムの延伸方向
７  垂直配向液晶フィルム
８  位相差フィルム
９  偏光フィルム
１０  偏光板
１１  偏光フィルム
３０  偏光板の延伸方向
【図１】
2007522533.tif 000011
【図２】
2007522533.tif 000012
【図３】
2007522533.tif 000013
【図４】
2007522533.tif 000014
【図５】
2007522533.tif 000015
【図６】
2007522533.tif 000016
【図７】
2007522533.tif 000017
【図８】
2007522533.tif 000018
【図９】
2007522533.tif 000019
【図１０】
2007522533.tif 000020
【図１１】
2007522533.tif 000021
【図１２】
2007522533.tif 000022
【国際調査報告】
2007522533.tif 000023
2007522533.tif 000024