(57)【要約】【課題】薄型化及び低コスト化を実現しつつ、同時に、液晶の光学特性の変化を効果的に補償することのできる複合位相差光学素子、その製造方法及び該複合位相差光学素子を備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルム１２と、この第１の位相差フィルム１２に重ねて設けられ、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有する第２の位相差フィルム１４とを有してなる複合位相差光学素子１０とした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有する第２の位相差フィルムとを有してなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の位相差フィルムが、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、且つ、選択反射波長が４００ｎｍ以下である少なくとも１つの層からなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項３】
フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面内方向が実質的に光軸であり正の１軸性を有する第２の位相差フィルムとを有してなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２の位相差フィルムが、面内に配向されたネマチック規則性の液晶分子構造を有する少なくとも１つの層からなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項５】
フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面内方向が実質的に光軸であり正の１軸性を有する第２の位相差フィルムと、この第２の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有する第３の位相差フィルムとを有してなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２の位相差フィルムが、面内に配向されたネマチック規則性の液晶分子構造を有する少なくとも１つの層からなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記第３の位相差フィルムが、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、且つ、選択反射波長が４００ｎｍ以下である少なくとも１つの層からなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記第２の位相差フィルムを、前記第１の位相差フィルムと前記第３の位相差フィルムとの間に設けた
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項９】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記第３の位相差フィルムを、前記第１の位相差フィルムと前記第２の位相差フィルムとの間に設けた
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記第１の位相差フィルムの厚さを約１０μｍ〜２００μｍとした
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記第１の位相差層は、その表面及び該表面に設けられた配向膜の一方による配向規制力を有する三酢酸セルロースからなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子。
【請求項１２】
コレステリック規制力を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、前記液晶分子を、前記配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１３】
ネマチック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、前記液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１４】
ネマチック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、該液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、コレステリック規則性を有する、他の重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を直接コーティングする工程と、該他の液晶分子を、前記３次元架橋した第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向してから、３次元架橋させて選択反射波長が４００ｎｍ以下である第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１５】
コレステリック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、該液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、ネマチック規則性を有する、他の重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を直接コーティングする工程と、該他の液晶分子を、前記３次元架橋した第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向してから、３次元架橋させて第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１６】
配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１７】
配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１８】
配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、コレステリック規則性を有する他の液晶ポリマーを直接コーティングする工程と、該他の液晶ポリマーを前記ガラス状態にした第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項１９】
配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、ネマチック規則性を有する他の液晶ポリマーを直接コーティングする工程と、該他の液晶ポリマーを前記ガラス状態にした第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向させた後、冷却によりガラス状態にして第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１２乃至１９のいずれかにおいて、
前記三酢酸セルロースフィルム上にあらかじめ配向膜を成膜しておく
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１２乃至１５のいずれかにおいて、
前記重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子をコーティングし、配向する際に、隣接する他の位相差層の表面に、更に配向膜を積層することで、前記位相差層の配向を行なう
ことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項２２】
請求項１６乃至１９のいずれかにおいて、
前記液晶ポリマーをコーティングし、配向する際に、隣接する他の位相差層の表面に、更に配向膜を積層することで、前記位相差層の配向を行なうことを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の複合位相差光学素子を液晶セルと偏光板との間に配置し、該液晶セルの法線方向以外の方向の偏光状態を補償する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複合位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置に関し、特に、薄型化及び低コスト化を実現しつつ、同時に、液晶の光学特性の変化を効果的に補償することのできる複合位相差光学素子、その製造方法及び該複合位相差光学素子を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、一般的な液晶表示装置の構造の一例を示す斜視図である。
【０００３】
液晶表示装置１００は、入射側の偏光板１０２Ａと、出射側の偏光板１０２Ｂと、液晶セル１０４と、を備えている。偏光板１０２Ａ、１０２Ｂは所定の方向の振動面を有する直線偏光のみを選択的に通過させるように構成されており、該所定の方向が相互に直角となるように対向してクロスニコル状に配置されている。液晶セル１０４は多数のセルを有して構成され、偏光板１０２Ａ、１０２Ｂの間に配置されている。
【０００４】
例えば、負の誘電異方性を有するネマチック液晶が液晶セル１０４に封止されたＶＡ方式の場合、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光は駆動状態のセルを透過する際、位相シフトされて直交する直線偏光となり出射側の偏光板１０２Ｂを透過し、出射される。一方、セルが非駆動状態である場合、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光は位相シフトされることなくセルを透過し、出射側の偏光板１０２Ｂで遮断される。尚、セルが非駆動状態で出射側の偏光板から光を出射し、駆動状態で光を遮断するように構成された液晶表示装置も存在する。液晶セル１０４の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、出射側の偏光板１０２Ｂ側に所望の画像を表示することができる。
【０００５】
一方、液晶セル１０４は複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なる。このため、偏光板１０２Ａを透過した直線偏光のうち法線から傾斜した方向に入射する光は液晶セル１０４を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。尚、位相差の大きさは液晶セル１０４内に封入された液晶分子の屈折率異方性、セル厚及び透過光の波長にも影響される。
【０００６】
従って、例えばあるセルが非駆動状態で、本来直線偏光をそのまま透過させ、出射側の偏光板１０２Ｂで遮断すべき場合であっても、法線から傾斜した方向に透過する光の一部が出射側の偏光板１０２Ｂから洩れてしまうことがある。
【０００７】
このため、液晶表示装置１００は、正面から観察される画像に対し、法線から傾斜した方向から観察される画像の表示品位（コントラスト等）が悪化しやすいという視角依存性の問題を有している。
【０００８】
このような液晶表示装置の視角依存性を改善するために、様々な技術が開発されている。その一手段として、例えば特許文献１に示されるように、コレステリック規則性の分子構造を有し、複屈折性を示す位相差層を液晶セルと偏光板との間に配設することにより光学補償を行うようにした技術が提案されており、特許文献１の実施例には、ガラス基板上に高分子膜を成膜し、該高分子膜によって視角補償を行う技術が開示されている。
【０００９】
又、特許文献２には、液晶ポリマーよりなる光学的異方性層を三酢酸セルロースフィルムにて支持した光学補償位相差板が提案されている。
【００１０】
更に、特許文献３には、熱可塑性高分子からなる１軸配向した位相差フィルム上に高分子液晶を成膜し複合位相差層フィルムを製造する方法が提案されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−６７２１９号公報（実施例２）
【００１２】
【特許文献２】
特開２０００−１５５２１５号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開平６−１４８４２９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１〜３を含め、従来の液晶を用いた位相差光学素子は、位相差層を成膜する場合に、ガラス基板、フィルム等の基材が別に必要となるため、その分、位相差光学素子、ひいては液晶表示装置全体の厚さが厚くなったり、コスト高になってしまうといった問題があった。
【００１５】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、薄型化及び低コスト化を実現しつつ、同時に、液晶の光学特性の変化を効果的に補償することのできる複合位相差光学素子、その製造方法及び該複合位相差光学素子を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有する第２の位相差フィルムとを有してなる複合位相差光学素子とすることにより、上記課題を解決したものである。
【００１７】
本発明によれば、第１の位相差フィルムを光学補償を行なう位相差フィルムとしてだけでなく、基材としても使用可能であるため、別の基材を用意する必要が無く、複合位相差光学素子の薄型化及び低コスト化が可能である。
【００１８】
なお、前記第２の位相差フィルムを、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、且つ、選択反射波長が４００ｎｍ以下である少なくとも１つの層で構成してもよい。
【００１９】
又、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面内方向が実質的に光軸であり正の１軸性を有する第２の位相差フィルムとを有してなる複合位相差光学素子としてもよく、この場合には、前記第２の位相差層を、面内に配向されたネマチック規則性の液晶分子構造を有する少なくとも１つの層で構成してもよい。
【００２０】
更に、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さの第１の位相差フィルムと、この第１の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面内方向が実質的に光軸であり正の１軸性を有する第２の位相差フィルムと、この第２の位相差フィルムに重ねて設けられ、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有する第３の位相差フィルムとを有してなる複合位相差光学素子としてもよく、前記第２の位相差フィルムを、面内に配向されたネマチック規則性の液晶分子構造を有する少なくとも１つの層とするか、前記第３の位相差フィルムを、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、且つ、選択反射波長が４００ｎｍ以下である少なくとも１つの層としてもよい。
【００２１】
又、上記位相差フィルムの配置を変えてもよく、例えば、前記第２の位相差フィルムを、前記第１の位相差フィルムと前記第３の位相差フィルムとの間に設けてもよく、又、前記第３の位相差フィルムを、前記第１の位相差フィルムと前記第２の位相差フィルムとの間に設けてもよい。
【００２２】
なお、前記第１の位相差フィルムの厚さを約１０μｍ〜２００μｍとするのが好ましく、又、４０μｍ〜１００μｍとするのがより好ましい。
【００２３】
又、前記第１の位相差層は、その表面及び該表面に設けられた配向膜の一方による配向規制力を有する三酢酸セルロースとしてもよい。
【００２４】
上記複合位相差光学素子は、材料として液晶モノマー又は液晶オリゴマーを用いることができ、例えば、２層の複合位相差光学素子は、コレステリック規制力を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、前記液晶分子を、前記配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法や、ネマチック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、前記液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法によって製造可能である。
【００２５】
又、３層の複合位相差光学素子は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、該液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、コレステリック規則性を有する、他の重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を直接コーティングする工程と、該他の液晶分子を、前記３次元架橋した第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向してから、３次元架橋させて選択反射波長が４００ｎｍ以下である第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法や、コレステリック規則性を有する重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上にコーティングする工程と、該液晶分子を、前記配向膜の配向規制力によって配向させた状態で、３次元架橋して選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、ネマチック規則性を有する、他の重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子を直接コーティングする工程と、該他の液晶分子を、前記３次元架橋した第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向してから、３次元架橋させて第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなることを特徴とする複合位相差光学素子の製造方法によって、製造可能である。
【００２６】
更に、上記複合位相差光学素子は、材料として液晶ポリマーを用いることもでき、例えば、２層の複合位相差光学素子は、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法や、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして第２の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法で製造可能である。
【００２７】
又、３層の複合位相差光学素子は、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、コレステリック規則性を有する他の液晶ポリマーを直接コーティングする工程と、該他の液晶ポリマーを前記ガラス状態にした第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法や、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた第１の位相差層であり、且つ、一方の表面に実質的に配向規制力が備えられた三酢酸セルロースフィルム上に、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーをコーティングする工程と、該液晶ポリマーを前記配向膜の配向規制力によって配向させた後、冷却によりガラス状態にして選択反射波長が４００ｎｍ以下である第２の位相差層を形成する工程と、該第２の位相差層上に、ネマチック規則性を有する他の液晶ポリマーを直接コーティングする工程と、該他の液晶ポリマーを前記ガラス状態にした第２の位相差層表面の配向規制力を用いて配向させた後、冷却によりガラス状態にして第３の位相差層を形成する工程と、を含んでなる製造方法で製造可能である。
【００２８】
上記製造方法においては、前記三酢酸セルロースフィルム上に配向膜をあらかじめ成膜しておいてもよく、又、前記重合性モノマー又はオリゴマーを含む液晶分子、又は、前記液晶ポリマーをコーティングし、配向する際に、隣接する他の位相差層の表面に、更に配向膜を積層することで、前記位相差層の配向を行なってもよい。
【００２９】
なお、上記複合位相差光学素子を、液晶セルと偏光板との間に配置し、液晶セルの法線方向以外の方向の偏光状態を補償する液晶表示装置としてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態の例に係る複合位相差光学素子１０を示したものであり、該複合位相差光学素子１０は、第１の位相差フィルム（以下、単に第１位相差フィルムと称す。）１２と、この第１の位相差フィルム１２に重ねて設けられた第２の位相差フィルム（以下、単に第２位相差フィルムと称す。）１４とから構成されている。
【００３２】
第１位相差フィルム１２は、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さを有している。なお、この例では、第１位相差フィルム１２の材料として、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）を用いている。
【００３３】
同様に、前記第２位相差フィルム１４も、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有している。
【００３４】
即ち、第１、第２位相差フィルム１２、１４は、それぞれ複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なる。従って、法線から傾斜した方向の直線偏光には位相差を生じさせて楕円偏光とし、逆に法線から傾斜した方向の楕円偏光を直線偏光にすることも可能である。尚、法線の方向に透過する直線偏光には位相差を生じさせることなく直線偏光としてそのまま透過させる。
【００３５】
又、第２位相差フィルム１４は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、且つ、選択反射波長が４００ｎｍ以下であるように構成されている。
【００３６】
ここで、「液晶分子」という用語は、一般的には液体の流動性及び結晶の異方性を兼ね備えた状態の分子という意義で用いられるが、本明細書においては、流動性及び異方性を有する状態から該異方性を保持しつつ固化された分子についても便宜上、「液晶分子」という用語を用いることとする。
【００３７】
尚、第２位相差フィルム（コレステリック位相差フィルム）１４の選択反射波長を４００ｎｍ以下であるように構成したのは、液晶分子の螺旋構造による選択反射によって着色が生じることを防止するためである。
【００３８】
以下、第２位相差フィルム１４の選択反射波長について簡単に説明する。
【００３９】
コレステリック規則性を有する位相差フィルムは一般的に、液晶のプレーナー配列のヘリカル軸に沿って入射した自然光の右旋及び左旋の２つの円偏光のうちの一方を選択的に反射する性質を有している。
【００４０】
この現象は、円偏光２色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における旋回方向を適宜選択すると、該旋回方向と同一の旋光方向を持つ円偏光が選択的に反射される。
【００４１】
この場合の最大旋光偏光光散乱は、次の（１）式の選択波長λ０で生じる。
【００４２】
λ０＝ｎａｖ・ｐ　　　　　…（１）
ｐは液晶分子の螺旋構造におけるヘリカルピッチ、ｎａｖはヘリカル軸に直交する平面内の平均屈折率である。
【００４３】
Δλ＝Δｎ・ｐ　　　　　　…（２）
Δλは波長バンド幅、Δｎは複屈折値である。
【００４４】
即ち、コレステリック規則性を有する位相差フィルムは、選択波長λ０を中心とした波長バンド幅Δλの範囲の光の右旋又は左旋の円偏光成分の一方を反射し、他方の円偏光成分及び他の波長領域の光（無偏光）を透過させる。尚、反射された右旋又は左旋円偏光は、通常の反射と異なり、位相が反転することなくそのまま反射される。
【００４５】
可視光線の波長バンドは約４００〜８００ｎｍであるので、選択反射波長が４００ｎｍ以下であるように第２位相差フィルム１４を構成することにより、可視光線の反射による着色を防止することができ、且つ、ヘリカル軸に対して斜めに入射した光に対して、位相シフト作用を発現させることができる。
【００４６】
このように、２つの第１、第２位相差フィルム１２，１４を併用することにより、液晶の光学特性の変化を効果的に補償することができる。
【００４７】
しかも、第１位相差フィルム１２は、光学補償を行う位相差フィルムとしてだけでなく、基材としても使用可能であるため、別の基材を用意する必要が無く、複合位相差光学素子１０の薄型化及び低コスト化が可能である。
【００４８】
なお、より高い効果を得るには、前記第１位相差フィルム１２の厚さを約１０μｍ〜２００μｍとするのが好ましく、又、４０μｍ〜１００μｍとするのがより好ましい。
【００４９】
次に、図２を用いて、本発明の実施の形態の第２例に係る複合位相差光学素子２０について説明する。
【００５０】
該複合位相差光学素子２０は、第１位相差フィルム２２と、この第１位相差フィルム２２に重ねて設けられた第２位相差フィルム２４とから構成されている。
【００５１】
該第１位相差フィルム２２は、前記複合位相差光学素子１０の第１位相差フィルム１２と同じであり、フィルムの面に立てた法線方向が実質的に光軸であり負の１軸性を有し、且つ、基材として使用可能な厚さを有している。
【００５２】
一方、前記第２位相差フィルム２４は、ネマチック規則性の液晶分子構造を有しており、フィルムの面内方向が実質的に光軸であり正の１軸性を有するフィルムである。
【００５３】
即ち、第２位相差フィルム（ネマチック位相差フィルム）２４は、複屈折性を有しているが、ダイレクターの方向の屈折率と、ダイレクターに垂直な方向の屈折率とが異なる。従って、面に沿う方向でも、ダイレクターの方向の屈折率と、ダイレクターに垂直な方向の屈折率とは異なる。又、面に沿うダイレクターに垂直な方向の屈折率と厚さ方向の屈折率とが等しい。
【００５４】
このように、複屈折の態様が方向的に異なる第１、第２位相差フィルム２２，２４を併用することによっても、上記複合位相差光学素子１０と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
次に、図３を用いて、本発明の実施の形態の第３例に係る複合位相差光学素子３０について説明する。
【００５６】
図３中の（Ａ）は、本発明の実施の形態の第３例に係る複合位相差光学素子３０を示したものであり、該複合位相差光学素子３０は、第１位相差フィルム３２と、この第１位相差フィルム３２に重ねて設けられた第２位相差フィルム３４と、この第２位相差フィルム３４に重ねて設けられた第３の位相差フィルム（以下、単に第３位相差フィルムと称す。）３６とから構成されている。
【００５７】
なお、第１位相差フィルム３２は、前記第１位相差フィルム１２（２２）と、第２位相差フィルム３４は、前記複合位相差光学素子１０の第２位相差フィルム１４と、第３位相差フィルム３６は、前記複合位相差光学素子２０の第２位相差フィルムとそれぞれ同じであるため、説明は省略する。
【００５８】
このように、第１、第２、第３位相差フィルム３２，３４、３６を併用することによって、光学補償効果を更に高めることができる。
【００５９】
尚、上記実施の形態の第３例に係る複合位相差光学素子３０においては、第２位相差フィルム３４をコレステリック位相差フィルム、第３位相差フィルム３６をネマチック位相差フィルムとしたが、本発明はこれに限定されない。従って、例えば、図３中の（Ｂ）に示すように、第２位相差フィルム４４をネマチック位相差フィルム、第３位相差フィルム４６をコレステリック位相差フィルムとしてもよい。更に、前記第１〜第３位相差フィルムは、他の液晶分子構造を有するものであってもよい。
【００６０】
次に、前記複合位相差光学素子３０を用いて、コレステリック位相差層３４及びネマチック位相差層３６の材料及び製造方法について説明する。
【００６１】
コレステリック位相差層３４及びネマチック位相差層３６は、材料として液晶性モノマー又は液晶性オリゴマーを用いて３次元架橋したり、材料として液晶ポリマーを用いてガラス状態に固化することにより製造することができる。
【００６２】
ここで、３次元架橋とは、重合性モノマー又はオリゴマー分子が互いに３次元的に重合し網目（ネットワーク）構造になっていることを意味する。このような状態になっていると、液晶分子をコレステリック構造、ネマチック構造の状態に保持したままで光学的に固定し、常温で安定したフィルム状の光学膜として構成することができるので、取扱性を向上させることができる。
【００６３】
まず、位相差層の材料とし液晶性モノマー又は液晶性オリゴマーを用いる場合について説明する。
【００６４】
重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）を所定の温度で液晶相にするとネマチック液晶になる。又、これに任意のカイラル剤を添加すれば、カイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）となる。
【００６５】
尚、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）は、溶媒に溶かしたコーティング液としてもよいが、この場合は、紫外線や電子線照射を照射して３次元架橋させる前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。
【００６６】
３次元架橋可能なモノマー分子としては、例えば特開平７−２５８６３８号公報や特表平１０−５０８８８２号公報で開示されているような、液晶性モノマー及びキラル化合物の混合物がある。より具体的な例を示すと、例えば一般化学式（１）〜（１１）に示されるような液晶性モノマーを用いることができる。尚、一般化学式（１１）で示される液晶性モノマーの場合、Ｘは２〜５（整数）であることが望ましい。
【００６７】
【化１】
2004109899.tif 000003
【００６８】
【化２】
2004109899.tif 000004
【００６９】
【化３】
2004109899.tif 000005
【００７０】
【化４】
2004109899.tif 000006
【００７１】
【化５】
2004109899.tif 000007
【００７２】
【化６】
2004109899.tif 000008
【００７３】
【化７】
2004109899.tif 000009
【００７４】
【化８】
2004109899.tif 000010
【００７５】
【化９】
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【００７６】
【化１０】
2004109899.tif 000012
【００７７】
【化１１】
2004109899.tif 000013
【００７８】
又、カイラル剤としては、例えば一般化学式（１２）〜（１４）に示されるようなカイラル剤を用いることができる。尚、一般化学式（１２）、（１３）で示されるカイラル剤の場合、Ｘは２〜１２（整数）であることが望ましく、又、一般化学式（１４）で示されるカイラル剤の場合、Ｘが２〜５（整数）であることが望ましい。
【００７９】
【化１２】
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【００８０】
【化１３】
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【００８１】
【化１４】
2004109899.tif 000016
【００８２】
又、オリゴマー分子を用いる場合は、特開昭５７−１６５４８０号公報で開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキ酸化合物等が望ましい。
【００８３】
まず、コレステリック位相差層形成工程について説明する。
【００８４】
この実施の形態の例では、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子に、カイラル剤を数％〜１０％程度入れることによりコレステリック液晶を得る。尚、カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変えるか、あるいは、カイラル剤の濃度を変化させることにより、コレステリック液晶の選択反射波長帯域を調整することができる。
【００８５】
最初に、図４（Ａ）に示されるように、ＴＡＣフィルム３２上に配向膜１７を形成しておき、その上に、図４（Ｂ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８をコーティングし、配向膜１７の配向規制力によって配向（このとき、コーティングされた重合性モノマー分子等はコレステリック液晶層を構成している）させる。なお、コーティング液に溶媒を含む場合は、コーティング工程後に溶媒を除去するための乾燥工程が含まれる。又、前記ＴＡＣフィルム３２は、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされている。
【００８６】
次に、上記配向状態のままで、図４（Ｃ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８を、予め添加しておいた光開始材と外部から照射した紫外線によって重合を開始させるか、又は電子線で直接重合を開始させて、３次元架橋（ポリマー化）させることにより、コレステリック位相差層３４を得る。
【００８７】
配向膜１７の配向規制力の方向を同配向膜１７の膜上の全範囲で実質的に一致させておけば、これと接触する側の表面３４Ａにおける液晶分子のダイレクターの方向を、該面内で実質的に一致させることができる。
【００８８】
なお、配向膜１７は、従来知られている方法で作成する。例えば、前述のようにＴＡＣフィルム３２上にＰＩ（ポリイミド）又はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を成膜し、ラビングする方法、ＴＡＣフィルム３２上に光配向膜となる高分子化合物を成膜し、偏光ＵＶ（紫外線）を照射する方法、延伸したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のフィルムを用いる方法等がある。
【００８９】
次に、ネマチック位相差層形成工程について説明する。
【００９０】
まず、図４（Ｄ）に示されるように、所定の温度でネマチック構造の液晶相とした重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９を別途用意し、これをコレステリック位相差層３４の上に直接コーティングし、該コーティングした液晶の厚さ方向の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記３次元架橋させたコレステリック位相差層３４の表面の配向規制力によって規制する（このとき、コーティングされた重合性モノマー分子等はネマチック液晶層を構成している）。この状態で、図４（Ｅ）に示されるように、前述と同様の紫外線照射又は電子線単独照射によって３次元架橋させて固化させ、ネマチック位相差層３６を得る。なお、コーティング液に溶媒を含む場合は、コーティング工程後に溶媒を除去するための乾燥工程が含まれる。
【００９１】
これにより、複合位相差光学素子３０が完成する。
【００９２】
本発明の実施形態の例に係る複合位相差光学素子３０の製造方法によれば、複合位相差光学素子３０の製造が容易となる。しかも、第２位相差フィルム３４の表面３４Ｂが有する配向規制力を用いて第３位相差フィルム３６の液晶分子を配向させることができるため、生産性の向上が可能である。なお、表面３４Ｂ自体の配向規制力が弱い場合は、ラビングしても良い。
【００９３】
なお、図５に示すように、ネマチック位相差フィルム３６と隣接するコレステリック位相差フィルム３４の表面３４Ｂに、更に、配向膜１７Ａを積層することで、ネマチック位相差層３６の配向を行っても、同様の効果を得ることができる。
【００９４】
次に、図６を参照して位相差層の材料としてポリマー（高分子）液晶を用いる場合について説明する。
【００９５】
まず、コレステリック位相差層形成工程について説明する。
【００９６】
この材料としては、液晶ポリマーそれ自体にカイラル能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよいし、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよい。
【００９７】
例えば、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶や、例えば、特開平９−１３３８１０号公報で開示されているような液晶性高分子、特開平１１−２９３２５２号公報で開示されているような液晶性高分子を用いる。
【００９８】
このような液晶ポリマーは、温度によって状態が変わり、例えばガラス転移温度が９０℃、アイソトロピック転移温度が２００℃である場合は、９０℃〜２００℃の間でコレステリック液晶状態を呈し、これを室温まで冷却すればコレステリック構造を保持したままガラス状態で固化させることができる。
【００９９】
尚、予め液晶ポリマーを溶媒に溶かしておいてコーティング液としてもよいが、この場合は冷却前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。
【０１００】
又、コレステリック構造に起因する選択反射波長帯域を調整するためには、コレステリック液晶ポリマー分子の場合は、液晶分子中のカイラルパワーを公知の方法で調整すればよい。又、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いる場合は、その混合比を調整すればよい。
【０１０１】
まず、図６（Ａ）に示されるように、前述と同様に、ＴＡＣフィルム３２上に配向膜１７を形成しておく。
【０１０２】
次に、図６（Ｂ）に示されるように、配向膜１７上に、コレステリック系液晶ポリマー層５２をコーティングし、配向膜１７の配向規制力によって液晶分子を配向させる（このときコレステリック液晶層が形成される）。
【０１０３】
この状態でコレステリック系液晶ポリマー層５２を冷却して液晶分子をガラス状態に固化させれば、図６（Ｃ）に示されるように、コレステリック位相差層３４を得ることができる。
【０１０４】
尚、前述と同様に、配向膜１７の全範囲において配向規制力の方向を実質的に一致させておけば、これと接触する液晶分子のダイレクターの方向を、面内で実質的に一致させることができる。
【０１０５】
次に、ネマチック位相差層形成工程について説明する。
【０１０６】
この材料としては、ネマチック系液晶ポリマーを用いる。例えば、上記特開平１１−２９３２５２号公報で開示されているようなネマチック配向性の液晶ポリマー等を用いる。
【０１０７】
このような液晶ポリマーは、温度によって状態が変わり、所定の温度範囲でネマチック液晶状態を呈し、これを室温まで冷却すればネマチック構造を保持したままガラス状態で固化させることができる。
【０１０８】
まず、図６（Ｄ）に示されるように、ネマチック系液晶ポリマー５４を別途用意し、これをコレステリック位相差層３４の表面３４Ｂ上に直接コーティングし、該コーティングした液晶の厚さ方向の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記固化させたコレステリック位相差層３４の表面３４Ｂの配向規制力によって規制する。この状態で、図６（Ｅ）に示されるように、冷却して液晶分子をガラス状態に固化させ、ネマチック位相差層３６を得る。
【０１０９】
これにより、複合位相差光学素子３０が完成する。
【０１１０】
なお、上記実施の形態の例においては、ＴＡＣフィルム３２上に配向膜１７を設けたが、本発明はこれに限定されず、配向膜１７を設ける代わりに、一方の表面に実質的に配向規制力を備えたＴＡＣフィルムを使用してもよい。
【０１１１】
又、上記実施の形態の例において、いずれの場合も最初にコレステリック位相差層３４を形成し、次にネマチック位相差層３６を形成して、コレステリック位相差層３４の表面の配向規制力によりネマチック位相差層３６のダイレクターの方向を規制しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、最初にネマチック位相差層３６を形成し、次にコレステリック位相差層３４を形成してネマチック位相差層３６の表面の配向規制力によりコレステリック位相差層３４のダイレクターの方向を規制してもよい。
【０１１２】
更に、ＴＡＣフィルム３２上に、コレステリック位相差層３４又はネマチック位相差層３６のいずれか１層のみを積層してもよい。
【０１１３】
次に、図７を参照して、本発明の液晶表示装置の実施の形態の例について説明する。
【０１１４】
この実施の形態の例に係る液晶表示装置６０は、前記図８に示される従来の液晶表示装置１００に対して、光出射側の偏光板１０２Ｂと液晶セル１０４との間に、前記実施の形態の例に係る位相差光学素子１０を配設したものである。他の構成については前記液晶表示装置１００と同様であるので説明を省略する。
【０１１５】
このように、本発明の実施形態に係る複合位相差光学素子１０で液晶セル１０４の位相差を補償することにより、液晶表示装置１００の薄型化及び低コスト化を実現しつつ、同時に、液晶セル１０４の光学特性の変化を効果的に補償することのできる。
【０１１６】
又、光学的補償の態様により、複合位相差光学素子１０を光入射側の偏光板１０２Ａと液晶セル１０４との間に配設してもよく、液晶セル１０４の両側に配設してもよい。このように複合位相差光学素子１０を液晶セル１０４の両側に配設すれば、より理想的な光学補償が可能になる。なお、液晶セル１０４の片側又は両側に位相差光学素子１０を複数配設してもよい。
【０１１７】
又、前記実施の形態の例において、液晶表示装置６０は光が厚さ方向の一方側から他方側に透過する透過型であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る位相差光学素子は反射型、又は半透過型の液晶表示装置にも適用可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明によれば、薄型化及び低コスト化を実現しつつ、同時に、液晶の光学特性の変化を効果的に補償することのできる複合位相差光学素子、その製造方法及び該複合位相差光学素子を備えた液晶表示装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例に係る複合位相差光学素子を模式的に示す斜視図
【図２】同実施の形態の第２例に係る複合位相差光学素子を模式的に示す斜視図
【図３】同実施の形態の第３例に係る複合位相差光学素子を模式的に示す斜視図
【図４】同実施の形態の例に係る複合位相差光学素子の製造工程を示す略示断面図
【図５】同複合位相差光学素子の他の製造工程を示す略示断面図
【図６】同複合位相差光学素子の他の製造工程を示す略示断面図
【図７】本発明の実施の形態の例に係る液晶表示装置を示す略示断面図
【図８】従来の液晶表示装置を示す略示分解斜視図
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０…複合位相差光学素子
１２、２２、３２、４２…第１位相差フィルム
１４、２４、３４、４４・・・第２位相差フィルム
３６、４６・・・第３位相差フィルム
３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ…表面
１７…配向膜
１７Ａ…第２の配向膜
１８、１９…重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）
５２、５４…液晶ポリマー層
６０、１００…液晶表示装置
１０２Ａ、１０２Ｂ…偏光板
１０４…液晶セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004109899.tif 000019
【図４】
2004109899.tif 000020
【図５】
2004109899.tif 000021
【図６】
2004109899.tif 000022
【図７】
2004109899.tif 000023
【図８】
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