(57)【要約】【課題】透過モードにおける表示が明るく、高コントラストであり、厚みを薄く設計することが可能であり、視野角依存性の少ない半透過反射型液晶表示素子を提供する。【解決手段】透明電極を有する第１基板と、反射機能領域と透過機能領域が形成された半透過反射性電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板間に狭持されたネマチック液晶層と、第１基板上に設置された第１光学異方素子と１枚の偏光板を具備し、第２基板上に設置された第２光学異方素子と１枚の偏光板とを具備した半透過反射型液晶表示素子であって、第１光学異方素子が１枚の高分子配向フィルムからなる位相差フィルムで、波長（λ）４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるリターデーション値Ｒｅ（λ）が、Ｒｅ（４５０）＜Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）および０．２≦Ｒｅ（λ）／λ≦０．３を満たす位相差フィルムからなり、第２光学異方素子が光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より形成され、液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルムを含む半透過反射型液晶表示素子。【選択図】　　　　図４
2004125830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極を有する第１の基板と、反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とが形成された半透過反射性電極を有する第２の基板と、該第１の基板と該第２の基板間に狭持されたネマチック液晶層と、該第１の基板の液晶層と接する面とは反対の面上に設置された第１の光学異方素子と１枚の偏光板を具備し、該第２の基板の液晶層と接する面とは反対の面上に設置された第２の光学異方素子と１枚の偏光板とを具備した半透過反射型液晶表示素子であって、
第１の光学異方素子が１枚の高分子配向フィルムからなる位相差フィルムであって、波長（λ）４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるリターデーション値を各々Ｒｅ（４５０）、Ｒｅ（５５０）及びＲｅ（６５０）としたとき、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たす位相差フィルムからなり、
Ｒｅ（４５０）＜Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）　　（Ｉ）
０．２≦Ｒｅ（λ）／λ≦０．３　　　　　　　　　　（ＩＩ）
前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）を含むことを特徴とする半透過反射型液晶表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の半透過反射型液晶表示素子において、前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）と、少なくとも１枚の高分子延伸フィルムとから構成されることを特徴とする請求項１記載の半透過反射型液晶表示素子。
【請求項３】
請求項１記載の半透過反射型液晶表示素子において、前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）と、少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチック配向を固定化した液晶フィルム（Ｂ）とから構成されることを特徴とする請求項１記載の半透過反射型液晶表示素子。
【請求項４】
前記液晶フィルム（Ａ）が、液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向させ、その状態から冷却することによりネマチックハイブリッド配向をガラス固定化した液晶フィルムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の半透過反射型液晶表示素子。
【請求項５】
前記液晶フィルム（Ａ）が、液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向させ、架橋反応によりネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の半透過反射型液晶表示素子。
【請求項６】
反射機能を有する領域と透過機能を有する領域の液晶層厚が異なり、前記反射機能を有する領域の液晶層厚が前記透過機能を有する領域の液晶層厚よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の半透過反射型液晶表示素子。
【請求項７】
ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式を用いたことを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示素子。
【請求項８】
ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式を用いたことを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示素子。
【請求項９】
ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式を用いたことを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や、電子手帳、携帯電話等の携帯情報機器、あるいは、液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲ等に用いられる反射型と透過型とを兼ね備えた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示素子はその薄型軽量な特徴を大きく活かせる、携帯型情報端末機器のディスプレイとしての市場拡大の期待が高まっている。携帯型電子機器は通常バッテリー駆動であるがために消費電力を抑えることが重要な課題となっている。そのため、携帯型用途の液晶表示素子等としては、電力消費が大きいバックライトを使用しない、若しくは、常時使用しないで済み、低消費電力化、薄型化、軽量化が可能である反射型液晶表示素子が特に注目されている。
【０００３】
反射型液晶表示素子としては、液晶セルを１対の偏光板で挟み、さらに外側に反射板を配置した偏光板２枚型の反射型液晶表示素子が、白黒表示用として広く使用されている。さらに最近では、液晶層を偏光板と反射板で挟んだ偏光板１枚型の反射型液晶表示素子が偏光板２枚型よりも原理的に明るくカラー化も容易なことから実用化されている。偏光板１枚型の反射型液晶表示素子では、偏光板と液晶セルの間に配置される位相差板には略円偏光板機能を持たせる為１／４波長板を使用し、更に液晶セル内の液晶層厚を略１／４波長程度の厚さにさせることにより、ノーマリーホワイト型反射型液晶表示素子を実現している（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
位相差板に使用する１／４波長板には、良好な円偏光特性を与えるために、５５０ｎｍの単色光での複屈折光の位相差が略１／４波長である１／４波長板と５５０ｎｍの単色光での複屈折光の位相差が略１／２波長である１／２波長板とからなる少なくとも２枚以上の位相差フィルムを使用することが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
しかしながら、これら反射型液晶表示素子は、通常外光を利用して表示を行うため、暗い環境下で用いる場合には表示が見えにくくなるという欠点を有する。この問題を解決する技術として、偏光板１枚型の反射型液晶表示素子においては、反射板の代わりに入射光の一部を透過する性質を持つ半透過反射板を使用し、かつバックライトを備えた半透過反射型液晶表示素子が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。この場合、バックライト非点灯の状態では外光を利用した反射型（反射モード）として、暗い環境ではバックライトを点灯させた透過型（透過モード）として使用することができる。
【０００６】
この偏光板１枚型の半透過反射型液晶表示素子では、透過モードにおいては半透過反射層を通して液晶セルに略円偏光を入射させる必要があることから、１枚または複数枚のポリカーボネートに代表される高分子延伸フィルムと偏光板からなる円偏光板を半透過反射層とバックライトの間に配置させる必要がある。しかしながら、透過モードの液晶表示素子においては、液晶分子の持つ屈折率異方性のため斜めから見たときに表示色が変化するあるいは表示コントラストが低下するという視野角の問題が本質的に避けられず、高分子延伸フィルムを用いた円偏光板では、この視野角拡大は本質的に難しい。
また、携帯型情報端末機器では、近年、薄型化、軽量化の要望が高まっており、携帯型情報端末機器のディスプレイに使用される部材にも、薄型化、軽量化の要求が強くなってきているが、高分子延伸フィルムでは製造面の問題で薄型化にも限界がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１１７１１号公報
【特許文献２】
国際公開第９８／４３２０号パンフレット
【特許文献３】
特開平１０−６８８１６号公報
【特許文献４】
特開平１０−２０６８４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透過モードにおける表示が明るく、高コントラストであり、厚みを薄く設計することが可能であり、視野角依存性の少ない半透過反射型液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、透明電極を有する第１の基板と、反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とが形成された半透過反射性電極を有する第２の基板と、該第１の基板と該第２の基板間に狭持されたネマチック液晶層と、該第１の基板の液晶層と接する面とは反対の面上に設置された第１の光学異方素子と１枚の偏光板を具備し、該第２の基板の液晶層と接する面とは反対の面上に設置された第２の光学異方素子と１枚の偏光板とを具備した半透過反射型液晶表示素子において、
前記第１の光学異方素子が１枚の高分子配向フィルムからなる位相差フィルムであって、波長（λ）４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるリターデーション値を各々Ｒｅ（４５０）、Ｒｅ（５５０）及びＲｅ（６５０）としたとき、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たす位相差フィルムからなり、
Ｒｅ（４５０）＜Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）　　（Ｉ）
０．２≦Ｒｅ（λ）／λ≦０．３　　　　　　　　　　（ＩＩ）
前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）を含むことを特徴とする半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１０】
また本発明の第２は、前記記載の半透過反射型液晶表示素子において、前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）と、少なくとも１枚の高分子延伸フィルムとから構成されることを特徴とする前記記載の半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１１】
また本発明の第３は、前記記載の半透過反射型液晶表示素子において、前記第２の光学異方素子が少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）と、少なくとも１枚の光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチック配向を固定化した液晶フィルム（Ｂ）とから構成されることを特徴とする前記記載の半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１２】
また本発明の第４は、前記液晶フィルム（Ａ）が、液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向させ、その状態から冷却することによりネマチックハイブリッド配向をガラス固定化した液晶フィルムであることを特徴とする前記記載の半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１３】
また本発明の第５は、前記液晶フィルム（Ａ）が、液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向させ、架橋反応によりネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルムであることを特徴とする前記記載の半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１４】
また本発明の第６は、前記反射機能を有する領域と透過機能を有する領域の液晶層厚が異なり、反射機能を有する領域の液晶層厚が透過機能を有する領域の液晶層厚よりも薄いことを特徴とする前記記載の半透過反射型液晶表示素子に関する。
【００１５】
また本発明の第７は、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式を用いたことを特徴とする前記記載の半透過型液晶表示素子に関する。
また本発明の第８は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式を用いたことを特徴とする前記記載の半透過型液晶表示素子に関する。
また本発明の第９は、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式を用いたことを特徴とする前記記載の半透過型液晶表示素子に関する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半透過反射型液晶表示素子は、観察者側から見て、偏光板、第１の光学異方素子、液晶セル、第２の光学異方素子、偏光板、バックライトから構成され、必要に応じて光拡散層、光制御フィルム、導光板、プリズムシート等の部材が更に追加することができる。このタイプの液晶表示素子では、後方にバックライトを設置することで反射モードと透過モード両方の使用が可能となる。
【００１７】
次に本発明に使用される液晶セルについて説明する。
本発明に使用される液晶セルは、透明電極を有する第１の基板と、反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とが形成された半透過反射性電極を有する第２の基板と、該第１の基板と該第２の基板間に狭持されたネマチック液晶層とから構成される。
【００１８】
該液晶セルは反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とが形成された半透過反射層を含むが、反射機能を有する領域が反射表示を行なう反射表示部となり、透過機能を有する領域が透過表示を行なう透過表示部となる。
該液晶セルの反射表示部の液晶層厚は透過表示部よりも薄くした方が好ましい。この理由を以下に説明する。
まず、液晶層厚を反射表示に適した層厚に設定した場合の透過表示部における透過表示について説明する。反射表示に適した液晶層の設定を行なった場合における液晶層の電界等の外場による配向変化に伴う偏光状態の変化の量は、観察者側から液晶層を通って入射した光が反射層で反射され再び液晶層を通って観察者側に出射することにより液晶層を往復して十分なコントラスト比が得られる程度である。しかしながら、この設定においては、透過表示部では、液晶層を通過した光の偏光状態の変化量が不十分である。このため、反射表示に用いる液晶セルの観察者側に設置した偏光板に加え、透過表示のみに使用する偏光板を観察者側から見て液晶セルの背面に設置しても、透過表示部では十分な表示は得られない。つまり、液晶層の配向条件を反射表示部に適した液晶層の配向条件に設定した場合、透過表示部では、明度が不足するか、あるいは、明度が十分にあっても、暗表示の透過率が低下せず、表示に十分なコントラスト比が得られない。
【００１９】
さらに詳細に説明すると、反射表示を行なう場合、液晶層を１度だけ通過する光に対して概ね１／４波長の位相差が付与されるように、印加される電圧によって上記液晶層内の液晶の配向状態が制御されている。このように反射表示に適した液晶層厚、つまり１／４波長の位相変調を与える電圧変調を行なって透過表示を行なうと、透過表示部が暗表示のときの透過率を十分に低下させる場合には、透過表示部が明表示の時には光の出射側の偏光板で約半分の光度の光が吸収され、十分な明表示が得られない。また、透過表示部が明表示のときの明度を増すために偏光板、位相差補償板等の光学素子の配置を行なうと、透過表示部が暗表示のときの明度は、明表示時の明度の約１／２の明度となり、表示のコントラスト比が不十分となる。
【００２０】
逆に、透過表示に適した条件に液晶層厚を設定するには、液晶層を透過する光に対して１／２波長の位相差が付与されるように上記液晶層に電圧変調する必要がある。したがって、反射光と透過光とを共に高解像度かつ視認性に優れた表示に利用するには、反射表示部の液晶層厚は、透過表示部の液晶層厚よりも小さくすることが必要となる。理想的には、反射表示部の液晶層厚は、透過表示部の液晶層厚の約１／２であることが好ましい。
【００２１】
前記液晶セルの方式としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ　Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌ）方式、ハーフトーングレイスケール方式、ドメイン分割方式、あるいは強誘電性液晶、反強誘電性液晶を利用した表示方式等の各種の方式が挙げられる。
【００２２】
ＴＮ方式の場合、液晶層のツイスト方向は左ねじれであっても右ねじれであっても良い。ツイスト角度は９０度以下である方が望ましく、７０度以下である方が更に望ましい。９０度より大きい場合、液晶表示素子に不必要な色付きが生じる恐れがある。
また、液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、ＳＴＮ−ＬＣＤ等に用いられるパッシブマトリクス方式、並びにＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極、ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であっても良い。
【００２３】
液晶セルを構成する透明基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有している透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの電極は、ＩＴＯ等の公知のものが使用できる。電極は通常、液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けることができる。
【００２４】
液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶物質、高分子液晶物質およびこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性物質等を添加することもできる。
【００２５】
半透過反射性電極に含まれる反射機能を有する領域（以下、反射層ということがある）としては、特に制限されず、アルミニウム、銀、金、クロム、白金等の金属やそれらを含む合金、酸化マグネシウム等の酸化物、誘電体の多層膜、選択反射を示す液晶、又はこれらの組み合わせ等を例示することができる。これら反射層は平面であっても良く、また曲面であっても良い。さらに反射層は、凹凸形状など表面形状に加工を施して拡散反射性を持たせたもの、液晶セルの観察者側と反対側の該電極基板上の電極を兼備させたもの、またそれらを組み合わせたものであっても良い。
【００２６】
本発明に用いられる偏光板は、本発明の目的が達成し得るものであれば特に制限されず、液晶表示素子に用いられる通常のものを適宜使用することができる。具体的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や部分アセタール化ＰＶＡのようなＰＶＡ系やエチレン−酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物等からなる親水性高分子フィルムに、ヨウ素および／または２色性色素を吸着して延伸した偏光フィルム、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物のようなポリエン配向フィルムなどからなる偏光フィルムを使用することができる。また、反射型の偏光フィルムも使用することができる。
該偏光板は、偏光フィルム単独で使用しても良いし、強度向上、耐湿性向上、耐熱性の向上等の目的で偏光フィルムの片面または両面に透明保護層等を設けたものであっても良い。透明保護層としては、ポリエステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチックフィルムを直接または接着層を介して積層したもの、透明樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ系等の光硬化型樹脂層などが挙げられる。これら透明保護層を偏光フィルムの両面に被覆する場合、両側に異なる保護層を設けても良い。
【００２７】
本発明に用いられる第１の光学異方素子は、波長（λ）４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるリターデーション値を各々Ｒｅ（４５０）、Ｒｅ（５５０）及びＲｅ（６５０）としたとき、下記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を満たす１枚の高分子配向フィルムからなる位相差フィルムである。
Ｒｅ（４５０）＜Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）　　（Ｉ）
０．２≦Ｒｅ（λ）／λ≦０．３　　　　　　　　　　（ＩＩ）
上記式（Ｉ）を満たす、すなわち、リターデーション値が短波長ほど小さい１枚の高分子配向フィルムからなる位相差フィルムは、下記（Ａ）または（Ｂ）の条件を満たす高分子配向フィルムによって得ることができる。
【００２８】
（Ａ）（１）正の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位（以下、第１のモノマー単位という。）と負の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位（以下、第２のモノマー単位という。）とを含む高分子化合物から構成されるフィルムであって、（２）該第１のモノマー単位に基づく高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、該第２のモノマー単位に基づく高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも小さく、かつ（３）正の屈折率異方性を有する、配向フィルム。
【００２９】
（Ｂ）（１）正の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位（以下、第１のモノマー単位という。）と負の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位（以下、第２のモノマー単位という。）とを含む高分子化合物から構成されるフィルムであって、（２）該第１のモノマー単位に基づく高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、該第２のモノマー単位に基づく高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも大きく、かつ（３）負の屈折率異方性を有する、配向フィルム。
【００３０】
上記（Ａ）（Ｂ）の条件を満たす態様の例として、下記条件（Ｃ）（Ｄ）を満たすものがある。
（Ｃ）（１）正の屈折率異方性を有する高分子化合物と負の屈折率異方性を有する高分子化合物とからなるブレンドポリマー及び／又は正の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位と負の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位とからなる共重合体から構成されるフィルムであって、（２）該正の屈折率異方性を有する高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は該負の屈折率異方性を有する高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも小さく、かつ（３）正の屈折率異方性を有する、配向フィルム。
【００３１】
（Ｄ）（１）正の屈折率異方性を有する高分子化合物と負の屈折率異方性を有する高分子化合物とからなるブレンドポリマー及び／又は正の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位と負の屈折率異方性を有する高分子化合物を形成するモノマー単位とからなる共重合体から構成されるフィルムであって、（２）該正の屈折率異方性を有する高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は該負の屈折率異方性を有する高分子化合物のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも大きく、かつ（３）負の屈折率異方性を有する、配向フィルム。
ここで、正又は負の屈折率異方性を有する高分子化合物とは、正又は負の屈折率異方性を有する配向フィルムを与える高分子化合物をいう。
【００３２】
本発明において第１の光学異方素子に用いられる高分子配向フィルムは、前述したようにブレンドポリマーからなるものでも共重合体からなるものでもよい。高分子配向フィルムを構成する高分子材料は、上記の条件を満たすブレンドポリマー又は共重合体であればよく、耐熱性に優れ、光学性能が良好で、溶液製膜ができる熱可塑性ポリマーである。例えばポリアリレート系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリオレフィン系、ポリエーテル系、ポリスルフィン系、ポリスルホン系、ポリエーテルスルホン系などの重合体から１種類又は２種類以上を適宜選択することができる。ただし、配向フィルムの吸水率が１重量％以下でないと位相差フィルムとして実用する上で問題があるので、フィルム材料はフィルムの吸水率が１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下の条件を満たすように選択することが重要である。
【００３３】
ブレンドポリマーであれば、光学的に透明である必要があることから相溶ブレンドまたは各々の高分子化合物の屈折率が略等しいことが好ましい。ブレンドポリマーの具体的な組み合わせとしては、例えば負の光学異方性を有する高分子化合物としてポリメチルメタクリレートと、正の光学異方性を有する高分子化合物としてポリビニリデンフロライド、ポリエチレンオキサイド、またはビニリデンフロライド−トリフルオロエチレン共重合体の組み合わせ、正の光学異方性を有する高分子化合物としてポリフェニレンオキサイドと、負の光学異方性を有する高分子化合物としてポリスチレン、スチレン−ラウロイルマレイミド共重合体、スチレン−シクロヘキシルマレイミド共重合体、またはスチレン−フェニルマレイミド共重合体の組み合わせ、負の光学異方性を有するスチレン−マレイン酸無水物共重合体と正の光学異方性を有するポリカーボネート、また、正の光学異方性を有するアクリロニトリル−ブタジエン共重合体と負の光学異方性を有するアクリロニトリル−スチレン共重合体等を好適に挙げることができるが、これらに限定されるものではない。特に透明性の観点から、ポリスチレンと、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキサイド）等のポリフェニレンオキサイドとの組み合わせが好ましい。かかる組み合わせの場合、該ポリスチレンの比率が全体の６７重量％以上７５重量％以下を占めることが好ましい。
【００３４】
また、共重合体としては、例えば、ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート共重合体、ポリエステル共重合体、ポリエステルカーボネート共重合体、ポリアリレート共重合体等を用いることが出来る。特に、フルオレン骨格を有するセグメントは負の光学異方性となり得るため、フルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体、ポリエステル共重合体、ポリエステルカーボネート共重合体、ポリアリレート共重合体等はより好ましく用いられる。
【００３５】
ビスフェノール類とホスゲンあるいは炭酸ジフェニルなどの炭酸エステル形成性化合物と反応させて製造されるポリカーボネート共重合体は透明性、耐熱性、生産性に優れており特に好ましく用いることが出来る。ポリカーボネート共重合体としては、フルオレン骨格を有する構造を含む共重合体であることが好ましい。フルオレン骨格を有する成分は１〜９９モル％含まれていることが好ましい。
【００３６】
本発明の配向フィルムの材料として好適なものは、下記式（１）で示される繰り返し単位と、下記式（２）で示される繰り返し単位とから構成されるポリカーボネートの配向フィルムからなり、上記式（１）で表わされる繰り返し単位は該ポリカーボネート全体の３０〜９０モル％を占め、上記式（２）で表わされる繰り返し単位は全体の７０〜１０モル％を占める材料である。
【００３７】
【化１】
2004125830.tif 000003
【００３８】
【化２】
2004125830.tif 000004
【００３９】
上記式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜６の炭化水素基から選ばれる基を示し、Ｘは式（３）で示される基ある。また、上記式（２）において、Ｒ９　〜Ｒ１６はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜２２の炭化水素基から選ばれる基を示し、Ｙは式（４）で示される基から選ばれる基を示す。
【００４０】
【化３】
2004125830.tif 000005
【００４１】
【化４】
2004125830.tif 000006
【００４２】
上記式（４）において、Ｒ１７〜Ｒ１９、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜２２の炭化水素基から選ばれる基を示し、Ｒ２０及びＲ２３はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の炭化水素基から選ばれる基を示し、Ａｒは炭素数６〜１０のアリール基である。
【００４３】
この材料は、上記式（１）で表わされるフルオレン骨格を有する繰り返し単位と上記式（２）で表わされる繰り返し単位とからなるポリカーボネート共重合体、および上記式（１）で表わされるフルオレン骨格を有する繰り返し単位からなるポリカーボネートと上記式（２）で表わされる繰り返し単位からなるポリカーボネートとのブレンドポリマーである。共重合体の場合、上記式（１）および（２）で表わされる繰り返し単位はそれぞれ２種類以上組み合わせてもよく、組成物の場合も、上記繰り返し単位はそれぞれ２種類以上組み合わせてもよい。
【００４４】
上記式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜６の炭化水素基から選ばれる。かかる炭素数１〜６の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基が挙げられる。この中で、水素原子、メチル基が好ましい。
上記式（２）において、Ｒ９〜Ｒ１６はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜２２の炭化水素基から選ばれる。かかる炭素数１〜２２の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基等の炭素数１〜９のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基が挙げられる。この中で、水素原子、メチル基が好ましい。
上記式（４）において、Ｒ１７〜Ｒ１９、Ｒ２１及びＲ２２はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子及び炭素数１〜２２の炭化水素基から選ばれる。かかる炭素数１〜２２の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基等の炭素数１〜９のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基が挙げられる。この中で、水素原子、メチル基が好ましい。Ｒ２０及びＲ２３はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の炭化水素基から選ばれ、またＡｒはフェニル基、ナフチル基等の炭素数６〜１０のアリール基である。
【００４５】
上記式（１）の含有率、すなわち共重合体の場合共重合組成、組成物の場合ブレンド組成比は、ポリカーボネート全体の３０〜９０モル％である。かかる範囲を外れた場合には、測定波長　４００〜７００ｎｍにおいて位相差絶対値が短波長ほど小さくなるということがない。上記式（１）の含有率は、ポリカーボネート全体の３５〜８５モル％が好ましく、４０〜８０モル％がより好ましい。ここで上記モル比は共重合体、ブレンドポリマーに関わらず、配向フィルムを構成するポリカーボネートのバルク全体で、例えば核磁気共鳴（ＮＭＲ）素子より求めることができる。
【００４６】
この材料におけるポリカーボネートとしては、下記式（５）で示される繰り返し単位と、下記式（６）で示される繰り返し単位とから構成されるポリカーボネート共重合体及び／またはポリカーボネート組成物（ブレンドポリマー）が好ましい。
【００４７】
【化５】
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【００４８】
【化６】
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【００４９】
上記式（５）において、Ｒ２４及びＲ２５はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基から選ばれる基を示し、上記式（６）において、Ｒ２６及びＲ２７はそれぞれ独立に水素原子及びメチル基から選ばれる基を示し、Ｚは式（７）で示される基から選ばれる基を示す。
【００５０】
【化７】
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【００５１】
さらに、下記式（８）〜（１２）で示される繰り返し単位からなる共重合体において、繰り返し単位（１２）の割合が４０〜７５モル％であるもの、下記式（９）及び（１２）で示される繰り返し単位からなる共重合体において（１２）の割合が３０〜７０モル％であるもの、下記式（１０）及び（１２）で示される繰り返し単位からなる共重合体において、（１２）の割合が３０〜７０モル％であるもの、下記式（８）及び（１１）で示される繰り返し単位からなる共重合体において、（１１）の割合が４０〜７５モル％であることがそれぞれより好ましい。
【００５２】
【化８】
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【００５３】
最も好ましい材料はビスフェノールＡ（ＢＰＡ、上記式（８）に対応）　とビスクレゾールフルオレン（ＢＣＦ、上記式（１２）に対応）　を含む共重合体又は高分子ブレンドあるいはこれらの混合物であり、これらの成分の配合比はＢＣＦの含有率が５５〜７５モル％、より好ましくは５５〜７０モル％である。これらの材料において、より理想に近いλ／４板やλ／２板を得ることができる。
【００５４】
上記した共重合体及び／またはブレンドポリマーは公知の方法によって製造し得る。ポリカーボネートはジヒドロキシ化合物とホスゲンとの重縮合による方法、溶融重縮合法等が好適に用いられる。ブレンドの場合は、相溶性ブレンドが好ましいが、完全に相溶しなくても成分間の屈折率を合わせれば成分間の光散乱を抑え、透明性を向上させることが可能である。
【００５５】
本発明における高分子配向フィルムの材料高分子化合物の極限粘度は０．３〜２．０ｄｌ／ｇであることが好ましい。これより低粘度では脆くなり機械的強度が保てないといった問題があり、これより高粘度では溶液粘度が上がりすぎるため溶液製膜においてダイラインの発生等の問題や、重合終了時の精製が困難になるといった問題がある。
【００５６】
本発明における高分子配向フィルムは透明であることが好ましく、ヘイズ値は３％以下、全光線透過率は８５％以上であることが好ましい。また、前記高分子配向フィルム材料のガラス転移点温度は　１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上であることが好ましい。さらに、フェニルサリチル酸、２−ヒドロキシベンゾフェノン、トリフェニルフォスフェート等の紫外線吸収剤や、色味を変えるためのブルーイング剤、酸化防止剤等を添加してもよい。
【００５７】
本発明における高分子配向フィルムは上記ポリカーボネートなどのフィルムを延伸等により配向させたフィルムを用いるものである。かかるフィルムの製造方法としては、公知の溶融押し出し法、溶液キャスト法等が用いられるが、膜厚むら、外観等の観点から溶液キャスト法がより好ましく用いられる。溶液キャスト法における溶剤としては、メチレンクロライド、ジオキソラン等が好適が用いられる。
また、延伸方法も公知の延伸方法を使用し得るが、好ましくは縦一軸延伸である。フィルム中には延伸性を向上させる目的で、公知の可塑剤であるジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート等のフタル酸エステル、トリブチルフォスフェート等のリン酸エステル、脂肪族二塩基エステル、グリセリン誘導体、グリコール誘導体等を含有してもよい。延伸時には、先述のフィルム製膜時に用いた有機溶剤をフィルム中に残留させて延伸しても良い。この有機溶剤の量としてはポリマー固形分対比１〜２０質量％であることが好ましい。
【００５８】
また、上記可塑剤や液晶等の添加剤は、高分子配向フィルムの位相差波長分散を変化させ得るが、添加量は、ポリマー固形分対比１０質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましい。
高分子配向フィルムの膜厚は特に限定されるものではないが、１μｍから４００μｍであることが好ましい。
【００５９】
高分子配向フィルムの位相差を短波長ほど小さくするためには、特定の化学構造を有することが必須条件であり、位相差波長分散はかなりの部分がその化学構造で決まるが、延伸条件、ブレンド状態等によっても変動することに留意されるべきである。
高分子配向フィルムは特に１枚の配向フィルムをもって波長依存性が少ない良好な４分の１波長板（λ／４板）を構成することができるものであるため、下記式（ＩＩ）を満たすものである。
０．２≦Ｒｅ（λ）／λ≦０．３　　　　　　　　　　（ＩＩ）
【００６０】
本発明に用いられる第２の光学異方素子は、光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質、具体的には光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子化合物または少なくとも１種の該液晶性高分子化合物を含有する光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子組成物から成り、該液晶性高分子化合物または該液晶性高分子組成物が液晶状態において形成した平均チルト角が５゜〜３５゜のネマチックハイブリッド配向構造を固定化した液晶フィルム（Ａ）を少なくとも含み、可視光域で略４分の１波長の位相差を有する素子である。
【００６１】
ここで、ネマチックハイブリッド配向とは、液晶分子がネマチック配向しており、このときの液晶分子のダイレクターとフィルム平面のなす角がフィルム上面と下面とで異なった配向形態を言う。したがって、上面界面近傍と下面界面近傍とで該ダイレクターとフィルム平面との成す角度が異なっていることから、該フィルムの上面と下面との間では該角度が連続的に変化しているものといえる。
またネマチックハイブリッド配向状態を固定化したフィルムは、液晶分子のダイレクターがフィルムの膜厚方向のすべての場所において異なる角度を向いている。したがって当該フィルムは、フィルムという構造体として見た場合、もはや光軸は存在しない。
【００６２】
また本発明でいう平均チルト角とは、液晶フィルムの膜厚方向における液晶分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度の平均値を意味するものである。本発明に供される液晶フィルムは、フィルムの一方の界面付近ではダイレクターとフィルム平面との成す角度が、絶対値として通常２０゜〜９０゜、好ましくは３０゜〜７０゜の角度をなしており、当該面の反対においては、絶対値として通常０゜〜２０゜、好ましくは０゜〜１０゜の角度を成しており、その平均チルト角は、絶対値として通常５゜〜４５゜、好ましくは７゜〜４０゜、さらに好ましくは１０゜〜３８゜、最も好ましくは１５゜〜３５゜である。平均チルト角が上記範囲から外れた場合、コントラストの低下等の恐れがあり望ましくない。なお平均チルト角は、クリスタルローテーション法を応用して求めることができる。
【００６３】
本発明に用いられる第２の光学異方素子を構成する液晶フィルム（Ａ）は、光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子物質より実質的に形成され、該液晶性高分子物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向状態を固定化したものであれば、その製造方法については特に制限はない。例えば、低分子液晶を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる液晶フィルムや、高分子液晶を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる液晶フィルムを用いることができる。なお本発明でいう液晶フィルムとは、フィルム自体が液晶性を呈するか否かを問うものではなく、低分子液晶、高分子液晶などの液晶物質をフィルム化することによって得られるものを意味する。
【００６４】
また液晶フィルム（Ａ）が、半透過反射型液晶表示素子に対してより好適な視野角改良効果を発現するための該フィルムの膜厚は、対象とする液晶表示素子の方式や種々の光学パラメーターに依存するので一概には言えないが、通常０．２μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μｍ、特に好ましくは０．５μｍ〜２μｍの範囲である。膜厚が０．２μｍ未満の時は、十分な補償効果が得られない恐れがある。また膜厚が１０μｍを越えるとディスプレーの表示が不必要に色づく恐れがある。
【００６５】
次に、図１から図３を用いて液晶フィルム（Ａ）からなる光学異方素子の上下、該光学異方素子のチルト方向および液晶セル層のプレチルト方向をそれぞれ以下に定義する。
まず図１および図２において、液晶フィルム（Ａ）からなる光学異方素子の上下を、該光学異方素子を構成する液晶フィルム（Ａ）のフィルム界面近傍における液晶分子ダイレクターとフィルム平面との成す角度によってそれぞれ定義すると、液晶分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度が鋭角側で２０〜９０度の角度を成している面をｂ面とし、該角度が鋭角側で０〜２０度の角度を成している面をｃ面とする。
この光学異方素子のｂ面から液晶フィルム層を通してｃ面を見た場合、液晶分子ダイレクターとダイレクターのｃ面への投影成分が成す角度が鋭角となる方向で、かつ投影成分と平行な方向を光学異方素子のチルト方向と定義する。
次いで図３において、通常、液晶セル層のセル界面では、駆動用低分子液晶はセル界面に対して平行ではなくある角度もって傾いており一般にこの角度をプレチルト角と言うが、セル界面の液晶分子のダイレクターとダイレクターの界面への投影成分とがなす角度が鋭角である方向で、かつダイレクターの投影成分と平行な方向を液晶セル層のプレチルト方向と定義する。
【００６６】
また、第２の光学異方素子は、他の高分子延伸フィルムやまたはネマチック配向を固定化した液晶フィルム（Ｂ）と組み合わせても使用することができる。
高分子延伸フィルムとしては、一軸性あるいは二軸性を示すような物質で、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、日本合成ゴム（株）製のＡＲＴＯＮ（商品名）フィルムなどの延伸フィルムを使用することができる。この場合も、コストアップの問題を勘案すれば、液晶フィルム１枚と高分子延伸フィルム１枚の組み合わせが実用上好ましい。
【００６７】
液晶フィルム（Ｂ）は、ネマチック配向状態が固定化されたものであれば、如何様な液晶から形成されたものであっても構わない。例えば低分子液晶を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる液晶フィルムや、高分子液晶を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる液晶フィルムを用いることができる。なお本発明でいう液晶フィルム（Ｂ）とは、液晶フィルム（Ａ）と同様にフィルム自体が液晶性を呈するか否かを問うものではなく、低分子液晶、高分子液晶などの液晶物質をフィルム化することによって得られるものを意味する。
【００６８】
また第２の光学異方素子に含まれる液晶フィルムとしては、液晶フィルム単体として使用することも可能であり、支持基板として透明プラスチックフィルムを設けて使用することも可能である。液晶フィルム単体として使用する場合は、該偏光板を作製するときに用いるポリエステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチックフィルムに液晶フィルムを積層した後、偏光板と一体化することにより作製できる。
【００６９】
本発明の第２の光学異方素子のリターデーション値（複屈折Δｎと膜厚ｄとの積）について説明する。
液晶フィルム（Ａ）の法線方向から見た場合の面内の見かけのリターデーション値としては、ネマチックハイブリッド配向したフィルムでは、ダイレクターに平行な方向の屈折率（以下ｎｅと呼ぶ）と垂直な方向の屈折率（以下ｎｏと呼ぶ）が異なっているおり、ｎｅからｎｏを引いた値を見かけ上の複屈折率とした場合、見かけ上のリターデーション値は見かけ上の複屈折率と絶対膜厚との積で与えられるとする。この見かけ上のリターデーション値は、エリプソメトリー等の偏光光学測定により容易に求めることができる。
【００７０】
前記第２の光学異方素子が、ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）のみから構成される場合と、液晶フィルム（Ａ）と高分子延伸フィルムまたはネマチック配向を固定化した液晶フィルム（Ｂ）とを組み合わせた場合に分けて説明する。
ネマチックハイブリッド配向した液晶フィルム（Ａ）のみから構成される場合、液晶フィルム（Ａ）の見かけ上のリターデーション値は、５５０ｎｍの単色光に対して、通常、７０ｎｍ〜１８０ｎｍ、好ましくは９０ｎｍ〜１６０ｎｍ、特に好ましくは１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にすることにより、良好な円偏光特性が得られる。見かけのリターデーション値が７０ｎｍ未満、あるいは１８０ｎｍより大きい時は、液晶表示素子に不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００７１】
液晶フィルム（Ａ）と高分子延伸フィルムまたは液晶フィルム（Ｂ）とを組み合わせた場合は、特開平１０−０６８８１６号公報に記載のように、５５０ｎｍの単色光での複屈折光の位相差が略１／４波長である１／４波長板と５５０ｎｍの単色光での複屈折光の位相差が略１／２波長である１／２波長板とを、それらの遅相軸が交差した状態で貼り合わせることにより、良好な円偏光特性が得られる。１／４波長板のリターデーション値は、通常、７０ｎｍ〜１８０ｎｍ、好ましくは９０ｎｍ〜１６０ｎｍ、特に好ましくは１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。１／２波長板のリターデーション値は、通常１８０ｎｍ〜３２０ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ〜３００ｎｍ、特に好ましくは２２０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲である。１／４波長板と１／２波長板のリターデーション範囲が上記から外れた場合、液晶表示素子に不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００７２】
１／４波長板の遅相軸と１／２波長板の遅相軸のなす角度は、通常、鋭角側で４０度〜９０度、好ましくは５０度〜８０度、特に好ましくは５５度〜７５度の範囲である。
ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルム（Ａ）は、１／４波長板に使用しても良いし、１／２波長板に使用してもよい。
１／４波長板に液晶フィルム（Ａ）を使用する場合は、１／２波長板には高分子延伸フィルムまたは液晶フィルム（Ｂ）を使用し、１／２波長板に液晶フィルム（Ａ）を使用する場合は、１／４波長板に高分子延伸フィルムまたは液晶フィルム（Ｂ）を使用すれば良い。
【００７３】
第２の光学異方素子として、液晶フィルム（Ａ）１枚のみを半透過反射型液晶表示素子に用いる場合について説明する。液晶フィルム（Ａ）は液晶セルの第２の基板と偏光板との間に配置するのが好ましい。ここで液晶フィルム（Ａ）の配置条件について図６を用いて説明する。
図６の液晶セル１５における、上側基板のプレチルト方向に重ね合わさる直線および下側基板のプレチルト方向に重ね合わさる直線を、それぞれ仮定する。この２つの直線を同一平面に投影し、このとき直線が交差する点を中心として形成される４つの角度のうち、鋭角側の２つの角度が、それぞれ左右対称の角度となるような直線を引く。この直線を、本発明において２等分線と定義する。なお上側基板のプレチルト方向に重ね合わさる直線と下側基板のプレチルト方向に重ね合わさる直線とが重ね合わさる場合（すなわち、２つの直線が平行の場合）は、その重ね合わさる直線が、本発明で言う２等分線となる。
この２等分線と液晶フィルム（Ａ）のチルト方向を基準とする直線成分との成す角度が、通常、絶対値として０度〜３０度、好ましくは０度〜２０度、さらに好ましくは０度〜１０度、もっとも好ましくは概ね０度となるように配置することが望ましい。両者のなす角度が３０度より大きい場合、十分な視野角補償効果が得られない恐れがある。
【００７４】
次に、第２の光学異方素子として液晶フィルム（Ａ）１枚と高分子延伸フィルム１枚あるいは液晶フィルム（Ｂ）１枚を組み合わせて半透過反射型液晶表示素子に用いる場合について説明する。
液晶フィルム（Ａ）の配置は上述の１枚のみを使用する場合と同様の配置にすることが好ましい。すなわち、液晶フィルム中の液晶性高分子のチルト方向と前記２等分線の方向とがおおむね一致することが好ましい。チルト方向とプレチルト方向のなす角度は０度から３０度の範囲が好ましく、より好ましくは０度から２０度の範囲であり、特に好ましくは０度から１０度の範囲である。
【００７５】
本発明の半透過反射型液晶表示素子において、光拡散層、バックライト、光制御フィルム、導光板、プリズムシートとしては、特に制限されず公知のものを使用することができる。
本発明の半透過反射型液晶表示素子は、前記した構成部材以外にも他の構成部材を付設することができる。例えば、カラーフィルターを本発明の液晶表示素子に付設することにより、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表示を行うことができるカラー液晶表示素子を作製することができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の半透過反射型液晶表示素子は、透過モードにおける表示が明るく、高コントラストであり、薄く設計することが可能であり、視野角依存性が少ないという特徴を有する。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本実施例におけるリターデーションΔｎｄは特に断りのない限り波長５５０ｎｍにおける値とする。
【００７８】
［実施例１］
本発明の半透過反射型液晶表示素子の概略については図４を用いて、実施例１の構成については図５を用いて説明する。
第２の基板８にＡｌ等の反射率の高い材料で形成された反射電極６とＩＴＯ等の透過率の高い材料で形成された透明電極７とが設けられ、第１の基板３に対向電極４が設けられ、反射電極６及び透過電極７と対向電極４との間に正の誘電率異方性を示す液晶材料からなる液晶層５が挟持されている。第１の基板３の対向電極４が形成された側の反対面に第１の光学異方素子２及び偏光板１が設けられており、第２の基板８の反射電極６及び透過電極７が形成された面の反対側に第２の光学異方素子９及び偏光板１０が設けられている。偏光板１０の背面側にはバックライト１１が設けられている。
【００７９】
膜厚方向の平均チルト角が２８度のネマチックハイブリッド配向が固定化された膜厚０．７７μｍの液晶フィルム１３を作製し、図５に示したような配置で以下に示すＴＮ型の半透過反射型液晶表示素子を作製した。
使用した液晶セル１５は、液晶材料としてＺＬＩ−１６９５（Ｍｅｒｃｋ社製）を用い、液晶層厚は反射電極領域６（反射表示部）で３．５μｍ、透過電極領域７（透過表示部）で４．０μｍとした。液晶層の基板両界面のプレチルト角は２度であり、液晶セルのツイスト角は左ねじれの７０度、液晶セルのΔｎｄは、反射表示部で略２３０ｎｍ、透過表示部で略２６２ｎｍであった。
【００８０】
液晶セル１５の観察者側（図の上側）に偏光板１（厚み約１８０μｍ；住友化学工業（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、偏光板１と液晶セル１５との間に、第１の光学異方素子２として、本発明の要件である式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を満たす帝人（株）製の一軸延伸した高分子延伸フィルム（製品名ピュアエース）２を配置した。高分子延伸フィルム２の△ｎｄは略１２０ｎｍであった。
また、第２の光学異方素子９として、観察者から見て液晶セル１５の後方に液晶フィルム１３及び一軸延伸したポリカーボネートフィルムからなる高分子延伸フィルム１４を配置し、更に背面に偏光板１０を配置した。ハイブリッドネマチック配向構造を固定化した液晶フィルム１３の△ｎｄは１３５ｎｍ、高分子延伸フィルム１４の△ｎｄは２７５ｎｍであった。
偏光板１及び１０の吸収軸、第１の光学異方体２及び高分子延伸フィルム１４の遅相軸、液晶セル１５の両界面のプレチルト方向、液晶フィルム１３のチルト方向は図６に記載した条件で配置した。
【００８１】
図７は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
図８は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の左右方向での透過率の視野角特性を示している。
図９は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の上下方向での透過率の視野角特性を示している。
図７〜９から特に透過モードにおいて良好な視野角特性を持っていることが分かった。
【００８２】
［実施例２］
膜厚方向の平均チルト角が２８度のネマチックハイブリッド配向が固定化された膜厚０．６０μｍの液晶フィルム１３を作製し、図５に示したような配置で以下に示すＥＣＢ型の半透過反射型液晶表示素子を作製した。
使用した液晶セル１６は、液晶材料としてＺＬＩ−１６９５（Ｍｅｒｃｋ社製）を用い、液晶層厚は反射電極領域６（反射表示部）で２．１μｍ、透過電極領域７（透過表示部）で４．９μｍとした。液晶層の基板両界面のプレチルト角は２度であり、液晶セルのΔｎｄは、反射表示部で略１３８ｎｍ、透過表示部で略３２１ｎｍのホモジニアス配向とした。
【００８３】
液晶セル１６の観察者側（図の上側）に偏光板１（厚み約１８０μｍ；住友化学工業（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、偏光板１と液晶セル１６との間に、第１の光学異方素子２として、本発明の要件である式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を満たす帝人（株）製のポリカーボネートからなる一軸延伸した高分子延伸フィルム（製品名ピュアエース）２を配置した。高分子延伸フィルム２の△ｎｄは略１１５ｎｍであった。
また、第２の光学異方素子９として配置したハイブリッドネマチック配向構造を固定化した液晶フィルム１３の△ｎｄは１０５ｎｍ、高分子延伸フィルム１４の△ｎｄは２７０ｎｍであった。
偏光板１及び１０の吸収軸、第１の光学異方体２及び高分子延伸フィルム１４の遅相軸、液晶セル１６の両界面のプレチルト方向、液晶フィルム１３のチルト方向は図１０に記載した条件で配置した。
【００８４】
図１１は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
図１２は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の左右方向での透過率の視野角特性を示している。
図１３は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の上下方向での透過率の視野角特性を示している。
図１１〜１３から、ＥＣＢ型でもＴＮ型と同様、特に透過モードにおいて良好な視野角特性を持っていることが分かった。
【００８５】
［比較例１］
図１４の配置図に示したように、液晶フィルム１３の代わりにポリカーボネート１７（Δｎｄが略１３０ｎｍ）を用い、ポリカーボネート１４のΔｎｄを２６０ｎｍとし、液晶セル１５の背面側に配置した偏光板１０の吸収軸、高分子延伸フィルム１４及び１７の遅相軸を図１５に記載した条件で配置にした以外は、実施例１と同様の液晶表示素子を作製した。
【００８６】
図１６は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
図１７は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の左右方向での透過率の視野角特性を示している。
図１８は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の上下方向での透過率の視野角特性を示している。
【００８７】
視野角特性について、実施例１と比較例１を比較する。
全方位の等コントラスト曲線を図７と図１６で比較すると、ハイブリッドネマチック構造を持つ液晶フィルム１３を用いることにより、広い視野角特性が得られていることが分かる。
また、透過モードでの欠点となる左右、上下方向の階調特性を図８、９と図１７，１８で比較すると、ハイブリッドネマチック構造を持つ液晶フィルムを用いることにより、反転特性が大幅に改善されていることが分かる。
【００８８】
［比較例２］
図１４の配置図に示したように、液晶フィルム１３の代わりにポリカーボネート１７（Δｎｄが略１１０ｎｍ）を用い、ポリカーボネート１４のΔｎｄを２７０ｎｍとし、液晶セル１６の背面側に配置した偏光板１０の吸収軸、高分子延伸フィルム１４及び１７の遅相軸を図１９に記載した条件で配置にした以外は、実施例２と同様の液晶表示素子を作製した。
【００８９】
図２０は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
図２１は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の左右方向での透過率の視野角特性を示している。
図２２は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで６階調表示した時の上下方向での透過率の視野角特性を示している。
【００９０】
視野角特性について、実施例２と比較例２を比較する。
全方位の等コントラスト曲線を図１１と図２０で比較すると、ハイブリッドネマチック構造を持つ液晶フィルム１３を用いることにより、広い視野角特性が得られていることが分かる。
また、透過モードでの欠点となる左右、上下方向の階調特性を図１２、１３と図２１、２２で比較すると、ハイブリッドネマチック構造を持つ液晶フィルムを用いることにより、反転特性が大幅に改善されていることが分かる。
本実施例では、カラーフィルターの無い形態で実験を行ったが、液晶セル中にカラーフィルターを設ければ、良好なマルチカラー、またはフルカラー表示ができることは言うまでもない。
【００９１】
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶分子のチルト角及びツイスト角を説明するための概念図である。
【図２】第２の光学異方素子を構成する液晶性フィルムの配向構造の概念図である。
【図３】液晶セルのプレチルト方向を説明する概念図である。
【図４】本発明の半透過反射型液晶表示素子を模式的に表した断面図である。
【図５】実施例１及び実施例２の半透過反射型液晶表示素子を模式的に表した断面図である。
【図６】実施例１における偏光板の吸収軸、液晶セルのプレチルト方向、高分子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した平面図である。
【図７】実施例１における半透過反射型液晶表示素子を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図８】実施例１における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の左右方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図９】実施例１における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の上下方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図１０】実施例２における偏光板の吸収軸、液晶セルのプレチルト方向、高分子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した平面図である。
【図１１】実施例２における半透過反射型液晶表示素子を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１２】実施例２における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の左右方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図１３】実施例２における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の上下方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図１４】比較例１及び比較例２の半透過反射型液晶表示素子を模式的に表した断面図である。
【図１５】比較例１における偏光板の吸収軸、液晶セルのプレチルト方向及び高分子延伸フィルムの遅相軸の角度関係を示した平面図である。
【図１６】比較例１における半透過反射型液晶表示素子を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１７】比較例１における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の左右方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図１８】比較例１における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の上下方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図１９】比較例２における偏光板の吸収軸、液晶セルのプレチルト方向及び高分子延伸フィルムの遅相軸の角度関係を示した平面図である。
【図２０】比較例２における半透過反射型液晶表示素子を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図２１】比較例２における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の左右方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【図２２】比較例２における半透過反射型液晶表示素子を０Ｖから６Ｖまで７階調表示した時の上下方位の透過率の視野角特性を示す図である。
【符号の説明】
１：偏光板
２：第１の光学異方素子
３：第１の基板
４：対向電極
５：液晶層
６：反射電極
７：透過電極
８：第２の基板
９：第２の光学異方素子
１０：偏光板
１１：バックライト
１２，１５，１６：液晶セル
１４，１７：高分子延伸フィルム
１３：液晶フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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