(57)【要約】【課題】  負のＣプレートと正のＡプレートとを特定の波長分散特性の組み合わせにして積層型にすることにより、高コントラストでカラーシフトがなく色再現性の良い液晶表示装置を可能にする。【解決手段】  正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層１１と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層１２とを積層して構成され、正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層１１として、リターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用い、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層１２として、リターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つコーティング層を用いた積層位相差層１０。【選択図】        図１
2004326089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層とを積層して構成され、前記正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用い、前記負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つコーティング層を用いたことを特徴とする積層位相差層。
【請求項２】
前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、液晶を含有させてフィルム化して延伸して作製したフルオレン骨格を有するポリカーボネートフィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の積層位相差層。
【請求項３】
前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、フィルム化して延伸して作製したセルロースアセテートフィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の積層位相差層。
【請求項４】
前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、正波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーと逆波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーとの混合物をフィルム化して延伸して作製したフィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の積層位相差層。
【請求項５】
前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなる高分子をフィルム化して延伸して作製したフィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の積層位相差層。
【請求項６】
前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを積層した複合フィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の積層位相差層。
【請求項７】
前記正波長分散特性を持つコーティング層として、重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層を用いたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の積層位相差層。
【請求項８】
前記正波長分散特性を持つコーティング層として、ホメオトロピック配向した重合性のディスコティック液晶層を用いたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の積層位相差層。
【請求項９】
前記正波長分散特性を持つコーティング層として、コーティングした際に負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する材料を用いたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の積層位相差層。
【請求項１０】
請求項１から８の何れか１項記載の積層位相差層の製造方法において、前記逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを基板として、その一面に重合性の液晶層を塗布・配向後、重合させて前記正波長分散特性を持つ重合性の液晶層を成膜させることを特徴とする積層位相差層の製造方法。
【請求項１１】
垂直配向モードの液晶層を有する液晶セルと、その両側に配置された偏光板とからなる液晶表示装置において、何れか一方の偏光板と液晶セルの間に、請求項１から９の何れか１項記載の積層位相差層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層位相差層、その製造方法及びそれを用いた液晶表示装置に関し、特に、液晶表示装置の視野角度を増大させると共に、色再現性を向上させるための位相差層とその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置（以下、液晶表示装置をＬＣＤと称す。）はその薄型、軽量、小消費電力、フリッカーレスといった特徴から、ノートパソコンを中心にその市場が急速に拡大してきた。最近になって、こうしたＰＣ用途ディスプレイの一環として、ノートパソコンに比べてより大型のデスクトップ用モニターの需要が発生している。また、ＰＣ用のみならず、従来であればＣＲＴが主流であったＴＶ向けにも、ＬＣＤが利用されるようになってきた。
【０００３】
ここで、ＬＣＤの問題点として、その狭い視野角度の問題がある。これは、斜め方向からＬＣＤを観察した場合に、例えば垂直配向モード（ＶＡモード）においては、液晶分子の等方性が崩れることにより本来直線偏光のまま透過すべき光が楕円偏光に変換されてしまう原因と、液晶セルの両側に配置される直交ニコル状態の偏光板が斜め方向から見ると見掛け上直交状態でなくなってしまう原因とがある。これらの原因で、本来黒を表示すべき画素からの光漏れが生じ、それが原因でコントラストの反転が生じ、正しい表示ができなくなる。このような問題点に鑑み、特許文献１、特許文献２、非特許文献１のように、位相差層を用いて、黒表示画素において視野角度が増大した場合でも、光漏れが生じない、広視野角度な垂直配向モードＬＣＤが考案されている。主として、斜め方向から見た場合に液晶分子の等方性が崩れることによる原因を取り除くために、負のＣプレート（詳細は後記）と呼ばれる位相差層が用いられる（特許文献３）。また、主として、斜め方向から見た場合に直交ニコル状態の偏光板が見掛け上直交状態でなくなることによる原因を取り除くために、正のＡプレートと正のＣプレート（詳細は後記）と呼ばれる位相差層が用いられる（非特許文献２）。
【０００４】
一方、正のＡプレートとして、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献９、非特許文献３等において逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用いることが提案されている。特に、特許文献９や非特許文献３で提案されたものは、ピュアエースＷＲ（帝人（株））という商品名で販売されている。特許文献１０には、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを積層することが、非特許文献６には、そのような技術を用いれば逆波長分散特性を持つ複合フィルムが得られることが開示されている。また、非特許文献１には、このような逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを、上記の斜め方向から見た場合に直交ニコル状態の偏光板が見掛け直交状態でなくなることによる原因を取り除くための正のＡプレートとして用いることにより、ＶＡモードのカラーＬＣＤの斜め方向から見た場合のカラーシフトを防止することが提案されている。
【０００５】
他方、負のＣプレートとして、反射波長が紫外線領域にある重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶から構成できることが、非特許文献４において提案されている。また、ホメオトロピック配向したディスコティック液晶から構成できることが、非特許文献５において提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１５３８０２号公報
【特許文献２】特開平１１−２５８６０５号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２１６６号公報
【特許文献４】特開２０００−１３７１１６号公報
【特許文献５】特開２００２−１４２３４号公報
【特許文献６】特開２００２−４８９１９号公報
【特許文献７】特開平７−２５８６３８号公報
【特許文献８】特表平１０−５０８８８２号公報
【特許文献９】ＷＯ００／２６７０５号公報
【特許文献１０】特開平２−１２０８０４号公報
【特許文献１１】特開２０００−１９０３８５号公報
【非特許文献１】ＩＤＷ  ’０２  ｐｐ．５２５〜５２７
【非特許文献２】ＳＩＤ  ００  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ．１０９４〜１０９７
【非特許文献３】ＩＤＷ  ’００  ｐｐ．４０７〜４１０
【非特許文献４】ＩＤＷ  ’０２  ｐｐ．４１３〜４１６
【非特許文献５】ＳＩＤ  ００  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ．１０９１〜１０９３
【非特許文献６】ＳＩＤ  ０１  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ．５６６〜５６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＣＤ内に視野角度特性を改善するために負のＣプレートと正のＡプレートを配置する場合、通常、偏光板と互いの光軸（偏光板の場合は吸収軸、位相差層の場合は光学軸）をある特定の角度をなすように貼り合わせて用いられる。しかしながら、その際に使用される粘着剤は、その屈折率が偏光板、位相差層の屈折率と異なるため、界面で光の反射が生じ、表示のコントラストが全体的に低下する、干渉によりムラが発生するといった問題点があった。
【０００７】
特に、非特許文献１に基づいて、負のＣプレートと正のＡプレートを液晶セルの両側にそれぞれ配置すると、前述した屈折率界面が増加して前述したコントラスト低下問題、干渉ムラ問題が生じることが多かった。
【０００８】
また、非特許文献１に基づいて、上記のように斜め方向から見た場合のカラーシフトを防止するために、逆波長分散特性を持つ正のＡプレートを用いるとしても、斜め方向から見た場合に液晶セル内の液晶分子の等方性が崩れることによる原因を取り除くために用いる負のＣプレートとしては、如何なるものを用いればよいかは必ずしも明らかでなく、カラーシフトが残ってしまう可能性もある。
【０００９】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶表示装置の視野角度特性改善のために用いる負のＣプレートと正のＡプレートとを、特定の波長分散特性の組み合わせにして積層型にすることにより、高コントラストで干渉ムラやカラーシフトがなく色再現性の良い液晶表示装置を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の積層位相差層は、正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層とを積層して構成され、前記正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用い、前記負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つコーティング層を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムとして、液晶を含有させてフィルム化して延伸して作製したフルオレン骨格を有するポリカーボネートフィルム、フィルム化して延伸して作製したセルロースアセテートフィルム、正波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーと逆波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーとの混合物をフィルム化して延伸して作製したフィルム、異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなる高分子をフィルム化して延伸して作製したフィルム、あるいは、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを互いの進相軸が直交するように積層した複合フィルムを用いることができる。
【００１２】
また、正波長分散特性を持つコーティング層として、重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層、ホメオトロピック配向した重合性のディスコティック液晶層、あるいは、コーティングした際に負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する高分子材料を用いることができる。
【００１３】
本発明は、以上の積層位相差層の製造方法であって、逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを基板として、その一面に重合性の液晶層を塗布・配向後、重合させて正波長分散特性を持つ重合性の液晶層を成膜させる方法を含むものである。
【００１４】
また、本発明は、垂直配向モードの液晶層を有する液晶セルと、その両側に配置された偏光板とからなる液晶表示装置において、何れか一方の偏光板と液晶セルの間に、以上の積層位相差層が配置されている液晶表示装置を含むものである。
【００１５】
その場合、正のＡプレートが偏光板側に、負のＣプレートが液晶セル側になるように配置することが特に好ましい。それとは逆に配置した場合は、光学補償が不完全なものとなり好ましくない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層とを積層して構成され、前記正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用い、前記負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つコーティング層を用いるので、別に成膜基板や配向層や接着層を用いずに、かつ、簡単に製造可能な、正のＡプレートと負のＣプレートとからなり、カラーシフトがなく高コントラストで干渉ムラもない視野角度特性を改善する液晶表示装置用、特にＶＡモードの液晶表示装置用の積層位相差層を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の積層位相差層を説明する前に、まず、位相差層について説明する。本発明で用いる位相差層にとしては、層面内に光軸を有する正の一軸性位相差層と、層面の法線方向に光軸を有する負の一軸性位相差層とを用いる。
【００１８】
この２種類の位相差層について図７を用いて説明すると、図示のように層面Ｓの法線方向にｚ軸、層面Ｓ内の直交方向をｘ軸とｙ軸をとり、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎx 、ｎy 、ｎz とし、図７（ａ）に示すように、ｎx ＞ｎy ＝ｎz の関係にある位相差層が層面Ｓ内に光学的に正の一軸性を有する位相差層であり、以下の説明では正のＡプレートと称することにする。また、図７（ｂ）に示すように、ｎx ＝ｎy ＞ｎz の関係にある位相差層が層面Ｓの法線方向に光学的に負の一軸性を有する位相差層であり、以下の説明では負のＣプレートと称することにする。
【００１９】
本発明による液晶表示装置は、前記したように、例えば垂直配向モード（ＶＡモード）の液晶表示装置において、斜め方向から見た場合に液晶分子の等方性が崩れることにより視野角度特性が悪化する原因を取り除くための負のＣプレートと、斜め方向から見た場合に直交ニコル状態の偏光板が見掛け上直交状態でなくなることにより視野角度特性が悪化する原因を取り除くための正のＡプレートとを用いるものである。図２（ａ）、（ｂ）に、そのための正のＡプレートａ、ａ’と負のＣプレートｃの配置位置を模式的に分解斜視図として示す。液晶セルは、バックライト側透明基板１’と観察側透明基板１の間に配置された例えばＶＡモードの液晶層３からなる。図２（ａ）の配置では、一方の透明基板１と観察側偏光板５の間に正のＡプレートａが、、図２（ｂ）では、両方の透明基板１、１’と偏光板５、５’の間に、正のＡプレートａ、ａ’が配置される。その際、正のＡプレートａの光学軸は偏光板５の吸収軸６と直交するような位置関係で配置されて、液晶表示装置が構成される。図２（ｂ）では、バックライト側透明基板１’とバックライト側偏光板５’の間に、別の正のＡプレートａ’が配置されているが、この場合にも、正のＡプレートａ’の光学軸は偏光板５’の吸収軸６と直交するような位置関係で配置される。負のＣプレートｃは正のＡプレートａの液晶層３側に配置されている。なお、図２（ａ）の配置において、別の負のＣプレートｃ’（図示せず）をバックライト側偏光板５’の液晶層３側に配置してもよいし、図２（ｂ）の配置において、別の負のＣプレートｃ’（図示せず）を正のＡプレートａ’の液晶層３側に配置してもよい。その場合、液晶層３の両側に配置された負のＣプレートｃ、ｃ’の厚さ方向リタデーションＲthは互いに等しいことが光学補償を行う上で好ましい。図２（ａ）、（ｂ）の配置において、バックライトと観察側を反転させて、正のＡプレートａと負のＣプレートｃを液晶セルのバックライト側に、正のＡプレートａ’を液晶セルの観察側に配置するようにしてもよい。なお、図２中では、液晶層３を配向する配向層、電極層、各画素を制御するＴＦＴ、各画素毎に配置される，カラーフィルター等の図示は省いてある。
【００２０】
このような構成において、正のＡプレートａ、ａ’としては、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献９、特許文献１０、非特許文献３、非特許文献６等において提案されているような、リターデーションが逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム又は複合延伸フィルムを用いることにより、斜め方向から見た場合のカラーシフトを軽減することができる。正のＡプレートａ、ａ’としては、代表的には、液晶を含有させてフィルム化して延伸して作製したフルオレン骨格を有するポリカーボネートフィルム（特許文献６、非特許文献３）、フィルム化して延伸して作製したセルロースアセテートフィルム（特許文献４）、正波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーと逆波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーとの混合物をフィルム化して延伸して作製したフィルム（特許文献５）、異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなる高分子をフィルム化して延伸して作製したフィルム（特許文献９）、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを積層した複合フィルム（特許文献１０、非特許文献６）等がある。
【００２１】
ここで、逆波長分散特性を持つ正のＡプレートａ、ａ’とは、図６に“ＷＲＦ−Ｚ，ＷＲＦ−Ｗ，ＷＲＦ−Ｕ，ＷＲＦ−Ｒ，ＷＲＦ−Ｇと例示するように、波長が短くなるに従って異常光と常光の光路差であるリターデーションＲ（λ）（＝Δｎ・ｄ）（ここで、λ：波長、Δｎ＝｜ｎe −ｎo ｜、ｄ：膜厚、ｎe ：異常光屈折率、ｎo ：常光屈折率）が小さくなるものであり（非特許文献６）、通常のポリカーボネートフィルム（正波長分散特性）との比較からその特性差は明らかである。正波長分散特性の場合は、波長が短くなるに従ってリターデーションＲ（λ）は大きくなる。
【００２２】
このような逆波長分散特性を持つ正のＡプレートａ、ａ’を用いると、カラーシフトが軽減できるのは、正のＡプレートａ、ａ’は、図２（ａ）、（ｂ）の構成において波長板と同様の使い方をされているので、上記のリターデーションＲ（λ）（＝Δｎ・ｄ）を波長λで割った位相差が波長に因らずに略フラットになること、すなわち、広波長帯域で一定の位相差の波長板と見なせるようになるからであると解釈することができる。
【００２３】
ところで、図２（ａ）、（ｂ）のような構成において、負のＣプレートｃの作用は、例えばＶＡモードの液晶層３を斜め方向から見た場合に液晶分子の等方性が崩れることを補償するためのものであり、特許文献３に基づいてその作用を説明する。図８は、通常の液晶が有する正の一軸性の液晶セルの屈折率楕円体と負の一軸性の光学補償シート（負のＣプレート）の屈折率楕円体を示す模式図であり、電圧無印加時に液晶セル４３中の液晶分子が垂直配向して、正の一軸性の光学異方性が生じた場合、液晶セル４３基板に平行な面内の屈折率４４ｘ、４４ｙと液晶セル４３の厚み方向の屈折率４４ｚにより形成される屈折率楕円体４４は、図８に示すようなラグビーボールを立てた形状になる。このような球状ではないラグビーボール状の屈折率楕円体を有する液晶セル４３を斜め方向から見ると、リターデーションが生じる。このリターデーションは、負の一軸性の光学補償シートであるＣプレート４２によりキャンセルされ、光漏れを抑えることができる。負のＣプレート４２では、プレート面内の主屈折率４１ｘ、４１ｙとプレートの厚み方向の主屈折率４１ｚにより形成される負のＣプレート４２の屈折率楕円体４１は、図８に示すようなアンパン状になる。そのため、４１ｘと４４ｘの和、４１ｙと４４ｙの和、及び、４１ｚと４４ｚの和が、略同じ値となる。その結果として、斜め方向から見た場合に液晶セルに生じるリターデーションがキャンセルされるものである。
【００２４】
液晶表示装置用の通常の液晶層３（図２）は正波長分散特性を有し、波長が短くなるに従ってそのリターデーションＲ（λ）は大きくなるので、液晶セル４３のリターデーションである主屈折率４４ｚと屈折率４４ｘ、４４ｙの差は波長が短くなるに従って大きくなる。そのため、上記の説明から明らかなように、負のＣプレート４２のリターデーションである主屈折率４１ｚと屈折率４１ｘ、４１ｙの差も波長が短くなるに従って大きくなるもの、すなわち、正波長分散特性を有するものを使用しなければ、斜め方向から見た場合のカラーシフトを防ぐことはできない。
【００２５】
以上の検討から、図２（ａ）、（ｂ）のような構成の液晶表示装置において、正のＡプレートａ、ａ’としては、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献９、特許文献１０、非特許文献３、非特許文献６等において提案されているような、リターデーションが逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム又は複合延伸フィルムを用い、かつ、負のＣプレートｃとしては、リターデーションが液晶層３と同じ正波長分散特性を持つものを用いることにより、波長分散に基づくカラーシフトをより十分に防ぐことができることになる。
【００２６】
ところで、非特許文献４において提案されているような、反射波長が紫外線領域にある重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層から構成される負のＣプレートは、通常、正波長分散特性のリターデーションを持つものである。また、非特許文献５において提案されているような、ホメオトロピック配向した重合性のディスコティック液晶から構成される負のＣプレートも、通常、正波長分散特性のリターデーションを持つものである。さらに、特許文献１１において提案されているような、少なくとも１種類以上の芳香族環を持つ成膜材料（ポリアミド、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリエステルあるいはポリエステルアミド等の各種ポリマー、又は、これらのポリマーを与え得る重合可能な低分子化合物等）は、コーティングした際に負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有するので負のＣプレートとして機能し、通常、正波長分散特性のリターデーションを持つものである。
【００２７】
そこで、本発明においては、正のＡプレートａ、ａ’としてリターデーションが逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム又は複合延伸高分子フィルムを用い、負のＣプレートｃとしては、上記のようにリターデーションが正波長分散特性の反射波長が紫外線領域にあるツイスト配向した重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層や、ホメオトロピック配向した重合性のディスコティック液晶層、あるいは、コーティングした際に負のＣプレートとして機能する材料からなるコーティングされた層を用いることにする。
【００２８】
ただし、このような液晶層を負のＣプレートｃとして構成するには、何れの場合も液晶層等をその上に成膜する基板が必要になり、かつ、特に、カイラルネマチック液晶層を用いる場合にはプレーナ配向層が必要になる。また、正のＡプレートａと基板に成膜した負のＣプレートｃとを貼り合わせる必要がある。そのため、別の接着工程が必要になるだけでなく、その際に使用される接着剤（粘着剤）との界面で光の反射が生じ、表示のコントラストが低下するばかりでなく界面反射による薄膜干渉ムラが発生する可能性もある。
【００２９】
ここで、本発明においては、図１に示すように、正のＡプレートａに用いるリターデーションが逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム１１を、負のＣプレートｃとして機能する、リターデーションが正波長分散特性のコーティング層１２をその上に成膜する基板として用いる。延伸高分子フィルム１１は、カイラルネマチック（コレステリック）液晶層のツイスト配向層として、また、ディスコティック液晶層のホメオトロピック配向層としても作用するので、このような構成にすれば別に配向層を設ける必要もなくなる。
【００３０】
すなわち、本発明の積層位相差層１０は、正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層（正のＡプレートａ）と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層（負のＣプレートｃ）とを積層して構成したものであり、その正のＡプレートａとしてリターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム１１を用い、負のＣプレートｃとしてリターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つ重合性のコーティング層１２を用いるものである。
【００３１】
このような構成をとることにより、別に成膜基板や配向層や接着層を用いずに、かつ、簡単に製造可能な、正のＡプレートａと負のＣプレートｃとからなり、カラーシフトがなく高コントラストで干渉ムラがない視野角度特性を改善する液晶表示装置用、特にＶＡモードの液晶表示装置用の積層位相差層を得ることができる。
【００３２】
なお、正のＡプレートａと負のＣプレートｃ間には他の層を設けないことが本発明の効果を最大限にする上では好ましいが、コーティング層をコーティングする際に用いる溶媒が延伸フィルムを溶かしてしまう場合には、薄膜な保護層を設けてるようにしてもよい。
【００３３】
本発明において、正のＡプレートａとして機能する、リターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム１１としては、液晶を含有させてフィルム化して延伸して作製したフルオレン骨格を有するポリカーボネートフィルム（特許文献６、非特許文献３）、フィルム化して延伸して作製したセルロースアセテートフィルム（特許文献４）、正波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーと逆波長分散特性の芳香族ポリエステルポリマーとの混合物をフィルム化して延伸して作製したフィルム（特許文献５）、異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなる高分子をフィルム化して延伸して作製したフィルム（特許文献９）、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを積層した複合フィルム（特許文献１０、非特許文献６）等が用いられる。
【００３４】
また、本発明において、負のＣプレートｃとして機能する、リターデーションが正波長分散特性のコーティング層１２に使用可能な三次元架橋が可能な反射波長が紫外線領域にあるツイスト配向した重合性のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層に用いられる液晶モノマー分子（重合性液晶分子）としては、例えば特許文献７や特許文献８で開示されているような液晶性モノマーとキラル化合物の混合物がある。このような重合性液晶材料の一例としては、次の〔化１１〕に包含されるような化合物や、下記の〔化１〕〜〔化１０〕の化合物の２種類以上を混合して使用することができる。なお、一般化学式〔化１１〕で示される液晶性モノマーの場合、Ｘは２〜５（整数）であることが好ましい。
【００３５】
また、カイラル剤としては、例えば一般化学式〔化１２〕〜〔化１４〕に示されるようなカイラル剤を用いることができる。なお、一般化学式〔化１２〕、〔化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、また、一般化学式〔化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。
【００３６】
【化１】
2004326089.tif 000003
【００３７】
【化２】
2004326089.tif 000004
【００３８】
【化３】
2004326089.tif 000005
【００３９】
【化４】
2004326089.tif 000006
【００４０】
【化５】
2004326089.tif 000007
【００４１】
【化６】
2004326089.tif 000008
【００４２】
【化７】
2004326089.tif 000009
【００４３】
【化８】
2004326089.tif 000010
【００４４】
【化９】
2004326089.tif 000011
【００４５】
【化１０】
2004326089.tif 000012
【００４６】
【化１１】
2004326089.tif 000013
【００４７】
【化１２】
2004326089.tif 000014
【００４８】
【化１３】
2004326089.tif 000015
【００４９】
【化１４】
2004326089.tif 000016
次に、本発明の積層位相差層とその製造方法の実施例について、詳細に説明する。
【００５０】
（１）下地となる延伸高分子フィルム１１（正のＡプレートａ）
キャストして延伸して作製した異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなるポリカーボネートフィルム（商品名：ピュアエースＷＲ（帝人（株））であって、図３に示すリターデーションＲ（λ）（＝Δｎ・ｄ）（λ：波長、Δｎ＝｜ｎe −ｎo ｜、ｄ：膜厚、ｎe ：異常光屈折率、ｎo ：常光屈折率）を持つ厚さ８０μｍのポリカーボネートフィルムを、下地となる延伸高分子フィルム１１（正のＡプレートａ）に用いた。
【００５１】
（２）インキの調整
負のＣプレートｃ用のインキとして、両端に重合可能なアクリレート基を有すると共に、中央部のメソゲンと上記アクリレートの間にスペーサを有する液晶材料を７５重両部、光重合開始材としてイルガキュアＩｒｇ１８４（Chiba Speciality Chemicals製）を１重量部、溶剤としてのトルエン２５重量部を混合して、さらにカイラル材として両末端に重合可能なアクリレート基を有するカイラル剤を１０重量部加えて重合性液晶インキを製作した。
【００５２】
（３）カイラルネマチック（コレステリック）液晶層１２の成膜
調整した上記インキを、スピンコーティング法を用いて（１）の延伸高分子フィルム１１上に塗布した。なお、本実施例ではスピンコーティング法を適用したが、基板上に均一に塗布が可能であればこれに限られる訳ではなく、ダイコーティング、スリットコーティング、バーコーティング、スライドコーティング、ロールコーティング、マイクログラビアコーティング、及び、これらを組み合わせた手法であってもよく、特に限定されない。
【００５３】
続いて、重合性液晶インキを塗布したフィルムをホットプレート上で１００℃、５分間加熱し、残存溶剤を除去し、ツイスト配向した液晶構造を発現させた。
【００５４】
続いて、塗布した液晶層に紫外線照射を行い（２０ｍＪ／ｃｍ2 、波長３６５ｎｍ）、４．０μｍ厚のカイラルネマチック（コレステリック）液晶層１２の積層膜構造を得た。液晶層の螺旋ピッチは１８０ｎｍであり、反射波長は２８０ｎｍであった。
【００５５】
得られたカイラルネマチック（コレステリック）液晶層１２の複屈折率Δｎ（＝｜ｎe −ｎo ｜、ｎe ：異常光屈折率、ｎo ：常光屈折率）の波長依存性は図４に示す通りであり、リターデーションＲ（λ）（＝Δｎ・ｄ）は正波長分散特性を持つことが分かる。
【００５６】
そして、上記のような延伸高分子フィルム１１とカイラルネマチック（コレステリック）液晶層１２を積層してなる積層位相差層１０の光路差（ｎｍ）で表した位相差の角度依存性を複屈折測定装置「ＣＯＢＲＡ」（王子計測機器（株）製、登録商標）で測定したところ、図５のようになり、図２（ａ）に示したような構成のＶＡモードの液晶表示装置の視野角度特性を改善するために要求される位相差の角度依存性が得られていることが分かった。なお、図５は正のＡプレートａの光軸に直交する方向からナトリウムｄ線を用いて測定した結果である。
【００５７】
（４）垂直配向ディスプレイの構成
上記（１）〜（３）と同様な製法で作製して得られた積層位相差層１０を、図２（ａ）に示した構成のＶＡモードの液晶表示装置の観察側に、延伸高分子フィルム１１が観察側偏光板５に、カイラルネマチック（コレステリック）液晶層１２が観察側透明基板１に接するように貼り合わせ、ＶＡモードの液晶層３として負の誘電異方性を持つ液晶ＭＬＣ−６６０８（メルク社製）を注入して、ＶＡモード液晶表示装置を得た。この際、正のＡプレートは偏光板の光漏れを略補償するリタデーション値に合わせた。一方、負のＣプレートは液晶層の光漏れを補償し、かつ、偏光板の残りの光漏れを補償する（液晶層（正のＣプレート）の厚み方向リタデーションと負のＣプレートのそれとの和が、プラスになる）厚み方向リタデーション値に合わせた。
【００５８】
得られたＶＡモード液晶表示装置の黒表示時の光漏れを、比較対照例として積層位相差層１０を設けなかった場合と比較した。Ｂ（青色）として４５０ｎｍ、Ｇ（緑色）として５５０ｎｍ、Ｒ（赤色）として６１０ｎｍの光源を用い、測定にはEZContrasut160R （ＥＬＤＩＭ製）を用いて、それぞれ構成した液晶表示装置の黒状態に入射させ、その際の光漏れを検証した。２枚の偏光板の吸収軸の方位角度は４５°と１３５°である。それぞれの波長で、本実施例の場合は、積層位相差層１０を設けなかった場合に比べて、方位角度０°、９０°、１８０°、２７０°における光漏れが大幅に低減されていることが分かった。また、Ｒ、Ｇ、Ｂを表示して各方位方向から斜めに見た場合でもカラーシフトがほとんどないことが分かった。特に、正のＡプレートと負のＣプレートを別々に作製して粘着剤で貼り合わせた場合に比較すると、コントラストに優れ、ムラも見えなかった。
【００５９】
以上、本発明の積層位相差層、その製造方法及びそれを用いた液晶表示装置をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００６０】
以上の説明から明らかなように、本発明の積層位相差層、その製造方法及びそれを用いた液晶表示装置においては、正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層と、負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層とを積層して構成され、前記正の屈折率異方性を有し層面内に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って小さくなる逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用い、前記負の屈折率異方性を有し層面の法線方向に光軸を有する位相差層として、異常光と常光の光路差であるリターデーションが波長が短くなるに従って大きくなる正波長分散特性を持つコーティング層を用いるので、別に成膜基板や配向層や接着層を用いずに、かつ、簡単に製造可能な、正のＡプレートと負のＣプレートとからなり、カラーシフトがなく高コントラストで干渉ムラもない視野角度特性を改善する液晶表示装置用、特にＶＡモードの液晶表示装置用の積層位相差層を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による積層位相差層の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の積層位相差層を適用する液晶表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】本発明の積層位相差層の１実施例に使用した下地となる延伸高分子フィルムのリターデーションの波長依存性を示す図である。
【図４】本発明の積層位相差層の１実施例に使用したカイラルネマチック（コレステリック）液晶層の複屈折率の波長依存性を示す図である。
【図５】本発明の積層位相差層の１実施例の光路差で表した位相差の角度依存性を示す図である。
【図６】逆波長分散特性を持つ正のＡプレートの実例のリターデーションの波長依存性を示す図である。
【図７】層面内に光軸を有する正の一軸性位相差層と層面の法線方向に光軸を有する負の一軸性位相差層とを説明するための図である。
【図８】負のＣプレートの作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ…層面
ａ、ａ’…正のＡプレート
ｃ…負のＣプレート
１…観察側透明基板
１’…バックライト側透明基板
３…ＶＡモードの液晶層
５…観察側偏光板
５’…バックライト側偏光板
６…偏光板の吸収軸
１０…積層位相差層
１１…リターデーションが逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルム
１２…リターデーションが正波長分散特性のコーティング層
４１…負のＣプレートの屈折率楕円体
４１ｘ、４１ｙ…負のＣプレートの面内の主屈折率
４１ｚ…負のＣプレートの厚み方向の主屈折率
４２…負のＣプレート
４３…液晶セル
４４…液晶セルの屈折率楕円体
４４ｘ、４４ｙ…液晶セルの面内の主屈折率
４４ｚ…液晶セルの厚み方向の主屈折率
【図１】
2004326089.tif 000017
【図２】
2004326089.tif 000018
【図３】
2004326089.tif 000019
【図４】
2004326089.tif 000020
【図５】
2004326089.tif 000021
【図６】
2004326089.tif 000022
【図７】
2004326089.tif 000023
【図８】
2004326089.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月5日(2004.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、正のＡプレートとして、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献９、非特許文献３等において逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを用いることが提案されている。特に、特許文献９や非特許文献３で提案されたものは、ピュアエースＷＲ（登録商標：帝人（株））という商品名で販売されている。特許文献１０には、波長分散特性の異なる２枚の延伸フィルムを積層することが、非特許文献６には、そのような技術を用いれば逆波長分散特性を持つ複合フィルムが得られることが開示されている。また、非特許文献１には、このような逆波長分散特性を持つ延伸高分子フィルムを、上記の斜め方向から見た場合に直交ニコル状態の偏光板が見掛け直交状態でなくなることによる原因を取り除くための正のＡプレートとして用いることにより、ＶＡモードのカラーＬＣＤの斜め方向から見た場合のカラーシフトを防止することが提案されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
次に、本発明の積層位相差層とその製造方法の実施例について、詳細に説明する。
（１）下地となる延伸高分子フィルム１１（正のＡプレートａ）
キャストして延伸して作製した異なる波長分散特性の高分子を形成するモノマー単位を含む共重合体からなるポリカーボネートフィルム（商品名：ピュアエースＷＲ（登録商標：帝人（株））であって、図３に示すリターデーションＲ（λ）（＝Δｎ・ｄ）（λ：波長、Δｎ＝｜ｎe −ｎo ｜、ｄ：膜厚、ｎe ：異常光屈折率、ｎo ：常光屈折率）を持つ厚さ８０μｍのポリカーボネートフィルムを、下地となる延伸高分子フィルム１１（正のＡプレートａ）に用いた。