(57)【要約】【課題】厚み方向の位相差を広範囲に制御可能な視野角補償板を提供し、視野角特性の優れた垂直配向型液晶表示装置を提供する。【解決手段】正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板、および該視野角補償板を直線偏光板と１／４波長の位相差を示す光学異方素子の間に配置した垂直配向型液晶表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板。
【請求項２】
以下の［１］および［２］を満たすことを特徴とする請求項１記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板。
［１］０ｎｍ≦Ｒｅ１≦２０ｎｍ
［２］−５００ｎｍ≦Ｒｔｈ１≦−３０ｎｍ
（ここで、Ｒｅ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの面内のリターデーション値を意味し、Ｒｔｈ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ方向のリターデーション値を意味する。前記Ｒｅ１及びＲｔｈ１は、それぞれＲｅ１＝（Ｎｘ１−Ｎｙ１）×ｄ１［ｎｍ］、Ｒｔｈ１＝（Ｎｘ１−Ｎｚ１）×ｄ１［ｎｍ］である。また、ｄ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ、Ｎｘ１およびＮｙ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルム面内の主屈折率、Ｎｚ１は厚さ方向の主屈折率であり、Ｎｚ１＞Ｎｘ１≧Ｎｙ１である。）
【請求項３】
電極を備えた１対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前記垂直配向型液晶セルの上下に配置された２枚の直線偏光板、および前記垂直配向型液晶セルの両面と前記直線偏光板の間に、面内で１／４波長の位相差を示す第１の光学異方素子が配置された垂直配向型液晶表示装置において、直線偏光板と第１の光学異方素子の間に、少なくとも１枚の請求項１または請求項２記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板を含むことを特徴とする垂直配向型液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の光学異方素子と前記垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板との間に、更に面内で１／２波長の位相差を示す第２の光学異方素子を有することを特徴とする請求項３記載の垂直配向型液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１の光学異方素子と前記垂直配向型液晶セルの片面又は両面との間に、少なくとも１枚の厚さ方向に負の１軸光学異方性を有する第３の光学異方素子を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の垂直配向型液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の光学異方素子が面内で１／４波長の位相差を示し、厚さ方向に負の２軸性光学異方性を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の垂直配向型液晶表示装置。
【請求項７】
前記垂直配向型液晶セルの一方の基板が反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを有する基板であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の垂直配向型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向する垂直配向型液晶表示装置に関し、特に広視野角な垂直配向型液晶表示装置および垂直配向型液晶用視野角補償板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置における表示モードの１つとして、初期状態において液晶セル内の液晶分子が基板表面に対して垂直に配列する垂直配向モードがある。電圧無印加時には、液晶分子が基板表面に対して垂直に配列し、液晶セルの両側に直線偏光板を直交配置すると黒表示が得られる。
液晶セル内の光学特性は面内方向で等方的であり、理想的な視野角補償が容易に可能である。液晶セルの厚さ方向に正の１軸光学異方性を補償するため、厚さ方向に負の１軸光学異方性を有する光学素子を液晶セルの片面又は両面と直線偏光板との間に挿入すると、非常に良好な黒表示視角特性が得られる。
電圧印加時においては、液晶分子が基板表面に垂直な方向から基板表面に平行な方向に向って配向を変化させる。この際、液晶配列の均一化が困難である。通常の配向処理である基板表面のラビング処理を用いると、表示品位が著しく低下する。
電圧印加時における液晶配列を均一化するため、基板上の電極形状を工夫し、液晶層内に斜め電界が発生するようにし、均一配向を得る等の提案がある。この方法によれば、均一な液晶配列は得られるが、ミクロ的には不均一な配向領域が生じ、電圧印加時にこの領域が暗領域となる。従って、液晶表示装置の透過率が低下する。
【０００３】
特許文献１によれば、ランダム配向した状態を含む液晶層を有する液晶素子の両側に配置する直線偏光板を円偏光板に置き換えた構成が提案されている。直線偏光板の代わりに、直線偏光板と１／４波長板とを組み合わせた円偏光板に置き換えることにより、電圧印加時の暗領域を解消し、高透過率な液晶表示装置を実現できる。しかしながら、円偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置では、直線偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置と比較し視野角特性が狭いという課題があった。特許文献２によれば、円偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置の視野角補償として、負の１軸の光学異方性を有する光学異方素子や２軸光学異方性材料が提案されている。しかし負の１軸の光学異方性を有する光学異方素子により液晶セルの厚さ方向に正の１軸光学異方性を補償できるが、１／４波長板の視野角特性を補償できないため、十分な視野角特性を得ることはできない。また、２軸光学異方性材料の製造を行う場合、得られる位相差板の面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとし、かつｎｘ＞ｎｙとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚは−１．０＜Ｎｚ＜０．１であり、厚み方向の延伸には限界があり、厚み方向の位相差を広範囲に制御することができない。また前記製造方法では、熱収縮フィルムにより、長尺フィルムを熱収縮させて厚み方向に延伸させているため、得られる位相差板は、長尺フィルムよりも厚みが増加する。前記製造方法で得られる位相差板の厚みは５０〜１００μｍ程度であり、液晶表示装置等に要求される薄型化に対しても十分ではなかった。
【特許文献１】特開２００２−４０４２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、視野角特性の優れた垂直配向型液晶表示装置を提供することである。また、垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板として、厚み方向の位相差を広範囲に制御可能な視野角補償板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す視野角補償板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置により、前記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の第１は、正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板である。
【０００７】
本発明の第２は、以下の［１］および［２］を満たすことを特徴とする本発明の第１に記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板である。
［１］０ｎｍ≦Ｒｅ１≦２０ｎｍ
［２］−５００ｎｍ≦Ｒｔｈ１≦−３０ｎｍ
（ここで、Ｒｅ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの面内のリターデーション値を意味し、Ｒｔｈ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ方向のリターデーション値を意味する。前記Ｒｅ１及びＲｔｈ１は、それぞれＲｅ１＝（Ｎｘ１−Ｎｙ１）×ｄ１［ｎｍ］、Ｒｔｈ１＝（Ｎｘ１−Ｎｚ１）×ｄ１［ｎｍ］である。また、ｄ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ、Ｎｘ１およびＮｙ１は前記ホメオトロピック配向液晶フィルム面内の主屈折率、Ｎｚ１は厚さ方向の主屈折率であり、Ｎｚ１＞Ｎｘ１≧Ｎｙ１である。）である。
【０００８】
本発明の第３は、電極を備えた１対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前記垂直配向型液晶セルの上下に配置された２枚の直線偏光板、および前記垂直配向型液晶セルの両面と前記直線偏光板の間に、面内で１／４波長の位相差を示す第１の光学異方素子が配置された垂直配向型液晶表示装置において、直線偏光板と第１の光学異方素子の間に、少なくとも１枚の本発明の第１または本発明の第２に記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板を含むことを特徴とする垂直配向型液晶表示装置である。
【０００９】
本発明の第４は、前記第１の光学異方素子と前記垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板との間に、更に面内で１／２波長の位相差を示す第２の光学異方素子を有することを特徴とする本発明の第３に記載の垂直配向型液晶表示装置である。
【００１０】
本発明の第５は、前記第１の光学異方素子と前記垂直配向型液晶セルの片面又は両面との間に、少なくとも１枚の厚さ方向に負の１軸光学異方性を有する第３の光学異方素子を有することを特徴とする本発明の第３または本発明の第４に記載の垂直配向型液晶表示装置である。
【００１１】
本発明の第６は、前記第１の光学異方素子が面内で１／４波長の位相差を示し、厚さ方向に負の２軸性光学異方性を有することを特徴とする本発明の第３〜５のいずれかに記載の垂直配向型液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の第７は、前記垂直配向型液晶セルの一方の基板が反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを有する基板であることを特徴とする本発明の第３〜６のいずれかにに記載の垂直配向型液晶表示装置である。
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板について説明する。
本発明の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板は、正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる。本発明において、液晶材料のホメオトロピック配向を固定化した液晶フィルムを得るに当たっては、液晶材料と配向基板の選択が極めて重要である。
【００１４】
本発明に用いられる液晶材料は、少なくともポリ（メタ）アクリレートやポリシロキサンなどの側鎖型の液晶性ポリマーを主たる構成成分として含むものである。また本発明において用いられる側鎖型液晶ポリマーは末端に重合可能なオキセタニル基を有するものである。より具体的には、式（１）で表されるオキセタニル基を有する（メタ）アクリル化合物の（メタ）アクリル部位を単独重合、もしくは他の（メタ）アクリル化合物と共重合させて得られる側鎖型液晶性高分子物質を好ましい例として挙げることができる。
【００１５】
【化１】
2007072213.tif 000003
【００１６】
上記式（１）中、Ｒ１は水素またはメチル基を表し、Ｒ２は水素、メチル基またはエチル基を表し、Ｌ１およびＬ２はそれぞれ個別に単結合、−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、または−ＣＯ−Ｏ−のいずれかを表し、Ｍは式（２）、式（３）または式（４）を表し、ｎおよびｍはそれぞれ個別に０〜１０の整数を示す。
−Ｐ１−Ｌ３−Ｐ２−Ｌ４−Ｐ３−          (２)  
−Ｐ１−Ｌ３−Ｐ３−                     （３）  
−Ｐ３−                                  (４）  
【００１７】
式（２）〜（４）中、Ｐ１およびＰ２はそれぞれ個別に式（５）から選ばれる基を表し、Ｐ３は式（６）から選ばれる基を表し、Ｌ３およびＬ４はそれぞれ個別に単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−を表す。
【化２】
2007072213.tif 000004
【化３】
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【００１８】
これらオキセタニル基を有する（メタ）アクリル化合物の合成法は特に制限されるものではなく、通常の有機化学合成法で用いられる方法を適用することによって合成することができる。例えば、ウィリアムソンのエーテル合成や、縮合剤を用いたエステル合成などの手段でオキセタニル基を持つ部位と（メタ）アクリル基を持つ部位を結合することで、オキセタニル基と（メタ）アクリル基の２つの反応性官能基を持つオキセタニル基を有する（メタ）アクリル化合物を合成することができる。
【００１９】
式（１）で表されるオキセタニル基を有する（メタ）アクリル化合物の（メタ）アクリル基を単独重合、もしくは他の（メタ）アクリル化合物と共重合することにより下記式（７）で表されるユニットを含む側鎖型液晶性高分子物質が得られる。重合条件は特に限定されるものではなく、通常のラジカル重合やアニオン重合の条件を採用することができる。
【００２０】
【化４】
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【００２１】
ラジカル重合の例としては、（メタ）アクリル化合物をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの溶媒に溶かし、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）や過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などを開始剤として、６０〜１２０℃で数時間反応させる方法が挙げられる。また、液晶相を安定に出現させるために、臭化銅（Ｉ）／２，２’−ビピリジル系や２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシ・フリーラジカル（ＴＥＭＰＯ）系などを開始剤としたリビングラジカル重合を行い、分子量分布を制御する方法も有効である。これらのラジカル重合は脱酸素条件で行うことが好ましい。
アニオン重合の例としては、（メタ）アクリル化合物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの溶媒に溶かし、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物、グリニャール試薬などの強塩基を開始剤として、反応させる方法が挙げられる。また、開始剤や反応温度を最適化することでリビングアニオン重合とし、分子量分布を制御することもできる。これらのアニオン重合は、厳密に脱水かつ脱酸素条件で行う必要がある。
【００２２】
また、このとき共重合する（メタ）アクリル化合物は特に限定されるものではなく、合成される高分子物質が液晶性を示せば何でもよいが、合成される高分子物質の液晶性を高めるため、メソゲン基を有する（メタ）アクリル化合物が好ましい。例えば下記式で示されるような（メタ）アクリル化合物を好ましい化合物として例示することができる。
【００２３】
【化５】
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【００２４】
ここで、Ｒは、水素、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、またはシアノ基を表す。
側鎖型液晶性高分子物質は、式（７）で表されるユニットを５〜１００モル％含むものが好ましく、１０〜１００モル％含むものが特に好ましい。また、側鎖型液晶性高分子物質は、重量平均分子量が２，０００〜１００，０００であるものが好ましく、５，０００〜５０，０００のものが特に好ましい。
【００２５】
本発明で用いる液晶材料においては、前記側鎖型液晶性高分子物質の他に、液晶性を損なわずに混和し得る種々の化合物を含有することができる。含有することができる化合物としては、オキセタニル基、エポキシ基、ビニルエーテル基などのカチオン重合性官能基を有する化合物、フィルム形成能を有する各種の高分子物質、液晶性を示す各種の低分子液晶性化合物や高分子液晶性化合物などが挙げられる。前記の側鎖型液晶性高分子物質を組成物として用いる場合、組成物全体に占める前記の側鎖型液晶性高分子物質の割合は、１０質量％以上、好ましくは３０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上である。側鎖型液晶性高分子物質の含有量が１０質量％未満では組成物中に占める重合性基濃度が低くなり、重合後の機械的強度が不十分となるため好ましくない。
【００２６】
また前記液晶材料は配向処理された後、オキセタニル基をカチオン重合させて架橋することにより、当該液晶状態を固定化する。このため、液晶材料中に、光や熱などの外部刺激でカチオンを発生する光カチオン発生剤および／または熱カチオン発生剤を含有させておくことが好ましい。また必要によっては各種の増感剤を併用してもよい。
【００２７】
光カチオン発生剤とは、適当な波長の光を照射することによりカチオンを発生できる化合物を意味し、有機スルフォニウム塩系、ヨードニウム塩系、フォスフォニウム塩系などを例示することが出来る。これら化合物の対イオンとしては、アンチモネート、フォスフェート、ボレートなどが好ましく用いられる。具体的な化合物としては、Ａｒ３Ｓ＋ＳｂＦ６−、Ａｒ３Ｐ＋ＢＦ４−、Ａｒ２Ｉ＋ＰＦ６−（ただし、Ａｒはフェニル基または置換フェニル基を示す。）などが挙げられる。また、スルホン酸エステル類、トリアジン類、ジアゾメタン類、β−ケトスルホン、イミノスルホナート、ベンゾインスルホナートなども用いることができる。
【００２８】
熱カチオン発生剤とは、適当な温度に加熱されることによりカチオンを発生できる化合物であり、例えば、ベンジルスルホニウム塩類、ベンジルアンモニウム塩類、ベンジルピリジニウム塩類、ベンジルホスホニウム塩類、ヒドラジニウム塩類、カルボン酸エステル類、スルホン酸エステル類、アミンイミド類、五塩化アンチモン−塩化アセチル錯体、ジアリールヨードニウム塩−ジベンジルオキシ銅、ハロゲン化ホウ素−三級アミン付加物などを挙げることができる。
【００２９】
これらのカチオン発生剤の液晶材料中への添加量は、用いる側鎖型液晶性高分子物質を構成するメソゲン部分やスペーサ部分の構造や、オキセタニル基当量、液晶の配向条件などにより異なるため一概には言えないが、側鎖型液晶性高分子物質に対し、通常１００質量ｐｐｍ〜２０質量％、好ましくは１０００質量ｐｐｍ〜１０質量％、より好ましくは０．２質量％〜７質量％、最も好ましくは０．５質量％〜５質量％の範囲である。１００質量ｐｐｍよりも少ない場合には、発生するカチオンの量が十分でなく重合が進行しないおそれがあり、また２０質量％よりも多い場合には、液晶フィルム中に残存するカチオン発生剤の分解残存物等が多くなり耐光性などが悪化するおそれがあるため好ましくない。
【００３０】
次に配向基板について説明する。
配向基板としては、まず平滑な平面を有するものが好ましく、有機高分子材料からなるフィルムやシート、ガラス板、金属板などを挙げることができる。コストや連続生産性の観点からは有機高分子からなる材料を用いることが好ましい。有機高分子材料の例としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムが挙げられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、環状ないしノルボルネン構造を有するシクロポリオレフィン、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムも挙げられる。さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなども挙げられる。これらのなかでも、光学フィルムとして用いられるトリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ノルボルネンポリオレフィン等のプラスチックフィルムが賞用される。有機高分子材料のフィルムとしては、特にゼオノア（商品名，日本ゼオン（株）製）、ゼオネックス（商品名，日本ゼオン（株）製）、アートン（商品名，ＪＳＲ（株）製）などのノルボルネン構造を有するポリマー物質からなるプラスチックフィルムが光学的にも優れた特性を有するので好ましい。また金属フィルムとしては、例えばアルミニウムなどから形成される当該フィルムが挙げられる。
【００３１】
前述の液晶材料を用い、安定してホメオトロピック配向を得るためには、これらの基板を構成する材料が長鎖（通常炭素数４以上、好ましくは８以上）のアルキル基を有しているか、基板表面に長鎖アルキル基を有する化合物の層を有することがより好ましい。中でも長鎖アルキル基を有するポリビニルアルコールからなる層を形成することが、形成方法も容易であり好ましい。なお、これら有機高分子材料は単独で基板として用いても良いし、他の基板の上に薄膜として形成させていても良い。液晶の分野においては、基板に対して布等でこするラビング処理を行うことが一般的であるが、本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは、面内の異方性が基本的に生じない配向構造であるため、必ずしもラビング処理を必要としない。しかしながら、液晶材料を塗布したときのはじき抑制の観点からは弱いラビング処理を施すことがより好ましい。ラビング条件を規定する重要な設定値としては周速比がある。これはラビング布をロールに巻きつけて回転させつつ基板を擦る場合の、布の移動速度と基板の移動速度の比を表す。本発明においては弱いラビング処理とは、通常周速比が５０以下、より好ましくは２５以下、特に好ましくは１０以下である。周速比が５０より大きい場合、ラビングの効果が強すぎて液晶材料が完全に垂直に配向しきれず、垂直方向より面内方向に倒れた配向となる恐れがある。
【００３２】
次に、本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法について説明する。液晶フィルム製造の方法としてはこれらに限定されるものではないが、前述の液晶材料を前述の配向基板上に展開し、当該液晶材料を配向させた後、光照射および／または加熱処理することにより当該配向状態を固定化することにより製造することができる。
液晶材料を配向基板上に展開して液晶材料層を形成する方法としては、液晶材料を溶融状態で直接配向基板上に塗布する方法や、液晶材料の溶液を配向基板上に塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を留去させる方法が挙げられる。
【００３３】
溶液の調製に用いる溶媒に関しては、本発明の液晶材料を溶解でき適当な条件で留去できる溶媒であれば特に制限はなく、一般的にアセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン類、ブトキシエチルアルコール、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−２−プロパノールなどのエーテルアルコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、フェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド類、クロロホルム、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系などやこれらの混合系が好ましく用いられる。また、配向基板上に均一な塗膜を形成するために、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤などを溶液に添加してもよい。
【００３４】
液晶材料を直接塗布する方法でも、溶液を塗布する方法でも、塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であれば、特に限定されることはなく公知の方法を採用することができる。例えば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ディップコート法、ロールコート法などが挙げられる。
液晶材料の溶液を塗布する方法では、塗布後に溶媒を除去するための乾燥工程を入れることが好ましい。この乾燥工程は、塗膜の均一性が維持される方法であれば、特に限定されることなく公知の方法を採用することができる。例えば、ヒーター（炉）、温風吹きつけなどの方法が挙げられる。
【００３５】
液晶フィルムの膜厚は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、通常０．２μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μｍ、さらに好ましくは０．５μｍ〜２μｍである。膜厚が０．２μｍより薄い場合、十分な視野角改良あるいは輝度向上効果を得ることができない恐れがある。また１０μｍを越えると、液晶表示装置が不必要に色付く等の恐れがある。
【００３６】
続いて、配向基板上に形成された液晶材料層を、熱処理などの方法で液晶配向を形成し、光照射および／または加熱処理で硬化を行い固定化する。最初の熱処理では、使用した液晶材料の液晶相発現温度範囲に加熱することで、該液晶材料が本来有する自己配向能により液晶を配向させる。熱処理の条件としては、用いる液晶材料の液晶相挙動温度（転移温度）により最適条件や限界値が異なるため一概には言えないが、通常１０〜２５０℃、好ましくは３０℃〜１６０℃の範囲であり、該液晶材料のガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度、さらに好ましくはＴｇより１０℃以上高い温度で熱処理するのが好ましい。あまり低温では、液晶配向が充分に進行しないおそれがあり、また高温では液晶材料中のカチオン重合性反応基や配向基板に悪影響を与えるおそれがある。また、熱処理時間については、通常３秒〜３０分、好ましくは１０秒〜１０分の範囲である。３秒より短い熱処理時間では、液晶配向が充分に完成しないおそれがあり、また３０分を超える熱処理時間では、生産性が悪くなるため、どちらの場合も好ましくない。
【００３７】
該液晶材料層を熱処理などの方法で液晶配向を形成したのち、液晶配向状態を保ったまま液晶材料を組成物中のオキセタニル基の重合反応により硬化させる。硬化工程は、完成した液晶配向を硬化（架橋）反応により液晶配向状態を固定化し、より強固な膜に変性することを目的にしている。
本発明の液晶材料は重合性のオキセタニル基を持つため、その反応基の重合（架橋）には、カチオン重合開始剤（カチオン発生剤）を用いるのが好ましいことは前述のとおりである。また、重合開始剤としては、熱カチオン発生剤より光カチオン発生剤の使用が好ましい。
【００３８】
光カチオン発生剤を用いた場合、光カチオン発生剤の添加後、液晶配向のための熱処理までの工程を暗条件（光カチオン発生剤が解離しない程度の光遮断条件）で行えば、液晶材料は配向段階までは硬化することなく、充分な流動性をもって液晶配向することができる。この後、適当な波長の光を発する光源からの光を照射することによりカチオンを発生させ、液晶材料層を硬化させる。
【００３９】
光照射の方法としては、用いる光カチオン発生剤の吸収波長領域にスペクトルを有するようなメタルハライドランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、アークランプ、レーザーなどの光源からの光を照射し、光カチオン発生剤を開裂させる。１平方センチメートルあたりの照射量としては、積算照射量として通常１〜２０００ｍＪ、好ましくは１０〜１０００ｍＪの範囲である。ただし、光カチオン発生剤の吸収領域と光源のスペクトルが著しく異なる場合や、液晶材料自身に光源波長の吸収能がある場合などはこの限りではない。これらの場合には、適当な光増感剤や、吸収波長の異なる２種以上の光カチオン発生剤を混合して用いるなどの方法を採ることもできる。
光照射時の温度は、該液晶材料が液晶配向をとる温度範囲である必要がある。また、硬化の効果を充分にあげるためには、該液晶材料のＴｇ以上の温度で光照射を行うのが好ましい。
【００４０】
以上のような工程により製造した液晶材料層は、充分強固な膜となっている。具体的には、硬化反応によりメソゲンが３次元的に結合され、硬化前と比べて耐熱性（液晶配向保持の上限温度）が向上するのみでなく、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐クラック性などの機械的強度に関しても大幅に向上する。
【００４１】
なお、配向基板として、光学的に等方でない、あるいは得られる液晶フィルムが最終的に目的とする使用波長領域において不透明である、もしくは配向基板の膜厚が厚すぎて実際の使用に支障を生じるなどの問題がある場合、配向基板上で形成された形態から、位相差機能を有する延伸フィルムに転写した形態も使用しうる。転写方法としては公知の方法を採用することができる。例えば、特開平４−５７０１７号公報や特開平５−３３３３１３号公報に記載されているように液晶フィルム層を粘着剤もしくは接着剤を介して、配向基板とは異なる基板を積層した後に、必要により粘着剤もしくは接着剤を使って表面の硬化処理を施し、該積層体から配向基板を剥離することで液晶フィルムのみを転写する方法等を挙げることができる。
転写に使用する粘着剤もしくは接着剤は、光学グレードのものであれば特に制限はなく、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系など一般に用いられているものを用いることができる。
【００４２】
以上のようにして得られるホメオトロピック配向液晶層は、当該液晶層の光学位相差を垂直入射から傾けた角度で測定することによって定量化することができる。ホメオトロピック配向液晶層の場合、この位相差値は垂直入射について対称的である。光学位相差の測定には数種の方法を利用することができ、例えば自動複屈折測定装置（王子計測機器（株）製）および偏光顕微鏡を利用することができる。このホメオトロピック配向液晶層はクロスニコル偏光子間で黒色に見える。このようにしてホメオトロピック配向性を評価した。
【００４３】
こうして得られたホメオトロピック配向液晶フィルムは、面内の主屈折率をＮｘ１、Ｎｙ１とし、厚さ方向の屈折率をＮｚ１とし、かつＮｘ１≧Ｎｙ１としたとき、厚さｄ１（μｍ）＝１〜１０程度である場合に、例えば、実施例に記載の材料によれば、（Ｎｘ１−Ｎｙ１）＝０〜０．０００５程度、（Ｎｘ１−Ｎｚ１）＝−０．１８００〜−０．２０００程度を有する。また一般的に、Ｎｘ１＝１．５３〜１．５５程度、Ｎｙ１＝１．５３〜１．５５程度、Ｎｚ１＝１．７２〜１．７４程度、のものである。
【００４４】
本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは、液晶フィルムの厚さをｄ１、液晶フィルム面内の主屈折率をＮｘ１およびＮｙ１、厚さ方向の主屈折率をＮｚ１、かつ、Ｎｚ１＞Ｎｘ１≧Ｎｙ１とした場合に、面内のリターデーション値（Ｒｅ１＝（Ｎｘ１−Ｎｙ１）×ｄ１［ｎｍ］）および厚さ方向のリターデーション値（Ｒｔｈ１＝（Ｎｘ１−Ｎｚ１）×ｄ１［ｎｍ］）が、以下の［１］および［２］を満たすことを特徴とする。
［１］０ｎｍ≦Ｒｅ１≦２０ｎｍ
［２］−５００ｎｍ≦Ｒｔｈ１≦−３０ｎｍ
【００４５】
ホメオトロピック配向液晶フィルムの光学パラメータであるＲｅ１値、Ｒｔｈ１値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、５５０ｎｍの単色光に対して、ホメオトロピック配向液晶フィルム面内のリターデーション値（Ｒｅ１）は、通常０ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは０ｎｍ〜１０ｎｍ、さらに好ましくは０ｎｍ〜５ｎｍの範囲であり、かつ、厚さ方向のリターデーション値（Ｒｔｈ１）は、通常−５００〜−３０ｎｍ、好ましくは−４００〜−５０ｎｍ、さらに好ましくは−４００〜−１００ｎｍに制御されたものである。
【００４６】
前記Ｒｅ１値及びＲｔｈ１値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Ｒｅ値が２０ｎｍより大きい場合、大きい正面位相差値の影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、Ｒｔｈ値が−３０ｎｍより大きいあるいは−５００ｎｍより小さい場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００４７】
次に、本発明の垂直配向型液晶表示装置用補償板を用いた垂直配向型液晶表示装置について説明する。
本発明の垂直配向型液晶表示装置は、電極を備えた１対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前記垂直配向型液晶セルの上下に配置された２枚の直線偏光板、および前記垂直配向型液晶セルの両面と前記直線偏光板の間に、面内で１／４波長の位相差を示す第１の光学異方素子が配置された垂直配向型液晶表示装置において、直線偏光板と第１の光学異方素子の間に、前述の本発明の視野角補償板を少なくとも１枚含むことを特徴とするものである。
また、前記第１の光学異方素子と前記視野角補償板との間には、更に面内で１／２波長の位相差を示す第２の光学異方素子を配置することが好ましく、また前記第１の光学異方素子と前記垂直配向型液晶セルの片面又は両面との間に、少なくとも１枚の厚さ方向に負の１軸光学異方性を有する第３の光学異方素子を配置することが好ましい。第３の光学異方素子を組み合わせることで更に広視野角化が可能となる。
【００４８】
液晶表示装置としては、特に制限はないが、透過型、反射型、半透過型の各種液晶表示装置を挙げることができる。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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、負の誘電率異方性を有する材料であれば特に制限されず、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。負の誘電率異方性を示す液晶材料を用いた垂直配向液晶層にカイラル剤を添加し電圧印加時に液晶分子を旋回させれば、電圧印加時の液晶分子の旋回を安定したものとすることができる。更に上下基板のラビング方向を同一方向以外に施す場合、配向処理の軌跡が同一方向でなくなるため筋目が目立ちにくくなる。また、液晶層が９０度ツイストしていれば、電圧印加時のディスクリネーション防止のため基板に対し数度傾斜して配向させた場合に液晶分子の傾斜方向にリターデーションが発生するが、基板付近の液晶分子の傾斜した方向が上下の基板付近で互いに９０度の角度をなしているため、発生するリターデーションを打ち消すことができ、漏れ光が少ない黒表示が得られる。
【００５１】
垂直配向型液晶セルの上下に配置される２枚の直線偏光板としては、通常、偏光子の片側または両側に保護フィルムを有するものが使用される。偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用でき、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムを延伸して二色性材料（沃素、染料）を吸着・配向したものが好適に用いられる。偏光子の厚さも特に制限されないが、５〜８０μｍ程度が一般的である。
【００５２】
ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【００５３】
前記偏光子の片側または両側に設けられている保護フィルムには、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。前記保護フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどが挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、あるいは前記ポリマーのブレンド物などが保護フィルムを形成するポリマーの例として挙げられる。その他、アクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型樹脂などをフィルム化したものなどが挙げられる。保護フィルムの厚さは、一般には５００μｍ以下であり、１〜３００μｍが好ましい。特に５〜２００μｍとするのが好ましい。
【００５４】
保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、水系粘着剤等を介して密着している。水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。
【００５５】
前記保護フィルムとしては、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものを用いることができる。
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
【００５６】
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が０．５〜５０μｍのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂１００重量部に対して一般的に２〜５０重量部程度であり、５〜２５重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
【００５７】
直線偏光板に１／４波長板を組み合わせることにより円偏光板が形成される。円偏光板は、１／４波長板により直線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を直線偏光に変える機能を有する。
垂直配向型液晶セルの両側に直線偏光板を有し、直線偏光板と垂直配向型液晶セルとの間に面内で１／４波長の位相差を有する第１の光学異方素子を有することにより、電圧無印加時には液晶層の観測方向の位相差が０のため上下の偏光板を直交にすることにより暗表示が可能となり、電圧印加時には観測方向の位相差が生じ明表示が可能となる。この場合、１／４波長の位相差を有する第１の光学異方素子の遅相軸と直線偏光板の吸収軸とのなす角度が４５度であることにより最も簡単な構成で液晶層に円偏光を入手させることができる。
また、透過機能と反射機能を兼ね備えた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の場合は、反射時に良好な表示特性を得るため、全波長において１／４波長の位相差を有する第１の光学異方素子を用いるか、直線偏光板と１／４波長板との間に、面内で１／２波長の位相差を有する第２の光学異方素子を用いることが好ましい。
【００５８】
次に、面内で１／４波長の位相差を有する第１の光学異方素子あるいは１／２波長の位相差を有する第２の光学異方素子について説明する。
前記光学異方素子としては、例えば、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き適宜なポリマーからなるフィルムを一軸あるいは二軸延伸処理する手法や特開平５−１５７９１１号公報に示されるような熱収縮フィルムにより長尺フィルムの幅方向を熱収縮させて厚み方向に位相差を大きくする手法により製造した複屈折フィルム、液晶ポリマーなどの液晶材料からなる配向フィルム、液晶材料の配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられる。
【００５９】
面内方向にｘ方向、ｙ方向を取り、厚さ方向をｚ方向とする場合、正の１軸性光学異方素子は、屈折率としてｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を有する。また、正の２軸性光学異方素子は、屈折率としてｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有する。負の１軸性光学異方素子は、屈折率としてｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する。負の２軸性光学異方素子は、屈折率としてｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有する。
２軸性をＮＺ係数＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義した場合、ＮＺ＞１が負の２軸、ＮＺ＝１が正の１軸、ＮＺ＜１が正の２軸と分類できる。
【００６０】
面内で１／４波長の位相差を示す第１の光学異方素子は、第１の光学異方素子の厚さをｄ２、第１の光学異方素子面内の主屈折率をＮｘ２およびＮｙ２、厚さ方向の主屈折率をＮｚ２、かつ、Ｎｘ２＞Ｎｙ２とした場合に、面内のリターデーション値（Ｒｅ２＝（Ｎｘ２−Ｎｙ２）×ｄ２［ｎｍ］）が８０〜１７０ｎｍを有し、第１の光学異方素子のＮＺ係数をＮＺ２とした場合、−１＜ＮＺ２＜４の関係を有する。
第１の光学異方素子の光学パラメータであるＲｅ２値、ＮＺ２値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、５５０ｎｍの単色光に対して、第１の光学異方素子面内のリターデーション値（Ｒｅ２）は、通常８０ｎｍ〜１７０ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１５０ｎｍ、さらに好ましくは１２０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲であり、かつ、ＮＺ２値は、−１＜ＮＺ２＜４、好ましくは０．５＜ＮＺ２＜３、さらに好ましくは１≦ＮＺ２＜３に制御されたものである。
【００６１】
面内で１／２波長の位相差を示す第２の光学異方素子は、第２の光学異方素子の厚さをｄ３、第２の光学異方素子面内の主屈折率をＮｘ３およびＮｙ３、厚さ方向の主屈折率をＮｚ３、かつ、Ｎｘ３＞Ｎｙ３とした場合に、面内のリターデーション値（Ｒｅ３＝（Ｎｘ３−Ｎｙ３）×ｄ３［ｎｍ］）が２００〜３５０ｎｍを有し、第２の光学異方素子のＮＺ係数をＮＺ３とした場合、−１＜ＮＺ３＜４の関係を有する。
第２の光学異方素子の光学パラメータであるＲｅ３値、ＮＺ３値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、５５０ｎｍの単色光に対して、第２の光学異方素子面内のリターデーション値（Ｒｅ３）は、通常２００ｎｍ〜３５０ｎｍ、好ましくは２５０ｎｍ〜３００ｎｍ、さらに好ましくは２６０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲であり、かつ、ＮＺ３値は、−２＜ＮＺ３＜３、好ましくは−１＜ＮＺ３＜２、さらに好ましくは０≦ＮＺ３＜１．５に制御されたものである。
【００６２】
前記Ｒｅ２，Ｒｅ３値及びＮＺ２，ＮＺ３値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Ｒｅ２、Ｒｅ３値が上記範囲を外れた場合、正面位相差値のずれの影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、ＮＺ２，ＮＺ３値が上記範囲を外れた場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００６３】
次に、厚さ方向に負の１軸光学異方性を有する第３の光学異方素子について説明する。
前記第３の光学異方素子としては、特に限定されないが、非液晶材料としては、耐熱性、耐薬品性、透明性に優れ、剛性にも富むことから、例えば、セルローストリアシレート、ゼオネックス、ゼオノア（共に日本ゼオン（株）製）、ＡＥＲＴＯＮ（ＪＳＲ（株）製）のようなポリオレフィン類、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等のポリマーが好ましい。これらのポリマーは、いずれか一種類を単独で使用してもよいし、ポリアリールエーテルケトンとポリアミドとの混合物のように、異なる官能基を持つ２種以上の混合物として使用してもよい。このようなポリマーの中でも、高透明性、高配向性であることから、ポリイミドが特に好ましい。また液晶材料としては、コレステリック液晶ポリマーなどの液晶材料からなるコレステリック配向フィルム、液晶材料のコレステリック配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられる。
【００６４】
第３の光学異方素子は、第３の光学異方素子の厚さをｄ４、第３の光学異方素子面内の主屈折率をＮｘ４およびＮｙ４、厚さ方向の主屈折率をＮｚ４、かつ、Ｎｘ４≧Ｎｙ４とした場合に、面内のリターデーション値（Ｒｅ４＝（Ｎｘ４−Ｎｙ４）×ｄ４［ｎｍ］）が０〜２０ｎｍ、厚さ方向のリターデーション値（Ｒｔｈ４＝（Ｎｘ４−Ｎｚ４）×ｄ１［ｎｍ］）が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする。
【００６５】
第３の光学異方素子の光学パラメータであるＲｅ４値、Ｒｔｈ４値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、５５０ｎｍの単色光に対して、第３の光学異方素子面内のリターデーション値（Ｒｅ４）は、通常０ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは０ｎｍ〜１０ｎｍ、さらに好ましくは０ｎｍ〜５ｎｍの範囲であり、かつ、厚さ方向のリターデーション値（Ｒｔｈ４）は、通常５０〜５００ｎｍ、好ましくは８０〜４００ｎｍ、さらに好ましくは１００〜３００ｎｍに制御されたものである。
前記Ｒｅ４値及びＲｔｈ４値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Ｒｅ４値が２０ｎｍより大きい場合、大きい正面位相差値の影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、Ｒｔｈ４値が５０ｎｍより小さいあるいは５００ｎｍより大きい場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。
【００６６】
前記第１、第２、第３の光学異方素子及びホメオトロピック配向液晶フィルムは、それぞれ粘着剤層を介して互いに貼り合わせることにより作製することができる。また、基板上に作製されたホメオトロピック配向液晶フィルムを、粘着剤層を介して前記第１あるいは第２の光学異方素子に転写した後、これに前記転写に用いていない第３の光学異方素子をさらに粘着剤層を介して貼り合わせることにより作製することができる。
【００６７】
粘着剤層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。
【００６８】
粘着剤層の形成は、適宜な方式で行うことができる。その例としては、例えば、トルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒にベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた１０〜４０重量％程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で前記液晶層上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着剤層を形成してそれを前記液晶層上移着する方式などが挙げられる。また、粘着剤層には、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤、顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着剤層などであってもよい。
【００６９】
なお、ホメオトロピック配向液晶フィルムを粘着剤層を介して、前記第１あるいは第２の光学異方素子に転写する際には、ホメオトロピック配向液晶フィルム表面を表面処理して粘着剤層との密着性を向上することができる。表面処理の手段は、特に制限されないが、前記液晶層表面の透明性を維持できるコロナ放電処理、スパッタ処理、低圧ＵＶ照射、プラズマ処理などの表面処理法を好適に採用できる。これら表面処理法のなかでもコロナ放電処理が良好である。
【００７０】
また、前記垂直配向型液晶セルの一方の基板を反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを有する基板とすることにより半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置とすることができる。
半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置に使用する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。
【００７１】
本発明の垂直配向型液晶表示装置は、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装置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装置を作製することができる。
【発明の効果】
【００７２】
本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板として有用であり、本発明の垂直配向型液晶表示装置は、表示が明るく、全方位において高コントラストな表示が可能である。
【実施例】
【００７３】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例で用いた各分析方法は以下の通りである。
（１）１Ｈ−ＮＭＲの測定
化合物を重水素化クロロホルムに溶解し、４００ＭＨｚの１Ｈ−ＮＭＲ（Ｖａｒｉａｎｔ社製ＩＮＯＶＡ−４００）で測定した。
（２）ＧＰＣの測定
化合物をテトラヒドロフランに溶解し、東ソー社製８０２０ＧＰＣシステムで、ＴＳＫ−ＧＥＬ  ＳｕｐｅｒＨ１０００、ＳｕｐｅｒＨ２０００、ＳｕｐｅｒＨ３０００、ＳｕｐｅｒＨ４０００を直列につなぎ、溶出液としてテトラヒドロフランを用いて測定した。分子量の較正にはポリスチレンスタンダードを用いた。
（３）顕微鏡観察
オリンパス光学社製ＢＨ２偏光顕微鏡で液晶の配向状態を観察した。
（４）液晶フィルムのパラメータ測定
王子計測機器（株）製自動複屈折計ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨを用いた。
【００７４】
［実施例１］
下記式（８）で示される液晶性ポリマーを合成した。分子量はポリスチレン換算で、Ｍｎ＝８０００、Ｍｗ＝１５０００であった。なお、式（８）はブロック重合体の構造で表記しているがモノマーの構成比を表すものである。
【００７５】
【化６】
2007072213.tif 000008
【００７６】
式（８）のポリマー１．０ｇを、９ｍｌのシクロヘキサノンに溶かし、暗所でトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロアンチモネート５０％プロピレンカーボネート溶液（アルドリッチ社製、試薬）０．１ｇを加えた後、孔径０．４５μｍのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで不溶分をろ過して液晶材料の溶液を調製した。
配向基板は以下のようにして調製した。厚さ３８μｍのポリエチレンナフタレートフィルム（東レ（株）製）を１５ｃｍ角に切り出し、アルキル変性ポリビニルアルコール（（株）クラレ製、ＭＰ−２０３）の５重量％溶液（溶媒は、水とイソプロピルアルコールの重量比１：１の混合溶媒）をスピンコート法により塗布し、５０℃のホットプレートで３０分乾燥した後、１２０℃のオーブンで１０分間加熱した。次いで、レーヨンのラビング布でラビングした。得られたＰＶＡ層の膜厚は１．２μｍであった。ラビング時の周速比（ラビング布の移動速度／基板フィルムの移動速度）は４とした。
【００７７】
このようにして得られた配向基板に、前述の液晶溶液をスピンコート法により塗布した。次いで６０℃のホットプレートで１０分乾燥し、１５０℃のオーブンで２分間熱処理し、液晶材料を配向させた。次いで、６０℃に加熱したアルミ板に試料を密着させて置き、その上から、高圧水銀灯ランプにより６００ｍＪ／ｃｍ２の紫外光（ただし３６５ｎｍで測定した光量）を照射して、液晶材料を硬化させた。
基板として用いたポリエチレンナフタレートフィルムは大きな複屈折を持ち光学用フィルムとして好ましくないため、得られた配向基板上の液晶性フィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して、ＴＡＣフィルムに転写した。すなわち、ポリエチレンナフタレートフィルム上の硬化した液晶材料層の上に、接着剤を５μｍ厚となるように塗布し、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムでラミネートして、ＴＡＣフィルム側から紫外線を照射して接着剤を硬化させた後、ポリエチレンナフタレートフィルムを剥離した。
【００７８】
得られた光学フィルム（ＰＶＡ層／液晶層／接着剤層／ＴＡＣフィルム）を偏光顕微鏡下で観察すると、ディスクリネーションがなくモノドメインの均一な配向で、コノスコープ観察から正の一軸性屈折率構造を有するホメオトロピック配向であることがわかった。ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨを用いて測定したＴＡＣフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション（Ｒｅ１）は０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーション（Ｒｔｈ１）は−５０ｎｍであった。なお、ＴＡＣフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーションは＋４０ｎｍであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Ｒｅが０．５ｎｍ、Ｒｔｈが−９０ｎｍと見積もられた。
【００７９】
［実施例２］
実施例１において、ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚みを１．０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして光学フィルムを作製した。ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨを用いて測定したＴＡＣフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション（Ｒｅ１）は０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーション（Ｒｔｈ１）は−１２５ｎｍであった。なお、ＴＡＣフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーションは＋４０ｎｍであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Ｒｅ１が０．５ｎｍ、Ｒｔｈ１が−１６５ｎｍと見積もられた。
【００８０】
［実施例３］
実施例１において、ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚みを０．９μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして光学フィルムを作製した。ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨを用いて測定したＴＡＣフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション（Ｒｅ１）は０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーション（Ｒｔｈ１）は−９５ｎｍであった。なお、ＴＡＣフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが０．５ｎｍ、厚さ方向のリターデーションは＋４０ｎｍであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Ｒｅ１が０．５ｎｍ、Ｒｔｈ１が−１３５ｎｍと見積もられた。
【００８１】
［実施例４］
実施例４の垂直配向型液晶表示装置について図１、図２を用いて説明する。
基板１にＩＴＯ層からなる透過率の高い材料で透明電極３が形成され、基板２に対向電極４が形成され、透明電極３と対向電極４の間に負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。
透明電極３及び対向電極４の液晶層５と接する表面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜（図示せず）が形成されており、配向膜の塗布後、少なくとも一方の配向膜にラビング等の配向処理を行っている。
液晶層５の液晶分子は垂直配向性の配向膜に対するラビング等の配向処理により、基板面の垂直方向に対して１゜のチルト角を持つ。
液晶層５には負の誘電率異方性を示す液晶材料が用いられているため、透明電極３と対向電極４の間に電圧を印加すると、液晶分子が基板面と平行方向に向かって傾く。
液晶層５の液晶材料として、Ｎｅ（異常光に対する屈折率）＝１．５６１、Ｎｏ（正常光に対する屈折率）＝１．４７８、ΔＮ（Ｎｅ−Ｎｏ）＝０．０８３の屈折率異方性を有する液晶材料を用いた。
垂直配向型液晶セル６の表示面側（図の上側）に直線偏光板７（厚み約１８０μｍ；住友化学（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、上側直線偏光板７と液晶セル６の間に第３の光学異方素子８（ＪＳＲ（株）製ＡＲＴＯＮ）、第１の光学異方素子９（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、実施例１で作製したホメオトロピック配向液晶フィルム１０を配置した。垂直配向型液晶セル６の背面側（図の下側）に直線偏光板１１（厚み約１８０μｍ；住友化学（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、下側直線偏光板１１と液晶セル６の間に第３の光学異方素子１２（ＪＳＲ（株）製ＡＲＴＯＮ）、第１の光学異方素子１３（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、実施例１のホメオトロピック配向液晶フィルム１４を配置した。
第１の光学異方素子９，１３は、面内に光軸を有し、正の１軸光学異方性を有する光学素子で形成されている。図２に矢印で示す、直線偏光板７，１１の吸収軸の方位はそれぞれ面内４５度、１３５度とした。図２に矢印で示す、第１の光学異方素子９，１３の遅相軸の方位はそれぞれ９０度、０度とし、面内Ｒｅ２で１３７．５ｎｍの位相差を示す。
第３の光学異方素子８，１２は面内Ｒｅ４でほぼ０ｎｍ、厚さＲｔｈ４で１３０ｎｍの位相差を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム１０，１４は面内Ｒｅ１で０．５ｎｍ、厚さＲｔｈ１で−５０ｎｍの位相差を示す。
図３は、黒表示０Ｖ、白表示５Ｖ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。
【００８２】
［実施例５］
実施例５の垂直配向型液晶表示装置について図４、図５を用いて説明する。
実施例２で作製したホメオトロピック配向液晶フィルムを用いて、実施例４の第１の光学異方素子９，１３を負の２軸光学異方性を有する光学素子（日本ゼオン（株）製ゼオノア）とし、第３の光学異方素子８，１２を除いた以外は実施例４と同様にして垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図５に矢印で示す、直線偏光板７，１１の吸収軸の方位はそれぞれ面内４５度、１３５度とした。図５に矢印で示す、第１の光学異方素子９，１３の遅相軸の方位はそれぞれ９０度、０度とし、面内Ｒｅ２で１３７．５ｎｍの位相差、ＮＺ係数はＮＺ２＝２．５を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム１０，１４は面内Ｒｅ１で０．５ｎｍ、厚さＲｔｈ１で−１２５ｎｍの位相差を示す。
図６は、黒表示０Ｖ、白表示５Ｖ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。
【００８３】
［実施例６］
実施例６の垂直配向型液晶表示装置について図７、図８を用いて説明する。
基板１にＡｌ層からなる反射率の高い材料で形成された反射電極１５とＩＴＯ層からなる透過率の高い材料で透明電極３とが設けられ、基板２に対向電極４が設けられ、反射電極１５及び透明電極３と対向電極４の間に負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。
反射電極１５、透明電極３及び対向電極４の液晶層５と接する表面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜（図示せず）が形成されており、配向膜の塗布後、少なくとも一方の配向膜にラビング等の配向処理を行っている。
液晶層５の液晶分子は垂直配向性の配向膜に対するラビング等の配向処理により、基板面の垂直方向に対して１゜のチルト角を持つ。
液晶層５には負の誘電率異方性を示す液晶材料が用いられているため、反射電極１５、透明電極３と対向電極４の間に電圧を印加すると、液晶分子が基板面と平行方向に向かって傾く。
液晶層５の液晶材料は、実施例３と同様の材料を用いた。
半透過反射型垂直配向型液晶セル１６の表示面側（図の上側）に直線偏光板７（厚み約１８０μｍ；住友化学（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、上側直線偏光板７と液晶セル６の間に第３の光学異方素子８（ＪＳＲ（株）製ＡＲＴＯＮ）、第１の光学異方素子９（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、第２の光学異方素子１７（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、実施例３のホメオトロピック配向液晶フィルム１０を配置した。垂直配向型液晶セル１６の背面側（図の下側）に直線偏光板１１（厚み約１８０μｍ；住友化学（株）製ＳＱＷ−８６２）を配置し、下側直線偏光板１１と液晶セル１６の間に第３の光学異方素子１２（ＪＳＲ（株）製ＡＲＴＯＮ）、第１の光学異方素子１３（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、第２の光学異方素子１８（日本ゼオン（株）製ゼオノア）、実施例３のホメオトロピック配向液晶フィルム１４を配置した。
第１の光学異方素子９，１３および第２の光学異方素子１７，１８は、面内に光軸を有し、正の１軸光学異方性を有する光学素子で形成されている。図８に矢印で示す、直線偏光板７，１１の吸収軸の方位はそれぞれ面内１５度、１０５度とした。図８に矢印で示す、第１の光学異方素子９，１３の遅相軸の方位はそれぞれ９０度、０度とし、面内Ｒｅ２で１３７．５ｎｍの位相差を示す。図８に矢印で示す、第２の光学異方素子１７，１８の遅相軸の方位はそれぞれ３０度、１２０度とし、面内Ｒｅ３で２７５ｎｍの位相差を示す。
第３の光学異方素子８，１２は面内Ｒｅ４でほぼ０ｎｍ、厚さＲｔｈ４で１０５ｎｍの位相差を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム１０，１４は面内Ｒｅ１で０．５ｎｍ、厚さＲｔｈ１で−９５ｎｍの位相差を示す。
図９は、黒表示０Ｖ、白表示５Ｖ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。
【００８４】
［比較例１］
実施例４のホメオトロピック配向液晶フィルム１０および１４を除いた以外は実施例４と同様にして図１０に示す垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図１１に各構成部材の角度関係を示す。
図１２は、黒表示０Ｖ、白表示５Ｖ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。
全方位の等コントラスト曲線を図３および図６と、図１２で比較してみると、ホメオトロピック配向液晶フィルムを用いた場合には、広い視野角特性が得られることが分かる。
【００８５】
［比較例２］
実施例６のホメオトロピック配向液晶フィルム１０および１４を除いた以外は実施例６と同様にして図１３に示す半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図１４に各構成部材の角度関係を示す。
図１５は、黒表示０Ｖ、白表示５Ｖ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。
全方位の等コントラスト曲線を図９と図１５で比較してみると、ホメオトロピック配向液晶フィルムを用いることにより、広い視野角特性が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施例１で用いた垂直配向型液晶表示装置の断面模式図である。
【図２】実施例１で用いた垂直配向型液晶表示装置の各構成部材の角度関係を示した平面図である。
【図３】実施例１における垂直配向型液晶表示装置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４】実施例２で用いた垂直配向型液晶表示装置の断面模式図である。
【図５】実施例２で用いた垂直配向型液晶表示装置の各構成部材の角度関係を示した平面図である。
【図６】実施例２における垂直配向型液晶表示装置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７】実施例３で用いた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の断面模式図である。
【図８】実施例３で用いた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の各構成部材の角度関係を示した平面図である。
【図９】実施例３における半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置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１０】比較例１で用いた垂直配向型液晶表示装置の断面模式図である。
【図１１】比較例１で用いた垂直配向型液晶表示装置の各構成部材の角度関係を示した平面図である。
【図１２】比較例１における垂直配向型液晶表示装置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１３】比較例２で用いた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の断面模式図である。
【図１４】比較例２で用いた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の各構成部材の角度関係を示した平面図である。
【図１５】比較例２における半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１、２  基板
３  透明電極
４  対向電極
５  液晶層（垂直配向）
６  垂直配向型液晶セル
７、１１  直線偏光板
８、１２  第３の光学異方素子
９、１３  第１の光学異方素子
１０、１４  ホメオトロピック配向液晶フィルム
１５  反射電極
１６  半透過反射型の垂直配向型液晶セル
１７、１８  第２の光学異方素子
【図１】
2007072213.tif 000009
【図２】
2007072213.tif 000010
【図３】
2007072213.tif 000011
【図４】
2007072213.tif 000012
【図５】
2007072213.tif 000013
【図６】
2007072213.tif 000014
【図７】
2007072213.tif 000015
【図８】
2007072213.tif 000016
【図９】
2007072213.tif 000017
【図１０】
2007072213.tif 000018
【図１１】
2007072213.tif 000019
【図１２】
2007072213.tif 000020
【図１３】
2007072213.tif 000021
【図１４】
2007072213.tif 000022
【図１５】
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