(57)【要約】【課題】 正面コントラストを低下させずに、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改善され、高速表示に優れた液晶表示素子を提供するものである。【解決手段】 ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し，該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。【選択図】   図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し，該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で連続的に変化している請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである請求項１に記載の液晶素子。
【請求項４】
該液晶性高分子の光学的チルト角が、厚さ方向で底面から連続的に単調増加している請求項２に記載の液晶素子。
【請求項５】
該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である請求項４に記載の液晶素子。
【請求項６】
該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
【請求項７】
該透明支持体が、下記の条件を満足している請求項３に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００  …  （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００  …  （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
【請求項８】
液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ、以上３０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
【請求項９】
ノーマリーホワイトモードであることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改良され、高速表示に優れた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本語ワードプロセッサやディスクトップパソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴは、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液晶表示素子に変換されてきている。現在普及している液晶表示素子（以下ＬＣＤと称す）の多くは、ねじれネマティック液晶を用いている。このような液晶を用いた表示方式としては、複屈折モードと旋光モードとの２つの方式に大別できる。
【０００３】
複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子配列のねじれ角９０°以上ねじれたもので、急崚な電気光学特性をもつ為、能動素子（薄膜トランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造でも時分割駆動により大容量の表示が得られる。しかし、応答速度が遅く（数百ミリ秒）、諧調表示が困難という欠点を持ち、能動素子を用いた液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤなど）の表示性能を越えるまでにはいたらない。
【０００４】
ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液晶分子の配列状態が９０°ねじれた旋光モードの表示方式（ＴＮ型液晶表示素子）が用いられている。この表示方式は、応答速度が数＋ミリ秒程度であり、高い表示コントラストを示すことから他の方式のＬＣＤと比較して最も有力な方式である。しかし、ねじれネマティック液晶を用いている為に、表示方式の原理上、見る方向によって表示色や表示コントラストが変化するといった視角特性上の問題があり、ＣＲＴの表示性能を越えるまでにはいたらない。
【０００５】
ＴＮ型ＬＣＤに対して、非特許文献１などに見られるように、画素を分割し、それぞれ電圧印加時のチルト方向を逆向きにして、視角特性を補償する方法が提案されている。この方法によると、上下方向の階調反転に関する視角特性は改善されるが、コントラストの視角特性はほとんど改善されない。
【０００６】
更に、特許文献１、特許文献２、および特許文献３において、光学的に負の一軸性を示し、その光学軸が傾斜している位相差板を用いることにより、ＴＮ型ＬＣＤの視角特性を改良する方法が提案されている。また、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７などに、液晶性高分子を用いた光学フィルムが提案されている。これらの方法によれば視野角は従来のものと比べ、改善はされるが、それでもＣＲＴ代替を検討するほどの広い視野角は実現困難であった。
【０００７】
従来の液晶モード以外に広視野角、高速応答という特徴を有するベンド配向液晶セルが、非特許文献２、特許文献８などに見られるように提案された。また、非特許文献３などに見られるように、この考え方を反射型ＬＣＤに応用したＨＡＮ型液晶セルが提案されている。これらの液晶モードでは、光学軸がフィルム法線方向にある負の一軸性の光学異方素子、または、二軸性光学異方素子を用いることによって、広視野角を実現しているが、それでも視野角特性の改善は十分ではなかった。
【特許文献１】特開平６−７５１１６号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第５７６３０４Ａ１号明細書
【特許文献３】特開平６−２１４１１６号公報
【特許文献４】特開平６−３４７７４２号公報
【特許文献５】欧州特許出願公開第６２８８４７Ａ１号明細書
【特許文献６】特開平７−２０４３４号公報
【特許文献７】特開平７−６３９１６号公報
【特許文献８】米国特許第５４１０４２２号明細書
【非特許文献１】ＳＩＤ’９２ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．７９８
【非特許文献２】ＳＩＤ‘９３ Ｄｉｇｅｓｔ ｐ．２７３、ｐ．２７７
【非特許文献３】’９５第４２回春の応用物理学会２９ａ−ＳＺＣ−２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、正面コントラストを低下させずに、表示コントラスト及び表示色の視角特性が改善され、高速表示に優れた液晶表示素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の手段により達成された。
（１） ２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置した液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し，該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがセル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
（２） 該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で連続的に変化している（１）に記載の液晶素子。
（３） 該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである（１）に記載の液晶素子。
（４） 該液晶性高分子の光学的チルト角が、厚さ方向で底面から連続的に単調増加している（２）に記載の液晶表示素子。
（５） 該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である（４）に記載の液晶表示素子。
（６） 該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（７） 該透明支持体が、下記の条件を満足している（３）に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００ … （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００ … （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
（８） 液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ、以上３０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（９） ノーマリーホワイトモードであることを特徴とする（１）に記載の液晶素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、視角特性が改善され、視認性にすぐれ、高速表示が可能な高品位表示の液晶素子を提供することができる。また、本発明をＴＦＴやＭＩＭなどの３端子、２端子素子を用いたアクティブマトリクス液晶素子に応用しても優れた効果が得られることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤの視野角が狭い原因の一つは、見る方向によってレターデーションが異なるというものである。図１に示したように、方向１４は液晶の複屈折の比較的大きい方向であるため、レターデーションが大きい。また、方向１５は液晶の複屈折が比較的小さい方向であるため、レターデーションが小さい。
これに対して、図２に示したベンド配向液晶セルにおいては、見る方向によるレターデーションの違いが比較的小さい。図２に示したように、方向２４は下基板２３付近では液晶の複屈折が小さく、上基板２１付近では液晶の複屈折が大きい。方向２５はこの逆であり、方向２４と２５でレターデーションは等しい。したがって、液晶セルの厚み方向中央部に対して対称となるために自己補償型のセルだということができる。これらの特徴を有するために、ベンド配向液晶セルでは視野角は原理的に広い。反射型ＬＣＤとして用いられるＨＡＮ型液晶セルの例を図３に示すが、ＨＡＮ型液晶セルについても同様なことが言える。
【００１２】
しかしながら、ベンド配向液晶セル、ＨＡＮ型反射型ＬＣＤにおいても、視角を大きくすることに伴って、黒表示部からの光の透過率が著しく増大し、結果としてコントラストの急激な低下を招いていることになる。本発明は、この様な斜方入射におけるコントラストの低下を防ぎ、視角特性を改善し、同時に、正面のコントラストを改善しようとするものである。
【００１３】
もし、黒表示において液晶セルが正の一軸性の光学異方体だとするならば、これを光学的に補償するには、図４に示したように、負の一軸性の光学異方体を用いればよい。そうすることによって、斜めから見た場合の液晶セルによって生じるレターデーションは、負の一軸性の光学異方体によってキャンセルされ、光漏れを抑えることができる。
【００１４】
しかし、実際の液晶セルを正の一軸性の光学異方体とし、負の一軸性の光学異方体によって補償するのには限界がある。本発明者らは、鋭意検討した結果、更に大幅な視野角改善をし、ＣＲＴ代替の可能性を切り開くためには、図５や図６に示したように、黒表示におけるベンド配向液晶セルやＨＡＮ型液晶セルと同様な配向状態を負の一軸性の化合物で実現した光学異方素子が必要であることを見出した。
【００１５】
本発明における光学異方素子は、液晶性高分子を含む層を含み、好ましくは、該液晶性高分子層は透明支持体上に設ける。さらに配向膜を透明支持体と光学異方層に設けることが好ましい。配向膜は、光学異方層を複数設ける場合は、光学異方層上に設けても良い。また、下塗層（接着層）を透明基板と配向膜との間に設けることが好ましい。保護層を光学異方層上と基板の裏面に設けても良い。
【００１６】
本発明における液晶性高分子層は、光学的チルト角が該層の厚さ方向で連続的に変化していることが好ましい。該液晶性高分子層を透明フィルム状に設けた場合、光学的チルト角が厚さ方向で底面から連続的に単調増加していることが好ましい。更に、該液晶性高分子層の光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°であることが好ましい。
【００１７】
該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。更に、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。
【００１８】
本発明の液晶性高分子は、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有するか、あるいはコレステリック相を呈するものが好ましい。負の固有複屈折値を有するメソゲン基とは、例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体や、Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、７０頁（１９８４年）に記載されたシクロヘキサン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６巻、２６５５頁（１９９４年）に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどが挙げられ、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射状に置換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコティック液晶と呼ばれるものが含まれる。但し、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであれば上記記載に限定されるものではない。本発明における、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有する液晶性高分子を下記に列挙する。
【００１９】
【化１】
2007148440.tif 000003
【００２０】
【化２】
2007148440.tif 000004
【００２１】
また、本発明における、コレステリック相を呈する液晶性高分子を下記に列挙する。
【００２２】
【化３】
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【００２３】
【化４】
2007148440.tif 000006
【００２４】
本発明の場合、光学的チルト角を厚さ方向で連続的に変化させるためには、下記の処理が必要になる。一般に、ネマチック液晶を用いた液晶セルの場合、該液晶層の両側を、ラビング処理した配向膜で挟むことにより、液晶分子の光軸が一定の方向へ配向している。すなわち、液晶層の両側にある配向膜の配向規制力により、液晶分子は厚さ方向で均一な配向をしているわけであり、該配向膜の配向規制力を両側でアンバランスにする事により、厚さ方向で連続的に分子の配向を変化させることが出来る。この考え方は、本発明の液晶性高分子にも応用することが出来る。具体的には、ラビング処理した有機配向膜あるいは無機配向膜の形成された基板に液晶性高分子を塗布し、該液晶層の片側を開放系（空気層）のまま液晶相形成温度まで昇温するか、あるいは前記配向膜と、それとは異なった表面処理を施した配向膜で挟んだまま液晶相形成温度まで昇温することである。但し、上述の配向膜の配向規制力が十分に強い場合には、該液晶性高分子層の片側を解放系（空気層）のままであっても、該液晶性高分子の光学的チルト角が厚さ方向で同じである場合も存在する。
【００２５】
これにより該液晶は、光学的チルト角が厚さ方向で連続的に変化した斜め配向をし、その後の冷却により配向を保ったまま、常温では固体状態をとる。この場合、配向膜近傍でのチルト角は、液晶性高分子素材、配向膜素材、ラビング等で、コントロ−ルすることが出来、そのチルト角は、０°乃至８５°が好ましく、０°乃至５０°が更に好ましい。また、空気層、あるいは異なった表面処理を施した配向膜近傍のチルト角は、液晶性高分子素材、可塑剤、バインダ−、界面活性剤、等でコントロ−ルすることが出来、更には、これら可塑剤、バインダ−、界面活性剤、等で、チルト角の厚さ方向の配向変化の度合いをコントロ−ルすることも可能である。
【００２６】
これら可塑剤の好ましい例としては、使用する液晶性高分子と相溶するものであれば特に制限はなく、耐熱性付与の観点からは、反応性の置換基を有することが好ましい。また、液晶性高分子に対する添加量は、重量比で０．１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％が好ましい。また、バインダ−の好ましい例としては、使用する液晶性高分子の配向を著しく阻害するものでなければ特に制限はなく、市販のポリマ−を使用することが出来る。本発明者の鋭意研究の結果、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する液晶性高分子の場合はセルロ−ス系高分子誘導体が極めて好ましいことが見いだされた。
【００２７】
液晶相形成温度は構造、あるいは分子量等に固有のものであるが、異なるものを二種以上混合するか、又は前述の可塑剤を混合する事により、任意に調整する事ができる。本発明に用いる液晶性高分子の液晶相−固相転移温度としては、好ましくは７０℃以上、３００℃以下、特に好ましくは７０℃以上、２５０℃以下である。
【００２８】
上記の有機配向膜として用いるポリマーとしては、ポリイミド、ポリスチレン誘導体など、また水溶性のものとしては、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。これらは全てラビング処理を施すことにより、液晶性高分子を斜めに配向させることができる。
【００２９】
ＬＣＤの配向膜として広く用いられているポリイミド膜は有機配向膜として好ましく、これはポリアミック酸（例えば、日立化成製 ＬＱ／ＬＸシリーズ、日産化学製 ＳＥシリーズ等）を基板面に塗布し１００〜３００℃で０．５〜１時間焼成の後ラビングする事により得られる。
【００３０】
また、前記ラビング処理は、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く普及しているものと同一な工程であり、配向膜の表面を紙やガーゼ，フェルト，ラバー、或いはナイロン，ポリエステル繊維などを用いて一定方向にこすることにより配向を得る方法である。一般的には長さと太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行う。
【００３１】
また、無機斜方蒸着膜の蒸着物質としてはＳｉＯを代表としＴｉＯ2、ＭｇＦ2、ＺｎＯ2等の金属酸化物やフッ化物、Ａｕ，Ａｌ等の金属が挙げられる。尚、金属酸化物は高誘電率のものであれば斜方蒸着物質として用いることができ、上記に限定されるものではない。
【００３２】
本発明における透明支持体の材料としては、透明である限りどのような材料でも使用することができる。光透過率が８０％以上を有する材料が好ましい。このような材料としては、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製）及びフジタック（富士写真フイルム（株）製）などの市販品を使用することができる。本発明においては、透明支持体の複屈折率Δｎ２のαが１．０以上１．３以下であることが好ましく、そのような材料としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン及びポリエーテルスルホンなども使用することが好ましい。
【００３３】
透明支持体（フィルム）面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み方向の主屈折率をｎｚ、フィルムの厚さをｄとしたとき、三軸の主屈折率の中でｎｚが一番小さく、式（１）において｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２で表されるレターデーションが、５０〜１０００ｎｍであることが好ましい。１００〜８００ｎｍであることが好ましく、更に、１００〜５００ｎｍであることが好ましい。また、式（２）における透明支持体の法線方向のレターデーションの絶対値｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜は、０〜２００ｎｍであることが好ましい。０〜１５０ｎｍであることが好ましく、更に、０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３４】
本発明における光学異方素子は、液晶素子において、液晶セルによる複屈折を補償するものであるから、光学異方層の波長分散は、液晶セルと等しいことが好ましい。光学異方層の４５０ｎｍ、６００ｎｍの光によるレターデーションをそれぞれＲ（４５０ｎｍ）、Ｒ（６００ｎｍ）とすれば、波長分散を表すＲ（４５０ｎｍ）／Ｒ（６００ｎｍ）値は、１．０以上であることが好ましく、更に、１．０〜１．３であることが好ましい。
【００３５】
本発明における液晶素子とは、表示のために用いられる直視型、投写型の素子、光変調素子として用いられる素子などを含む。
【００３６】
本発明においては、セル中央部にねじれ配向が存在する液晶セルを含むベンド配向液晶セル、または、ＨＡＮ型液晶セルを用いる。液晶の屈折率異方性Δｎ１と、液晶セルにおける液晶層の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ１は、輝度と視野角を両立させるために、３００ｎｍ〜３０００ｎｍであることが好ましい。ベンド配向液晶セルにおいては、７００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが更に好ましく、８００ｎｍ〜１８００ｎｍであることが特に好ましい。ＨＡＮ型液晶セルにおいては、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが更に好ましく、４００ｎｍ〜９００ｎｍであることが特に好ましい。
【００３７】
本発明における液晶素子は、ノーマリーホワイトモード（以下、ＮＷモード）とノーマリーブラックモード（以下、ＮＢモード）で用いることができる。ＮＢモードにおいては、視角が大きくなるにしたがって、色味変化が大きくなることから、ＮＷモードで用いることが好ましい。
【００３８】
電界による液晶分子の配列の欠陥（ディスクリネーション）を少なくするため、液晶分子にあらかじめプレチルト角を与えておく事が好ましい。
【００３９】
本発明において透明フィルム上に液晶性高分子を含む層を設けた場合、液晶セルに該光学異方素子を装着する時に、液晶性高分子層を液晶セル寄りに配置する場合と、透明フィルムを液晶セル寄りに配置する場合があるが、本発明においては、どちらに配置しても構わない。しかし、補償能を最大限に発揮するには、液晶性高分子層を液晶セル寄りに配置する方が好ましい。
【実施例】
【００４０】
（ベンド配向液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。このような２枚のガラス基板をパラレルの配置で向き合わせ、セルギャップｄ１を８μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。Δｎ１とｄ１との積が１１１７ｎｍであった。
【００４１】
（ＨＡＮ型液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。ＩＴＯ電極付きのガラス基板をもう一枚用意し、ＳｉＯ蒸着膜を配向膜として設けた。この２枚のガラス基板を向き合わせ、セルギャップｄ１を４μｍに設定し、メルク社製液晶ＺＬＩ１１３２（Δｎ１＝０．１３９６）を注入し、ＨＡＮ型液晶セルを作製した。Δｎ１とｄ１との積が５５８ｎｍであった。
【００４２】
（ＴＮ型液晶セルの作製）
ＩＴＯ電極付きのガラス基板にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行う。このような２枚のガラス基板をラビング方向が直交するように向き合わせ、セルギャップを５．５μｍに設定し、カイラル剤を加えたメルク社製液晶ＺＬＩ１６４６（Δｎ＝０．０８０）を注入し、９０゜左ねじれのＴＮ型液晶セル（Δｎとｄとの積が４４０ｎｍ）を作製した。
【００４３】
（光学異方素子１の作製）
ゼラチン薄膜（０．１μｍ）を塗設したトリアセチルセルロースの１００μｍ厚フィルム（富士写真フイルム（株）製）上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ２０３：商品名  クラレ製）を塗布し、４０℃温風にて乾燥させた後、ラビング処理を行い配向膜を形成した。面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さをｄ２とした時、トリアセチルセルロースフィルムは、｜ｎｘ−ｎｙ｜×ｄ２＝３ｎｍ、｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝２００ｎｍであり、式（１）、（２）の条件を満たしていた。
【００４４】
この配向膜上に、前述した液晶性高分子ＴＥ−６  １．６ｇ、フェノ−ルＥＯ変性（ｎ＝１）アクリレート（Ｍ１０１  東亜合成）  ０．４ｇ、セルロ−スアセテ−トブチレ−ト（ＣＡＢ５３１−１  イ−ストマンケミカル）  ０．０５ｇ、イルガキュアー９０７  ０．０１ｇを３．６５ｇのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、ワイヤ−バ−で塗布（＃１０バ−使用）し、金属の枠に貼りつけて１１５℃の高温槽中で３分間加熱し、液晶を配向させた後、室温まで急冷して、液晶性高分子を含む層を有する光学異方素子を作成した。
【００４５】
このようにして得られた光学異方素子のレターデーションを、ラビング軸を含み位相差板面に垂直な面において、ラビング軸を起点に４０°から１４０°までを５°刻みで、島津製作所製エリプソメーター（ＡＥＰ−１００）を用いて測定したところ、レターデーションが０となる方向は存在しなかった。レターデーション値の絶対値が最小となる方向は、フィルム法線方向でも面方向でもなかった。また、ラビング軸を含み光学異方素子面に垂直な面において、ラビング軸を起点に４０°から１４０°までを５°刻みでレタ−デ−ション値を測定し、更に、測定部分の液晶性高分子を除去した後の支持体の光学特性を同様に測定した。また、液晶性高分子層を厚さ方向に１０分割し、この実測値をシミュレ−トしたところ、液晶性高分子層のチルト角は、２０°から６０°まで連続的に変化していた。液晶性高分子層の複屈折率Δｎ３と厚みｄ３の積の絶対値は、１６０ｎｍであった。
【００４６】
（光学異方素子２の作製）
ホスゲンとビスフェノールＡの縮合により得られた分子量１２万のポリカーボネートを二塩化メチレンに溶解し、１８％溶液とした。これをスチールドラム上に流延し、連続的にはぎ取り、二軸延伸しながら乾燥し、厚さｄ２が６０μｍのフィルムを得た。このフィルム上に、ポリイミド層を形成しラビング処理を行い、配向膜を形成した。このフィルムをエリプソメーターＡＥＰ−１００によってレターデーション値を測定し、屈折率に換算したところ、ｎｘ＝１．５４０、ｎｙ＝１．５４０、ｎｚ＝１．５３６であった。ｎｘ、ｎｙは面内にあり、ｎｚは法線方向であった。｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ２＝２４０ｎｍであり、式（１）の条件を満たしていた。｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜＝０であり、式（２）の条件を満たしていた。
【００４７】
この配向膜上に、光学異方素子１と同様にして液晶性高分子を含む層を有する光学異方素子を作成した。液晶性高分子層のチルト角は、２０°から７０°まで連続的に変化していた。
液晶性高分子層の複屈折率Δｎ３と厚みｄ３の積の絶対値は、１６０ｎｍであった。
【００４８】
［実施例１］
作製したベンド配向液晶セルに、光学異方素子１をセルを挟むように２枚、高分子液晶層側がセルに近くなるように配置した。その外側に全体を挟むように偏光板をクロスニコルに配置した。この液晶セルに対して、５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定を大塚電子製ＬＣＤ−５０００にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図７に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００４９】
［実施例２］
作製したＨＡＮ型液晶セルに、光学異方素子２を手前側に１枚、液晶性高分子層側がセルに近くなるように配置した。手前側には偏光板を透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が４５゜となるように配置し、偏光板の更に手前側には拡散板を配置した。その反対の面には、ガラス基板の外側にミラーを用い、反射型液晶素子とした。この反射型液晶素子に法線方向から２０゜傾けた方向に光源を置き、光を照射した。液晶セルには５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加した。白表示２Ｖ、黒表示６ＶのＮＷモードとし、透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、上下、左右からのコントラスト比測定をＴＯＰＣＯＮ製ｂｍ−７にて行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図８に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００５０】
［比較例１］
作製したＴＮ型液晶セルに、偏光板２枚を液晶セルを挟むように、透過軸と液晶セルのラビング方向とのなす角が９０゜となるように配置し、透過型液晶素子を作製した。この液晶セルに５５Ｈｚ矩形波で電圧を印加し、白表示２Ｖ、黒表示５ＶのＮＷモードとし、実施例１と同様にコントラスト比測定を行った。コントラスト比１０の等コントラスト曲線を図９に示す。この曲線の内側がコントラスト比１０以上となる。
【００５１】
本発明である実施例１〜２は、比較例１に比べて、大幅に視野角特性が改善されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のＴＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図２】ベンド配向液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図３】ＨＡＮ型液晶セルの配向状態を模式的に示した図である。
【図４】正の一軸性を仮定した場合の液晶セルが、負の一軸性光学異方体によって視角特性が改善される原理を示した模式図である。
【図５】本発明のベンド配向液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図６】本発明のＨＡＮ型液晶セルの光学補償を模式的に示した図である。
【図７】実施例１の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図８】実施例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【図９】比較例２の等コントラスト曲線（コントラスト比１０）を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  液晶セルの上基板
１２  ＴＮ型液晶
１３  液晶セルの下基板
１４、１５  光の進む方向
２１  液晶セルの上基板
２２  ベンド配向液晶
２３  液晶セルの下基板
２４、２５  光の進む方向
３１  液晶セルの上基板
３２  ＨＡＮ型液晶
３３  液晶セルの下基板
３４  入射光
３５  反射光
４１  負の一軸性の光学異方素子の屈折率楕円体
４２  負の一軸性の光学異方素子
４３  正の一軸性の液晶セル
４４  正の一軸性の液晶セルの屈折率楕円体
５１  負の一軸性を積層した光学異方素子
５２  ベンド配向液晶セル
６１  負の一軸性を積層した光学異方素子
６２  ＨＡＮ型液晶セル
【図１】
2007148440.tif 000007
【図２】
2007148440.tif 000008
【図３】
2007148440.tif 000009
【図４】
2007148440.tif 000010
【図５】
2007148440.tif 000011
【図６】
2007148440.tif 000012
【図７】
2007148440.tif 000013
【図８】
2007148440.tif 000014
【図９】
2007148440.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月23日(2007.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置したノーマリーホワイトモードの液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し、該液晶性高分子が負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有し、該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で底面から連続的に単調増加し、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
該液晶性高分子が、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである請求項１に記載の液晶素子。
【請求項４】
該光学異方素子に、レターデーションが０となる方向が存在していない請求項１に記載の液晶素子。
【請求項５】
該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である請求項１に記載の液晶素子。
【請求項６】
該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
【請求項７】
該透明支持体が、下記の条件を満足している請求項３に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００  …  （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００  …  （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
【請求項８】
液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である請求項１に記載の液晶素子。
【請求項９】
２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セル、１枚の光学異方素子、１枚の偏光素子、そして拡散板をこの順序で配置したノーマリーホワイトモードの液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し、該液晶性高分子が負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有し、該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で底面から連続的に単調増加し、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
【請求項１０】
該液晶性高分子が、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１１】
該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１２】
該光学異方素子に、レターデーションが０となる方向が存在していない請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１３】
該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１４】
該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１５】
該透明支持体が、下記の条件を満足している請求項１１に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００  …  （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００  …  （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
【請求項１６】
液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である請求項９に記載の液晶素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題は、以下の手段により達成された。
（１）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、その両側に配置された２枚の偏光素子と、該液晶セルと該偏光素子の間に少なくとも１枚の光学異方素子を配置したノーマリーホワイトモードの液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し、該液晶性高分子が負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有し、該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で底面から連続的に単調増加し、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
（２）該液晶性高分子が、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する（１）に記載の液晶素子。
（３）該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである（１）に記載の液晶素子。
（４）該光学異方素子に、レターデーションが０となる方向が存在していない（１）に記載の液晶素子。
（５）該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である（１）に記載の液晶素子。
（６）該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（７）該透明支持体が、下記の条件を満足している（３）に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００  …  （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００  …  （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
（８）液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である（１）に記載の液晶素子。
（９）２枚の電極基板間に液晶を挟持してなる液晶セル、１枚の光学異方素子、１枚の偏光素子、そして拡散板をこの順序で配置したノーマリーホワイトモードの液晶素子において、該光学異方素子が液晶性高分子を含む層を有し、該液晶性高分子が負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有し、該液晶性高分子の光学的チルト角が、該層の厚さ方向で底面から連続的に単調増加し、該光学異方素子のレターデーション値の絶対値が最小となる方向がフィルム法線方向でも面方向でもなく、該液晶セルがＨＡＮ型液晶セルであることを特徴とする液晶素子。
（１０）該液晶性高分子が、ディスコティック液晶をメソゲン基として有する（９）に記載の液晶素子。
（１１）該光学異方素子が、透明支持体上に液晶性高分子を含む層を設けたものである（９）に記載の液晶素子。
（１２）該光学異方素子に、レターデーションが０となる方向が存在していない（９）に記載の液晶素子。
（１３）該液晶性高分子の連続的に変化する光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°である（９）に記載の液晶素子。
（１４）該液晶性高分子層の複屈折率をΔｎ３とし、厚みをｄ３としたときに、Δｎ３とｄ３との積の絶対値が２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である（９）に記載の液晶素子。
（１５）該透明支持体が、下記の条件を満足している（１１）に記載の液晶素子。
５０≦｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２―ｎｚ｝×ｄ２≦１０００  …  （１）
０≦｜（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ２｜≦２００  …  （２）
（但し、ｎｘ及びｎｙは支持体の面内の主屈折率を表し、ｎｚは厚み方向の主屈折率を表し、ｄ２は支持体の厚さを表し、そして上記式の単位はｎｍである）
（１６）液晶の複屈折率をΔｎ１とし、液晶セルのセルギャップをｄ１としたときに、Δｎ１とｄ１との積が３００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下である（９）に記載の液晶素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明における液晶性高分子層は、光学的チルト角が該層の厚さ方向で連続的に変化している。該液晶性高分子層を透明フィルム状に設けた場合、光学的チルト角が厚さ方向で底面から連続的に単調増加していることが好ましい。更に、該液晶性高分子層の光学的チルト角の低チルト角側の角度が０°乃至８５°であり、高チルト角側の角度が５°乃至９０°であることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
液晶性高分子は一般に、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有するか、あるいはコレステリック相を呈する。本発明の液晶性高分子は、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有する。負の固有複屈折値を有するメソゲン基とは、例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体や、Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、７０頁（１９８４年）に記載されたシクロヘキサン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６巻、２６５５頁（１９９４年）に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどが挙げられ、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射状に置換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコティック液晶と呼ばれるものが含まれる。但し、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであれば上記記載に限定されるものではない。本発明における、負の固有複屈折値を有するメソゲン基を有する液晶性高分子を下記に列挙する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
参考までに、コレステリック相を呈する液晶性高分子を下記に列挙する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明における液晶素子は、ノーマリーホワイトモード（以下、ＮＷモード）で用いることができる。ノーマリーブラックモード（ＮＢモード）においては、視角が大きくなるにしたがって、色味変化が大きくなることから、ＮＷモードで用いる。