(57)【要約】【課題】  簡易な構成で階調反転などの視野角特性が改善され、動画表示にも適した液晶表示装置を提供する。【解決手段】  少なくとも電極を一方に有する対向配置された一対の基板９及び１０、及び該基板間に挟持され電圧無印加時に前記一対の基板の表面に対して略平行に配向したネマチック液晶材料を含む液晶層１１からなる液晶セルと、該液晶セルを挟持して配置された第一の偏光膜３と第二の偏光膜１８とを少なくとも有する液晶表示装置であって、前記第一の偏光膜３及び第二の偏光膜１８の少なくとも一方と、前記液晶セルとの間に光学補償膜７（１４）を有し、前記光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなり、かつ該化合物の分子が基板面に対して円盤面を略垂直にして配向した状態に固定され、前記液晶セルが１画素に２以上の配向領域を有し、電圧無印加あるいは低電圧印加時において黒表示であり、高電圧印加状態では前記ネマチック液晶材料分子の基板面に対する平均傾斜角が前記配向領域で互いに異なることを特徴とする液晶表示装置である。【選択図】  図１
2007079424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電極を一方に有する対向配置された一対の基板、及び該基板間に挟持され電圧無印加時に前記一対の基板の表面に対して略平行に配向したネマチック液晶材料を含む液晶層からなる液晶セルと、該液晶セルを挟持して配置された第一の偏光膜と第二の偏光膜とを少なくとも有する液晶表示装置であって、前記第一の偏光膜及び第二の偏光膜の少なくとも一方と、前記液晶セルとの間に光学補償膜を有し、前記光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなり、かつ該化合物の分子が基板面に対して円盤面を略垂直にして配向した状態に固定され、前記液晶セルが１画素に２以上の配向領域を有し、電圧無印加あるいは低電圧印加時において黒表示であり、高電圧印加状態では前記ネマチック液晶材料分子の基板面に対する平均傾斜角が前記配向領域で互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記偏光膜に少なくとも１枚の保護膜が積層され、該保護膜上に前記光学補償膜が形成され、該保護膜の遅相軸と、前記円盤状化合物の配向方向とが略４５°で交差している請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記円盤状化合物の配向方向が，前記液晶セルの配向方向と略直交であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光学補償膜が、前記液晶セルと前記第一及び第二の偏光膜の双方との間に各々配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶層の厚さをｄ（単位：ｎｍ）、波長λ（単位：ｎｍ）における屈折率異方性をΔｎ（λ）とし、前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをＲｅ（λ）、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをＲｔｈ（λ）とする場合、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の少なくとも２つの異なる波長において、下記式（Ｉ）〜（II）を満足する請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置：
（Ｉ）５０≦Δｎ（λ）×ｄ≦４００、
（II）−５０≦Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ≦５０。
【請求項６】
４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍのすべての波長において、前記式（Ｉ）〜（II）を満足する請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学補償膜を有するノーマリーブラック型の液晶表示装置、特にＥＣＢ方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、通常、液晶セル及び偏光板を有する。偏光板は、通常、保護膜と偏光膜とからなり、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面に保護膜を積層して得られる。透過型液晶表示装置では、通常、この偏光板を液晶セルの両側に取り付け、さらには一枚以上の光学補償膜を配置することもある。反射型液晶表示装置では、通常、反射板、液晶セル、一枚以上の光学補償膜、偏光板の順に配置する。液晶セルは、液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、液晶性分子の配向状態の違いで、ＯＮ・ＯＦＦ表示を行い、透過および反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードが提案されている。
【０００３】
ＴＮモード型液晶表示装置はノートパソコンやデスクトップパソコン用モニタのパネルに採用されている。ＴＮモード液晶表示装置用の光学補償膜は、電圧印加により液晶性分子がねじれ構造が解消しつつ基板面に傾斜した配向状態での光学補償を行い、黒表示時の斜め方向の光漏れ防止によるコントラストの視角特性を向上させる（特許文献１参照）。一方近年、大画面の液晶テレビが商品化され、ＶＡモード型の液晶表示装置が採用されている。またＴＮモード液晶表示装置製造プロセスと同じプロセスで製造可能で、かつＶＡモードよりも高速応答である平行配向型のＥＣＢモードもテレビ用途に開発されている。（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１４１１６号公報
【特許文献２】特開平２００１−１１７０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＴＮモードやＥＣＢモード液晶セルでは斜め方向から観察したときに、各階調での透過率が反転する階調反転現象が生じる。また階調反転が生じないＶＡモードでは、応答速度が不十分であり、動画表示を行った場合に、残像現象が生じる。
本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、簡易な構成で、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、動画表示にも優れた液晶表示装置、特に液晶層にねじれ構造を持たない平行配向型の液晶表示装置、特にＥＣＢ型液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、下記手段により達成された。
（１）  少なくとも電極を一方に有する対向配置された一対の基板、及び該基板間に挟持され電圧無印加時に前記一対の基板の表面に対して略平行に配向したネマチック液晶材料を含む液晶層からなる液晶セルと、該液晶セルを挟持して配置された第一の偏光膜と第二の偏光膜とを少なくとも有する液晶表示装置であって、前記第一の偏光膜及び第二の偏光膜の少なくとも一方と、前記液晶セルとの間に光学補償膜を有し、前記光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなり、かつ該化合物の分子が基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定され、前記液晶セルが１画素に２以上の配向領域を有し、電圧無印加あるいは低電圧印加時において黒表示であり、高電圧印加状態では前記ネマチック液晶材料分子の基板面に対する平均傾斜角が前記配向領域で互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。
（２）  前記偏光膜に少なくとも１枚の保護膜が積層され、該保護膜上に前記光学補償膜が形成され、該保護膜の遅相軸と、前記円盤状化合物の配向方向とが概略４５°で交差している（１）の液晶表示装置。
（３）前記円盤状化合物の配向方向が，前記液晶セルの配向方向と略直交であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の液晶表示装置。
（４）  前記光学補償膜が、前記液晶セルと前記第一及び第二の偏光膜の双方との間に各々配置されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかの液晶表示装置。
（５）  前記液晶層の厚さをｄ（単位：ｎｍ）、波長λ（単位：ｎｍ）における屈折率異方性をΔｎ（λ）とし、前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをＲｅ（λ）、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをＲｔｈ（λ）とする場合、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の少なくとも２つの異なる波長において、下記式（Ｉ）〜（II）を満足する（１）〜（４）のいずれかの液晶表示装置：
（Ｉ）５０≦Δｎ（λ）×ｄ≦４００、
（II）−５０≦Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ≦５０。
（６）  ４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍのすべての波長において、前記式（Ｉ）〜（II）を満足する（５）の液晶表示装置。
【０００７】
本明細書において、Ｒｅ(λ)、Ｒｔｈ(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。本発明では、Ｒｅ(λ)は、波長λｎｍの光をフィルム法線方向に入射させて、KOBRA  21ADH（王子計測機器（株）製）を用いて測定される値とする。また、Ｒｔｈ(λ)は、前記Ｒｅ(λ)、遅相軸（KOBRA  21ADHにより判断される）を傾斜軸（回転軸）としてフィルム法線方向に対して＋４０°傾斜した方向から波長λｎｍの光を入射させて測定したレターデーション値、および遅相軸を傾斜軸（回転軸）としてフィルム法線方向に対して−４０°傾斜した方向から波長λｎｍの光を入射させて測定したレターデーション値の計３つの方向で測定したレターデーション値を基にKOBRA  21ADHによって算出された値とする。ここで平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック（JOHN  WILEY＆SONS，INC）、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する：
セルロースアシレート（１．４８）、シクロオレフィンポリマー（１．５２）、ポリカーボネート（１．５９）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）、ポリスチレン（１．５９）である。
これら平均屈折率の仮定値および膜厚を入力することで、KOBRA  21ADHはｎｘ、ｎｙ、ｎｚを算出する。
【０００８】
また、本明細書において、「略４５°」、「略平行」，「略垂直」あるいは「略直交」とは、厳密な角度±５°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、４°未満であることが好ましく、３°未満であることがより好ましい。また、角度について、「＋」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、「可視光領域」とは、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのことをいう。
【０００９】
また、本明細書では、「光学補償膜」は、光学異方性層又は光学補償フィルムの一般的な意味と同義の用語として用いる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。
【発明の効果】
【００１０】
従来、電圧無印加時に基板の表面に対して略平行に配向したノーマリホワイト型のネマチック液晶材料からなるＥＣＢモード液晶セルでは、電圧印加時に、液晶セル中の液晶性分子が均一に垂直配向するのではなく、基板界面近傍の液晶性分子は平行配向し、これに起因して残量位相差が生じていた。従来、液晶セルのこの残留位相差を、膜平面に対して概略平行な光軸を有する光学補償膜によって光学補償して、電圧印加時に良好な黒表示が得られ、正面コントラストを改善していた。しかしコントラスト視野角や階調反転といった視野角特性の改善は十分ではなかった。本発明では、円盤状分子をその円盤面が基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定して形成された光学補償フィルムを用いることにより、液晶層の液晶分子の屈折率異方性の波長依存性を概略一致させて、ノーマリブラック型のＥＣＢモードの液晶表示装置を高コントラスト化している。さらに電圧印加により液晶性分子が基板法線に対して傾斜配向する傾向がある液晶セル（例えば、ＥＣＢモードの液晶セル）であっても、１画素を配向状態が互いに異なる２以上（好ましくは２または４以上）の領域で構成して平均化するマルチドメイン構造を採用することで、視野角に依存して輝度および色調に偏りが生じるのを格段に低減している。その結果、本発明によれば、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、動画表示にも優れた液晶表示装置、特に液晶層にねじれ構造を持たない平行配向型のＥＣＢ型液晶表示装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明では、前記光学補償膜が一体的に貼り合わせられた楕円偏光板を用いることもでき、この液晶セルを光学的に補償する機能を併せ持つ楕円偏光板を用いることにより、上記効果を奏するのみならず、より簡易な構成で、且つより薄型の液晶表示装置を提供することができる。また、従来では、液晶表示装置の作製時に、１枚もしくは複数の位相差フィルムと偏光板の角度を厳密に調整しながら積層する工程が必要であったが、前記光学補償膜と一体化された楕円偏光板は、ロールｔｏロールで製造が可能であり、液晶表示装置の製造工程も簡略化できる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、電圧無印加あるいは低電圧印加状態で黒表示、高電圧印加状態で透過率が高くなり白表示となるノーマリーブラック表示の液晶表示装置に関する。より良好な黒表示は光学補償膜のＲｅ値と黒電圧印加状態の液晶層のレターデーション値が一致した時に得られる。特に可視光領域４００ｎｍから８００ｎｍの範囲で一致することで高コントラストが得られる。この構成では、高コントラストの広い範囲を得、かつ中間調表示の階調反転が生じない。なお、本発明の液晶表示装置では、偏光膜の吸収軸と前記液晶層の配向処理方向の交差角度は４０〜５０°の範囲が好ましく、４５°がより好ましい。また、光学補償膜の配向制御方向は、前記吸収軸と略４５°であることが好ましい。さらに前記液晶層の配向処理方向との交差角は７０〜１１０°の範囲が好ましく，必ずしも直交である必要はないことは言うまでも無い。
【００１３】
本発明には、円盤状化合物を含有する組成物からなり、該化合物の分子がその円盤面を基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定して形成された光学補償膜を用いる。前記光学補償膜は、例えば、高分子フィルムからなる支持体上に形成することができる。支持体は、光学的になんら液晶表示装置の表示特性に影響を与えないものであっても、また、延伸フィルムの様に、光学補償に寄与する特性を有するものであってもよい。前記光学補償膜は、円盤状化合物の分子を、その円盤面が膜面に対して垂直となるように配向させて、その状態に固定して形成するのが好ましい。かかる態様の光学補償膜は、光軸が膜面に対して平行になる。このような光学補償膜は、電圧無印加状態で黒表示となるノーマリーブラック表示の前記液晶セルであって、２以上の画素領域を有し、該画素領域のそれぞれが、前記ネマチック液晶材料の分子の初期配向状態が互いに異なる２以上の領域、又は電圧印加状態において前記ネマチック液晶材料の分子の配向方向が連続的に変化し、且つその変化が互いに異なる２以上の領域を有する液晶セルの、黒表示の斜め方向の漏れ光を減少させる効果もある。
本発明の液晶表示装置には、かかる光学補償膜とともに、他の光学補償膜、例えば、棒状液晶性分子から形成された光学異方性層や、高分子フィルムからなる光学補償フィルムを用いてもよく、又これらの組み合わせ、即ち、これらの積層体を用いてもよい。
【００１４】
本発明の液晶表示装置の一態様は、電圧印加により液晶性分子が基板法線に対して傾斜するＥＣＢ型の態様である。かかる態様では、液晶セル中の液晶性分子が一方向に傾斜するため、視野角に依存して輝度および色調に偏りが生じるが、本発明では、１画素を初期配向状態が互いに異なる２以上（好ましくは２または４以上）の液晶領域で構成して平均化することで、低減している。
【００１５】
次に、本発明の液晶表示装置の一実施形態の構成について順次説明する。図１は、本発明をＥＣＢモードの液晶表示装置に適用した一実施形態の模式図である。図１において、液晶表示装置は、ＥＣＢモードの液晶セル９〜１３と、液晶セルの両側に配置された一対の偏光板、上側偏光板１〜６および下側偏光板１６〜２１とを有する。上側及び下側偏光板と液晶セルとの間には、上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４が配置されている。
【００１６】
上側偏光板は、上側偏光膜３と、上側偏光膜３を挟持して保護する一対の保護膜１、５とを有し、下側偏光板は、下側偏光膜１８と、下側偏光膜１８を挟持して保護する一対の保護膜１６、２０とを有する。上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４は、上側偏光板および下側偏光板とそれぞれ一体的に積層された構造体として、液晶表示装置に組み込まれていてもよい。例えば、光学補償膜７および１４が、液晶性分子から形成された光学異方性層である場合は、上側偏光板の下側保護膜５は、上側光学補償膜７である光学異方性層の支持体を兼ねていてもよいし、また、下側偏光板の上側保護膜１６は、下側光学補償膜１４である光学異方性層の支持体を兼ねていてもよい。
なお、本発明では、上側および下側偏光板の少なくとも一方と、液晶セルとの間に、円盤状分子がその円盤面を基板面に対して垂直に配向した状態に固定された光学補償膜が一配置されていればよく、図１のように双方の偏光板と液晶セルとの間に光学補償膜がそれぞれ配置されていなくてもよい。従って、本発明の液晶表示装置の構成は、図１に記載の構成に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１７】
本発明の液晶表示装置では、上記した様に、上側および下側偏光板の少なくとも一方に、円盤状分子から形成された光学補償膜を配置する。該光学補償膜の支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜と兼用して、保護膜、偏光膜、保護膜（透明支持体を兼用）および光学補償膜の順序で積層した一体型偏光板を用いることができる。該偏光板は、偏光機能を有するのみならず、視野角の拡大、表示ムラの軽減に寄与する。さらに、該偏光板は光学補償能を有する光学補償膜を備えているので、簡易な構成で液晶表示装置を正確に光学補償することができる。液晶表示装置内では、装置の外側（液晶セルから遠い側）から、保護膜、偏光膜、透明支持体（保護膜）および光学補償膜の順序で積層することが好ましい。
【００１８】
上側偏光膜３および下側偏光膜１８の吸収軸４および１９、光学補償膜７および１４の配向方向、ならびに液晶性分子１１の配向方向については、各部材に用いられる材料、表示モード、部材の積層構造等に応じて最適な範囲に調整することができる。高コントラストを得るためには、上側偏光膜３の吸収軸４および下側偏光膜１８の吸収軸１９とは互いに実質的に直交し、且つ吸収軸４および１９のそれぞれと、液晶性分子１１の配向軸１０および１３とが概略４５°で交差しているのが好ましい。液晶性分子１１の配向軸１０および１３は、例えば、上側基板９および下側基板１２の内面に形成された配向膜（不図示）が有する液晶性分子１１を配向制御する配向軸であり、例えば、該配向膜がラビング処理面を有する場合は、ラビング軸と一致する。
【００１９】
上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４は、膜面に対して略平行な光軸８および１５を有する。上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４は、少なくとも一方が円盤状化合物を含有する組成物から形成されていればよい。円盤状化合物は、液晶性化合物であるのが好ましい。円盤状分子を、その円盤面を膜平面に対して略垂直にして配向させた状態に固定することによって、膜面に対して略平行な光軸を有する光学補償膜を形成することができる。なお光軸は配向制御方向と略直交する。また、上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４の光軸８および１５は、液晶セルの光学補償に寄与する方向にある。上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４の光軸８および１５は、液晶性分子１１の配向軸１０および１３に対して、−２０〜＋２０°であるのが好ましく、−５〜＋５°であるのがより好ましい。また、上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４の光軸８および１５と、液晶セルにより近い位置に配置された保護膜の遅相軸とは略４５°で交差するのが好ましい。即ち、上側光学補償膜７の光軸８は、保護膜５の遅相軸６と略４５°であるのが好ましく、下側光学補償膜１４の光軸１５は、保護膜１６の遅相軸１７と略−４５°であるのが好ましい。また、上側光学補償膜７および下側光学補償膜１４の光軸８および１５は、それぞれとより近い位置に配置された偏光膜の吸収軸と、±２０〜７０°で交差するのが好ましく、±３５〜５５°で交差するのがより好ましい。
なお、上記した様に、上側光学補償膜および下側光学補償膜のうち少なくとも一方が円盤状化合物を含有する組成物からなる上記光学補償膜であればよく、他方の光学補償膜については、光学補償能を有する限り、材料および構成について特に制限はない。他方の光学補償膜は、例えば、複屈折性の高分子フィルムや、透明支持体と該透明支持体上に形成された液晶性分子からなる光学異方性層との積層体などが挙げられる。但し、上側および下側光学補償膜を配置する態様では、双方が上記した円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜であるのが好ましい。
【００２０】
偏光膜の保護膜のうち、液晶セル側に配置される保護膜５および１６が、可視光に対して光学的に屈折率異方性を持ち（保護膜の好ましいＲｅ及びＲｔｈの範囲については後述する）、光学補償膜の光軸（分子長軸の平均的配向方向）が、基板面に平行で、且つ液晶層の位相差を打ち消す方向に配置することで、黒表示ならびに中間調表示時の視野角性能がより改善され、より高コントラストの範囲が広がり、且つ階調反転する領域が大幅に減少する。
【００２１】
液晶セル（９〜１３）の上側基板９と下側基板１２は、それぞれ内面に、ラビング処理によって形成されたラビング軸（配向軸）１０および１３を有する配向膜（図示せず）と、電極層（図示せず）とを有する。上側基板９と、下側基板１２のラビング方向１０および１３は平行に設定してあり、液晶層はツイスト構造を持たない平行配向となっている。配向膜は液晶性分子１１を配向させる機能を有する。電極層は液晶性分子１１に電圧を印加する機能を有する。電極層は通常透明なインヂウムチンオキサイド（ＩＴＯ）からなる。平行モードでは上下基板間に誘電異方性Δεが正のネマチック液晶性材料が充填される。液晶層の厚さをｄ、ネマチック液晶性材料の屈折率異方性をΔｎとした場合、その積Δｎ・ｄの大きさは、白表示時の明るさに影響する。最大の明るさを得るために、Δｎ・ｄは、０．２〜０．４μｍの範囲になるように液晶セルを設計するのが好ましい。例えば、屈折率異方性、Δｎ＝０．０８５４（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）、Δε＝＋８．５程度の液晶（例えば、メルク社製のＭＬＣ−９１００）を使用した場合は、液晶層の厚さｄは３．５μｍとするのが好ましい。
【００２２】
次に、図１の液晶表示装置の動作モードについて説明する。なお、図中、上側を表示面とし、下側を背面とする。光源は背面に配置されているとする。
液晶セル基板９および１２のそれぞれの透明電極（不図示）に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶層中の液晶性分子１１は、基板９および１２の面に対して概略平行に配向し、その結果通過する光は液晶性分子１１の複屈折効果により偏光状態を変化し、偏光膜１を通過する。この時透過光が最大となるように液晶層のΔｎ・ｄの値を上記範囲に設定する。これに対し、透明電極（不図示）に駆動電圧を印加した駆動状態では、印加した電圧の大きさに依存して液晶性分子１１は基板９および１２の面に垂直に配向すしようとる。しかし、基板間の厚さ方向中央付近では、液晶性分子１１は、基板面に対して概略垂直となるが、基板界面近傍では平行な方向に配向し、中央厚さに向かい連続的傾斜配向する。このような状態では完全な黒表示を得ることは難しい。
【００２３】
そこで、本発明では、基板界面近傍の液晶層の残留位相差を補償するために、光軸が膜平面に略平行である光学補償膜７又は１４を配置することで、黒表示時における光漏れを軽減し、正面コントラスト比を向上させている。また、基板界面近傍の傾斜した液晶性分子の平均配向は観察する角度により変わり、視野角により透過率・明るさが変化する視野角依存性が生じる。また、中間調表示時に液晶性分子１１が傾斜配向しているため、傾斜方向とその逆方向では、斜めから観察した時の液晶性分子１１の複屈折の大きさが異なり、輝度や色調に差が生じる。本発明では、この観察方向に依存した透過率の変化を、一画素を複数の領域に分割するマルチドメインと呼ばれる構造にして、輝度や色調の視野角特性を平均化することで軽減している。その結果、本発明の液晶表示装置は、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、優れた表示特性を有する。
【００２４】
また、本発明の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さをｄ（単位：ｎｍ）、波長λ（単位：ｎｍ）における屈折率異方性をΔｎ（λ）とし、円盤状化合物を含有する組成物から形成された前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをＲｅ（λ）、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをＲｔｈ（λ）とする場合、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の少なくとも２つの異なる波長において、下記式（Ｉ）〜（II）を満足していると、視認性がより改善されるので好ましい。
（Ｉ）  ５０≦Δｎ（λ）×ｄ≦４００、
（II）  −５０≦Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ≦５０
さらに、下記式(II)’を満足するのがより好ましく、下記式（II）”を満足するのがさらに好ましい。
（II）’  −３０≦Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ≦３０
（II）”  −５≦Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ≦５
【００２５】
フルカラーの液晶表示装置では、三原色の波長である４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍのすべてにおいて、前記式（Ｉ）〜（II）を満足するのが好ましく、前記式（Ｉ）〜（II）’を満足するのがより好ましく、前記式（Ｉ）〜（II）”を満足するのがさらに好ましい。
【００２６】
光学補償膜７及び１４のいずれか一方として、又はこれらの光学補償膜とは別に、特開平６−２１４１１６号公報（特許文献１）に記載の、連続的傾斜配向した液晶層を補償し得る光学フィルムを配置すると、視野角特性がより改善されるので好ましい。
【００２７】
本発明では、上記した様に、液晶セルの一画素を、複数の領域に分割するマルチドメインと呼ばれる構造にし、輝度や色調の視野角特性が改善している。具体的には、液晶セルは通常複数の画素領域を有するが、それぞれの画素領域を、電圧無印加状態において、液晶性分子の初期配向状態が互いに異なる２以上（好ましくは４または８）の領域から構成して、平均化することで、視野角に依存した輝度や色調の偏りを低減することができる。また、それぞれの画素領域を、電圧印加状態において、液晶性分子の配向方向が連続的に変化し、該変化が互いに異なる２以上の領域から構成しても同様の効果が得られる。さらに、一画素内が、双方の特徴を有する２以上の領域からなるのがより好ましい。
【００２８】
図２に、液晶セルの一画素内での液晶性分子１１の配向状態の一例を模式的に示した。図２（ａ）は電圧無印加状態（ＯＦＦ状態）であり、（ｂ）は電圧印加状態（ＯＮ状態）である。なお、図２は、説明のために模式的に示したものであり、液晶性分子の形状、分子の数、配向状態等の詳細については、必ずしも実際の液晶セルと一致するものではない。
図２に示す例では、液晶セルは、一画素内に液晶性分子１１の配向方向が異なる２つの領域、画素領域Ａ及び画素領域Ｂを有する。画素領域Ａ及びＢでは、液晶性分子１１の平均の配向方向と基板面とのなす角度（プレチルト角）の方向及びその大きさが異なる。画素領域Ａでは、下側基板１２面近傍面でのチルト角が１°で、上側基板９界面では５°である。電圧が印加されるとチルト角が大きい配向の影響を受けて、液晶性分子１１の右側端が基板面に垂直な方向に立上る。一方、画素領域Ｂでは下側基板１２面近傍面でのチルト角が５°で、上側基板９界面では１°である。電圧が印加されると、液晶性分子１１の左側端が基板面に垂直な方向に立上り、画素領域Ａと対称な配向状態となる。一画素を、この様に異なる２つの領域から構成することで、一画素内の液晶性分子の配向が平均化され、広視野角が得られる。なお、液晶性分子がかかる配向状態となるためには、プレチルト角は５°および１°である必要はないが、プレチルト角はいずれの領域においても５°以下であるのが好ましい。
【００２９】
＜マルチドメインの作製方法＞
マルチドメインとは電圧印加時において液晶性分子の配向状態が異なる２以上の領域を一画素内に有する構造である。同構造を形成する方法については、特に制限されず、種々の方法を利用することができる。例えば、電極にスリットを設ける方法、突起を設けて電界方向を変える方法、電界密度に偏りを持たせる方法、配向膜塗布後、紫外線をマスクパターンを用いた選択照射等する方法、マスクラビング等を利用することができる。全方向で均等な視野角を得るには、一画素をより多い数の領域に分割するのが好ましいが、４分割、又は８分割以上とすることで、ほぼ均等な視野角が得られる。特に、８分割し、８個の領域から一画素を形成すると、偏光板吸収軸を任意の角度に設定できるので好ましい。
【００３０】
それぞれの領域の境界では、液晶性分子１１が応答し難い傾向がある。ノーマリーブラックモードでは、黒表示が維持されるため、輝度低下が問題となる場合がある。液晶材料にカイラル剤を添加すると、ドメイン間の境界領域を小さくすることが可能となる。
【００３１】
（電極スリット法）
図３に電極スリット法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に透明電極２２、例えばＩＴＯ（インジウムリンオキサイド）をスパッタ等により薄膜形成する。次にフォトレジスト、露光、エッチング工程により幅２〜１０μｍのスリット２２ａを形成する。上下基板に形成されたスリットが重ならないように、基板を貼り合わせる。
液晶分子の配向を変化させるための電界は、基板面に垂直に印加されるが、このスリット２２ａにより電界の分布に偏りが生じ、基板面に斜め方向の電界成分が発生する。この斜め成分の電界が、一画素内で対称に発生することで、平行配向した液晶分子の平均チルト角（液晶層中の液晶分子の基板面に対する平均の傾斜角）も対称になる。この方法によれば、液晶分子のプレチルト角（基板界面付近の基板と液晶分子のなす角度）を小さくすることが可能であり、広視野角化に有利である。
【００３２】
（突起法）
図４に突起法を利用して作製されたマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板の透明電極２２に、例えばストライプ状の突起２２ｂを形成し、突起の位置が上下基板で重ならないように、基板を貼り合わせる。平行配向した液晶分子は突起の斜面に沿ってプレチルト角が決定され、突起の頂点を境に対称の平均チルト角が発生する。この方法によれば、液晶分子のプレチルト角の発生が突起部のみによることになり、平均のプレチルト角を小さくすることが可能であり、広視野角化に有利である。
【００３３】
（ＵＶ照射法）
図２にＵＶ照射法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に配向膜（不図示）形成後、ラビング処理を上下基板でアンチパラ方向に行う。次に一方の基板画素の半分を覆うステンレスやクロム等の金属製マスクで覆い、紫外線を照射する。紫外線照射部のプレチルトチルト角は小さくなる。もう一方の基板も同様のプロセス処理を行い、照射部が重ならないように上下の基板を重ね合わせる。液晶注入後、液晶層の配向はプレチルト角が大きい基板界面に支配され、図２に示す様に、１画素内で液晶分子の配向が分割される。
【００３４】
（マスクラビング法）
図５にマスクラビング法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に配向膜（不図示）形成後、画素の半分をステンレスやクロム等の金属製マスクで覆い、覆われていない領域についてラビング処理を行う（図５中ラビング方向は２３で示される）。次に、マスクをスライドさせてラビング処理を施した領域を覆う。先ほどとは逆方向にラビングを行う。これにより、１画素を２分割して異なる方向の配向制御が可能となる。１画素を覆うマスクの面積をかえることで、４分割および８分割のマルチドメイン構造の液晶セルを作製することも可能である。
【００３５】
本発明の液晶表示装置の表示モードは特に限定されないが、ＥＣＢモードが好適である。本発明では、液晶層の厚さｄ（μｍ）と屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄについては特に制限はないが、一般的には、０．２〜１．２μｍとするのが好ましい。Δｎ・ｄの最適値は表示モードにより異なり、液晶のΔｎ・ｄの最適値はＥＣＢモードでは０．２〜０．５μｍが最適値となる。こられの範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。
なお、これらの最適値は透過モードの値であり、反射モードでは液晶セル内の光路が２倍になることから、最適Δｎ・ｄの値は上記の１／２程度の値になる。
本発明で用いられる液晶表示装置は、上記表示モードのみならず、ＩＰＳモード、ＯＣＢモード、ＶＡモード、ＴＮモード、ＨＡＮモード、ＳＴＮモードに適用した態様も有効である。
【００３６】
本発明の液晶表示装置は、図１に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、後述する様に、液晶セルと偏光板との間に、別途光学補償膜を配置することもできる。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は観察側に１枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。
【００３７】
本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、ＴＦＴやＭＩＭのような３端子または２端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、時分割駆動と呼ばれるＳＴＮ型に代表されるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。
【００３８】
以下、本発明の液晶表示装置に使用可能な種々の部材に用いられる材料、その製造方法等について、詳細に説明する。
［光学補償膜］
本発明では、円盤状化合物を含有する組成物からなる光学補償膜を少なくとも一用いる。該光学補償膜中、前記円盤状分子はその円盤面を基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定されている。すなわち、前記光学補償膜の光軸は、膜面と概略平行である。本発明の液晶表示装置は、２以上の光学補償膜を有していてもよいが、いずれも光軸が膜面と概略平行な光学補償膜であるのが好ましい。光学補償膜は、液晶表示装置において画像着色の解消や、視野角を拡大するために用いられる。前記光学補償膜の面内レターデーション（Ｒｅ）は、０〜２００ｎｍであることが好ましい。また、前記光学補償膜の厚み方向のレターデーション（Ｒｔｈ）は、−５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００３９】
前記円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜である限り、その他の材料については特に制限されない。また、２以上の光学補償膜を用いる場合は、他方の光学補償膜の材料については特に制限されず、種々の材料からなる光学補償膜を用いることができる。例えば、延伸複屈折ポリマーフィルムからなる光学補償膜、低分子あるいは高分子液晶性化合物から形成された光学異方性層からなる光学補償膜、およびこれらの積層体を用いることができる。また、光学補償膜は、単層構造を有していても、積層構造を有していてもよい。
【００４０】
本発明において光学補償膜として使用可能な高分子フィルムは、延伸された高分子フィルムであっても、また塗布型の高分子層と高分子フィルムとの併用でもよい。高分子フィルムの材料は、一般に合成ポリマー（例、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂、トリアセチルセルロース）が用いられる。なおこの時,高分子フィルムの延伸方向と前記円盤状化合物の光軸の方向は略直交する関係となる。
【００４１】
次に、液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜について詳細に説明する。
［液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜］
液晶性化合物には多様な配向形態があるため、液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜は、単層でまたは複数層の積層体により、所望の光学的性質を発現する。光学補償膜は１層のみからなっていても、２層以上の積層体であってもよい。かかる態様の光学補償膜全体のレターデーションは、各層の光学異方性によって調整することができる。液晶性化合物にはその形状から、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物に分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがあり、いずれも使用することができる。本発明に使用可能な光学補償膜の作製に用いられる液晶性化合物は、棒状液晶化合物または円盤状液晶性化合物であるのが好ましく、重合性基を有する棒状液晶化合物または重合性基を有する円盤状液晶性化合物であるのがより好ましい。
【００４２】
（棒状液晶性化合物）
棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、（液晶）ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第２２巻液晶の化学（１９９４）日本化学会編の第４章、第７章および第１１章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第１４２委員会編の第３章に記載がある。
【００４３】
棒状液晶性分子の複屈折率は、０．００１〜０．７の範囲にあることが好ましい。棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基或はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開２００２−６２４２７号公報明細書中の段落番号［００６４］〜［００８６］記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。
【００４４】
（円盤状液晶性化合物）
本発明では、円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜を少なくとも一用いる。円盤状化合物は、液晶性化合物であるのが好ましい。円盤状液晶性化合物は、ポリマーフィルム面に対して実質的に垂直（５０〜９０度の範囲の平均傾斜角）に配向させることが好ましい。円盤状液晶性化合物は、様々な文献（Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ  ｅｔ  ａｌ．、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｒ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．、ｖｏｌ．７１、ｐａｇｅ  １１１（１９８１）；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節（１９９４）；Ｂ．Ｋｏｈｎｅ  ｅｔ  ａｌ．、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．、ｐａｇｅ  １７９４（１９８５）；Ｊ．Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、ｖｏｌ．１１６、ｐａｇｅ  ２６５５（１９９４））に記載されている。円盤状液晶性化合物の重合については、特開平８−２７２８４公報に記載がある。
【００４５】
円盤状液晶性化合物は、重合により固定可能なように、重合性基を有するのが好ましい。例えば、円盤状液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させた構造が考えられるが、但し、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に連結基を有する構造が好ましい。即ち、重合性基を有する円盤状液晶性化合物は、下記式（III）で表わされる化合物であることが好ましい。
式（III）      Ｄ（−Ｌ−Ｐ）n
式中、Ｄは円盤状コアであり、Ｌは二価の連結基であり、Ｐは重合性基であり、ｎは４〜１２の整数である。
【００４６】
前記式（III）中の円盤状コア（Ｄ）、二価の連結基（Ｌ）および重合性基（Ｐ）の好ましい具体例は、それぞれ、特開２００１−４８３７号公報に記載の（Ｄ１）〜（Ｄ１５）、（Ｌ１）〜（Ｌ２５）、（Ｐ１）〜（Ｐ１８）であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。
【００４７】
（液晶性化合物の配向）
これらの液晶性化合物は、光学補償膜中では、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性化合物が固定されていることが最も好ましい。重合性基を有する棒状液晶性化合物の場合は、実質的に水平（ホモジニアス）配向に固定化することが好ましい。実質的に水平とは、棒状液晶性化合物の長軸方向と光学補償膜の面との平均角度（平均傾斜角）が０°〜４０°の範囲内であることを意味する。重合性基を有する円盤状液晶性化合物の場合は、実質的に垂直配向させることが好ましい。実質的に垂直とは、円盤状液晶性化合物の円盤面と光学補償膜の面との平均角度（平均傾斜角）が５０°〜９０°の範囲内であることを意味する。
【００４８】
光学補償膜は、液晶性化合物および下記の重合開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成することが好ましい。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１、２−ジメトキシエタン）が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法（例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法）により実施できる。
【００４９】
（液晶性化合物の配向状態の固定化）
配向させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定することが好ましい。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）およびオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。
【００５０】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ2〜５０Ｊ／ｃｍ2であることが好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
光学補償膜の厚さは、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍであることがさらに好ましい。
【００５１】
（配向膜）
光学補償膜の形成に際して液晶性化合物を配向させるためには、配向膜を用いることが好ましい。配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログループを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例えば、ω−トリコ酸、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド、ステアリル酸メチルなど）の累積のような手段で設けることができる。さらに電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により配向機能が生じる配向膜も知られている。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理はポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施する。配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶性化合物の配向（特に平均傾斜角）に応じて決定することができる。例えば、液晶性化合物を水平に配向させるためには配向膜の表面エネルギーを低下させないポリマー（通常の配向用ポリマー）を用いる。具体的なポリマーの種類については液晶セルまたは光学補償シートについて種々の文献に記載がある。いずれの配向膜においても、液晶化合物と透明支持体の密着性を改善する目的で、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、側鎖に重合性基を有する繰り返し単位を導入するか、あるいは、環状基の置換基として導入することができる。界面で液晶性化合物と化学結合を形成する配向膜を用いることがより好ましく、かかる配向膜としては特開平９−１５２５０９号に記載されている。配向膜の厚さは０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることがさらに好ましい。なお、配向膜を用いて液晶性化合物を配向させてから、その配向状態のまま液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみを光学補償膜としてポリマーフィルム（透明支持体や偏光膜用保護膜）上に転写してもよい。
【００５２】
光学補償膜は支持体上に形成してもよい。光学補償膜を支持する支持体については、特に制限されず、種々の高分子フィルム等を用いることができる。例えば、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂等が挙げられる。また、上述した様に、偏光板の保護膜が光学補償膜の支持体を兼ねていてもよい。かかる態様における支持体の材料の具体例については、偏光板の保護膜の材料の具体例と同一であり、後述する。
【００５３】
［偏光板］
本発明では、前記光学補償膜を貼り合わせた、光学補償能を有する偏光板を用いるのが好ましい。例えば、光学補償膜（複数の光学異方性層から光学補償膜がなる場合、最も偏光膜側の光学異方性層）を、偏光膜の表面上に直接形成してもよいし、もしくは偏光膜の表面に配向膜を形成し、その表面に形成してもよい。具体的には、上記のような光学補償膜形成用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより形成する。その結果、偏光膜と光学補償膜との間にポリマーフィルムを使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力（歪み×断面積×弾性率）が小さい薄い偏光板が作製できる。本発明に従う偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示する。また、上記した様に、偏光膜の一方の表面の保護膜を、光学補償膜の支持体として兼用してもよい。
【００５４】
（偏光膜）
本発明に使用可能な偏光膜については特に制限されない。塗布型偏光膜、及びバインダーとヨウ素または二色性色素とからなる偏光膜を用いるのが好ましい。偏光膜の作製に用いられるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
市販の偏光膜は、ポリマー表面から４μｍ程度（両側合わせて８μｍ程度）にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも１０μｍの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
上記のように、バインダー厚みの下限は、１０μｍであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板（約３０μｍ）以下であることが好ましく、２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。２０μｍ以下であると、光漏れ現象は、１７インチの液晶表示装置で観察されなくなる。
【００５５】
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。
架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはｐＨ変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。
また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行なうことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なっても良い。
【００５６】
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平８−３３８９１３号、同９−１５２５０９号および同９−３１６１２７号の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
【００５７】
バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、０．１〜２０質量％が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。偏光膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に１．０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。
架橋剤については、米国再発行特許２３２９７号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物（例、ホウ酸、硼砂）も、架橋剤として用いることができる。
【００５８】
二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基（例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル）を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、発明協会公開技法、公技番号２００１−１７４５号、５８頁（発行日２００１年３月１５日）に記載の化合物が挙げられる。
【００５９】
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長５５０ｎｍの光において、３０〜５０％の範囲にあることが好ましく、３５〜５０％の範囲にあることがさらに好ましく、４０〜５０％の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長５５０ｎｍの光において、９０〜１００％の範囲にあることが好ましく、９５〜１００％の範囲にあることがさらに好ましく、９９〜１００％の範囲にあることが最も好ましい。
【００６０】
偏光膜と光学補償膜、偏光膜と配向膜、又は偏光膜と光学補償膜の支持体を接着剤により貼合してもよい。接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂（アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む）やホウ素化合物水溶液を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは、乾燥後に０．０１〜１０μｍの範囲にあることが好ましく、０．０５〜５μｍの範囲にあることが特に好ましい。
【００６１】
（保護膜）
本発明に関わる偏光板は、偏光膜の両面に一対の保護膜（保護フィルムともいう）を積層したものである。保護膜の種類は特に限定されず、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等を用いることができる。
【００６２】
保護膜は、通常、ロール形態で供給され、長尺の偏光膜に対して、長手方向が一致するようにして連続して貼り合わされることが好ましい。ここで、保護膜の配向軸（遅相軸）は何れの方向であってもよく、操作上の簡便性から、保護膜の配向軸は、長手方向に平行であることが好ましい。
【００６３】
本発明では、偏光膜を挟持する一対の保護膜の少なくとも一方については、膜面の平均屈折率が最大となる方向と実質的に一致する遅相軸を有するものを用いるのが好ましい。即ち、少なくとも一方の保護膜は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向に３つの平均屈折率ｎｘ、ｎｙおよびｎｚを有し、面内の平均屈折率をｎｘおよびｎｙ、厚さ方向平均屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ、ｎｙ＝ｎｚ、ｎｘ＞ｎｙの関係が成立するフィルム；ｎｘ＝ｎｙ、ｎｚ、ｎｘ＞ｎｚが成立するフィルムを用いるのが好ましい。保護膜は、光学補償能に寄与する光学特性を有していてもよい。かかる態様では、可視光領域の任意の波長λにおいて、−５ｎｍ≦｛（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ1｝≦５０ｎｍであり、且つ５０ｎｍ≦［｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×２］≦３００ｎｍを満足しているのが好ましい。
【００６４】
一方、保護膜を、光学補償層として機能させない態様では、透明保護膜のレターデーションは低いことが好ましく、偏光膜の吸収軸と透明保護膜の配向軸が平行でない態様では、特に透明保護膜のレターデーション値が一定値以上であると、偏光軸と透明保護膜の配向軸（遅相軸）が斜めにずれているため、直線偏光が楕円偏光に変化し、好ましくないとされている。従って、透明保護膜のレターデーションは、例えば６３２．８ｎｍにおいて１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がさらに好ましい。レターデーションの低い高分子フィルムとしては、セルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア（共に日本ゼオン（株）製）、ＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ（株）製）のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。その他、例えば特開平８−１１０４０２号又は特開平１１−２９３１１６号に記載されているような非複屈折性光学樹脂材料が挙げられる。
【００６５】
保護膜と偏光膜とを貼り合す際には、少なくとも一方の保護膜（液晶表示装置に組み込まれる際に液晶セルに近い側に配置される保護膜）の遅相軸（配向軸）と、前記偏光膜の吸収軸（延伸軸）とが平行または交差する様に、保護膜と偏光膜とを積層する。具体的には、偏光膜の吸収軸と前記保護膜の遅相軸との角度は、略平行あるいは直交であるが，他方の保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸の角度については、特に限定されず、偏光板の目的に応じて適宜設定できる。
【００６６】
また、上下偏光板の保護膜のレターデーションの値を非対称とすると、斜め方向から見た場合の漏れ光防止に大きく寄与する。特に上下偏光板の液晶セルと偏光膜の間に配置される保護膜のレターデーション値を非対称にすると、上下偏光板の吸収軸が直交している態様における斜め方向漏れ光の低減に有効である。レターデーションを非対称にするためには、上偏光板の一対の保護膜の少なくとも一方および下偏光板の一対の保護膜の少なくとも一方に、｛（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ1｝もしくは｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ1の値が異なるものをそれぞれ用いる。一方、液晶セルの上下偏光板に同一の構成の偏光板を配置する態様、即ち上下偏光板の一対の保護膜のレターデーションが同一の場合、それらの保護膜によって、または別途組み込まれる光学補償シートによって、液晶セルを光学補償することができる。
【００６７】
（接着剤）
偏光膜と保護膜との接着剤は特に限定されないが、ＰＶＡ系樹脂（アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性ＰＶＡを含む）やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもＰＶＡ系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に０．０１〜１０μｍが好ましく、０．０５〜５μｍが特に好ましい。
【実施例】
【００６８】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【００６９】
（比較例１）
図１に示す構成の液晶表示装置（但し、下側光学補償膜１４はない）を作製した。即ち、観察方向（上）から上側偏光板１〜６、上側光学補償膜７、液晶セル（上基板９、液晶層に含まれる液晶性分子１１、下基板１２）、下側偏光板１６〜２１を積層し、さらに下側偏光板の下側には冷陰極蛍光灯を用いたバックライト（不図示）を配置した。
【００７０】
以下に、用いた部材それぞれの作製方法を説明する。
（ＥＣＢモード液晶セルの作製）
液晶セルは、セルギャップ３．５μｍとし、正の誘電率異方層を持つネマチック液晶材料を基板間に滴下注入で封入し、液晶層のΔｎ・ｄを３００ｎｍとした。液晶材料は誘電異方性が正で、屈折率異方性、Δｎ＝０．０８５４（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）、Δε＝＋８．５程度のネマチック液晶（例えばメルク社製のＭＬＣ−９１００）を使用した。また、上側基板９及び下側基板１２のそれぞれの配向軸（ラビング軸）１０及び１３の交差角は０°であり、後に、上下偏光板と貼り合わせる際に、液晶セルの上下基板９および１２のラビング方向（配向制御方向）１０および１３が、光学異方性層（光学補償膜７）の支持体（保護膜５）の遅相軸６（流延方向と平行方向）と４５°で交差するようにした。また、偏光膜３および１８の吸収軸４および１９がそれぞれ、液晶セルの配向方向（ラビング方向）１０および１３と概略４５°交差し、且つ上下偏光膜３および１８の吸収軸４および１９の交差角を概略９０°の直交ニコルとした。
【００７１】
（セルロースアセテートフィルムの作製）
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
（セルロースアセテート溶液組成）
酢化度６０．７〜６１．１％のセルロースアセテート    １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤）                  ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）          ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒）                      ３３６質量部
メタノール（第２溶媒）                                ２９質量部
１−ブタノール（第３溶媒）                            １１質量部
【００７２】
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が４０℃となってから、７０℃の温風で１分乾燥し、バンドからフィルムを１４０℃の乾燥風で１０分乾燥し、残留溶剤量が０．３質量％のセルロースアセテートフィルム（厚さ：８０μｍ）を作製した。作製したセルロースアセテートフィルム（透明支持体、保護膜）について、エリプソメーター（Ｍ-１５０、日本分光（株）製）を用いて、波長５４６ｎｍにおけるＲｅ値およびＲｔｈ値を測定した。Ｒｅは３ｎｍ、Ｒｔｈは８ｎｍであった。
作製したセルロースアセテートフィルムを２．０Ｎの水酸化カリウム溶液（２５℃）に２分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗し、その後乾燥させた。このセルロースアセテートフィルムの表面エネルギーを接触法により求めたところ、６３ｍＮ／ｍであった。このようにして、保護膜用セルロースアセテートフィルムを作製した。
【００７３】
（楕円偏光板の作製）
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。この偏光膜の片面に、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、上記で作製したセルロースアセテートフィルムを、偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の吸収軸とフィルムの遅相軸（流延方向と平行方向）とが平行になるように貼り合わせた。また、ケン化処理された、厚さ８０μｍのセルローストリアセテートフィルム（ＴＤ-８０Ｕ、富士写真フイルム（株）製）を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の他方の表面に貼り付けた。このセルローストリアセテートフィルムが、液晶セルからより遠い側に配置される保護膜となる。この様にして、光学補償膜付き偏光板を作製した。
【００７４】
作製した偏光板を上側偏光板とした。また、偏光膜の双方の表面に、厚さ８０μｍのセルローストリアセテートフィルム（ＴＤ-８０Ｕ、富士写真フイルム（株）製）を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けて作製した下側偏光板として用いた。作製した上側偏光板および下側偏光板を上記で作製したＥＣＢモードの液晶セルを挟持して配置し、液晶表示装置を作製した。なお、表示装置の水平方向を基準にして、上側偏光板の偏光膜３の吸収軸４の軸角度を４５°、上側光学補償膜７の配向制御方向（ラビング方向、光軸方向と直交する）を０°、液晶セル上基板９の配向制御方向（ラビング方向）１０を９０°とし、同様に下側偏光膜１８の偏光軸１９を１３５°、液晶セル下基板１２の配向制御方向１３（ラビング方向）を２７０°とした。
【００７５】
（比較例２）
比較例１で作製したセルロースアセテートフィルムを支持体として、その上に以下の方法で光学補償膜を作製した。
（光学補償膜用の配向膜の作製）
比較例１と同じ方法で作製したセルロースアセテートフィルムの表面をケン化し、その上に下記の組成の配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで２０ｍｌ／ｍ2となるように塗布した。その後、６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間、乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜にフィルムの遅相軸方向と平行の方向にラビング処理を施し、配向膜とした。
（配向膜塗布液組成）
下記の変性ポリビニルアルコール                        １５質量部
水                                                  ３３４質量部
メタノール                                          １００質量部
グルタルアルデヒド                                      １質量部
パラトルエンスルホン酸                              ０．３質量部
【００７６】
【化１】
2007079424.tif 000003
【００７７】
（光学補償膜の作製）
上記の配向膜上に、下記のディスコティック液晶性化合物９１．０ｇ、エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート（Ｖ＃３６０、大阪有機化学（株）製）９．０ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５５１-０．２、イーストマンケミカル社製）２．０ｇ、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１-１、イーストマンケミカル社製）０．５ｇ、光重合開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー社製）３．０ｇ、増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）１．０ｇを、４１４ｇのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、＃３．６のワイヤーバーで６．２ｍｌ／ｍ2（６．２ｃｃ／ｍ2）塗布した。これを１３０℃の恒温ゾーンで２分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。次に、６０℃の雰囲気下で１２０Ｗ／ｃｍ高圧水銀灯を用いて、１分間ＵＶ照射しディスコティック液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷して、光学補償膜を形成した。
【００７８】
【化２】
2007079424.tif 000004
【００７９】
自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ、王子計測機器(株)社製）を用いて、光学補償膜のＲｅの光入射角度依存性を測定し、予め測定したセルロースアセテートフィルムの寄与分を差し引くことによって、ディスコティック化合物層のみの光学特性を算出したところ、Ｒｅが５０ｎｍ、Ｒｔｈが−２５ｎｍ、液晶の平均傾斜角は８９．９度であり、ディスコティック化合物がフィルム面に対して垂直に配向していることが確認できた。即ち、光学補償膜の光軸は、膜面に対して概略平行であった。また、光軸は、配向膜のラビング方向（配向制御方向）と直交であった。
【００８０】
上下偏光板の液晶セルに接する側の保護膜に、上記で作製した光学補償膜と支持体との積層体を、支持体の裏面（光学異方性層が形成されていない側の面）で偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の吸収軸と光学補償膜の支持体の遅相軸（流延方向と平行方向）とが平行になるように貼り合わせた。また、ケン化処理された、厚さ８０μｍのセルローストリアセテートフィルム（ＴＤ-８０Ｕ、富士写真フイルム（株）製）を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の他方の表面に貼り付けた。このセルローストリアセテートフィルムが、液晶セルからより遠い側に配置される保護膜となる。この様にして、光学補償膜付き偏光板を作製した。
上下偏光板として、作製した光学補償膜付き偏光板を用いた以外は、比較例１と同様にして、ＥＣＢモードの液晶表示装置を作製した。
【００８１】
（実施例１）
（液晶表示装置の作製）
比較例２で作製した液晶表示装置において、上基板の電極を２分割して、液晶性分子１１が、図２に示す２つの画素領域ＡおよびＢの配向状態になるように、印加される実効値電圧を変えた。図２に示す画素領域Ａでは、周波数３０Ｈｚの交流矩形で白表示時に実効値電圧１．２ボルト、黒表示時に３．５ボルトとし、画素領域Ｂでは、白表示時に１．４ボルト、黒表示時に３．７ボルトを印加した。中間調は２つの領域とも白表示と黒表示の間の輝度レベルを均等に分割するような電圧に設定した。
【００８２】
（作製した液晶表示装置の光学測定）
このようにして作製した比較例１及び２、ならびに実施例１の液晶表示装置に、６０Ｈｚの矩形波電圧を印加した。測定機は（ＥＺ-Contrast１６０Ｄ、ＥＬＤＩＭ社製）を用い、透過率の比（白表示／黒表示）であるコントラスト比と、黒表示（Ｌ１）と白表示（Ｌ８）の透過率を等間隔に切った８階調での透過率視野角を測定した。正面コントラスト比、下方向で隣り合う階調の透過率が反転のない範囲、コントラスト比が１０：１以上の範囲を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2007079424.tif 000005
【００８４】
（実施例２）
実施例１に示した構成と同様の構成の液晶表示装置を仮定し、観察方向（上）から上側偏光板（保護膜１、偏光膜３、保護膜５）、光学異方性層７、液晶セル（上基板９、液晶層１１、下基板１２）、光学異方性層１４、下偏光板（保護膜１６、偏光膜１８、保護膜２０）を積層し、さらにバックライト光源（不図示）を配置した構成の液晶表示装置について、光学シミュレーションを実施し、効果の確認を行った。光学計算には、シンテック社製のＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｖｅｒ６．０８を用いた。液晶セルや電極、基板、偏光板等は、液晶ディスプレイ用に従来から用いられている材料の値をそのまま使用した。液晶材料には正の誘電率異方性を有する液晶材料でΔε＝４．２を用いた。液晶セルの配向はプレチルト角０．５度でほぼ平行配向とし、基板のセルギャップを３．５ミクロンとし、液晶のレターデーション（即ち、記液晶層の厚さｄ（ミクロン）と屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄ）は、波長５５０ｎｍで３００ｎｍとした。円盤状化合物が円盤面が基板に垂直配向した光学補償膜７及び１４を配置した。ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒの拡張機能を使い２分割のマルチドメインで計算を行った。光学補償膜の平均のＲｅ及びＲｔｈの値は、表２にそれぞれ示した値に設定した。光源にはＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒに付属のＣ光源を用いた。基板１２と９はシミュレーションでは省略した。よって、光学補償層の配置場所は偏光膜と液晶層のあいだであれば、特定されるものではない。なお、図１の構成の液晶表示装置では、バックライトと観測者との関係が上下入れ替わっても全く同様の結果が得られる。
表２に液晶セルのΔｎｄと光学補償層の波長分散変えた時の正面コントラスト比の計算結果を示す。
【００８５】
【表２】
2007079424.tif 000006
【００８６】
同表において、試料Ｎo.1は、波長４５０と６５０ｎｍで｜Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ｜の値が５０ｎｍを超え、正面コントラスト比が１００になり視認性が低くなることがわかる。試料Ｎo.２は実施例１と同じ物性値をシミュレーションしたものであり、｜Ｒｅ（λ）−Δｎ（λ）×ｄ｜の値が最大３０ｎｍでコントラスト比４５０を得た。Ｎo.３は全ての波長で０ｎｍであり理想コントラスト比３０００が得られる。この値は偏光板の直交透過率に相当する。Ｎo.４の試料は５ｎｍでコントラスト比１５００であった。Ｎo.５と６の試料は５０ｎｍでコントラスト比２００であり、良好な視認性を得るにはこの範囲が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８８】
１      上側偏光板上側保護膜
２      上側保護膜遅相軸
３      上側偏光膜
４      上側偏光膜吸収軸
５      上側偏光板下側保護膜
６      下側保護膜遅相軸
７      上側光学補償膜
８      上側光学補償膜の光軸
９      液晶セル上側基板
１０    上側基板液晶配向用ラビング方向
１１    液晶性分子
１２    液晶セル下側基板
１３    下側基板液晶配向用ラビング方向
１４    下側光学補償膜
１５    下側光学補償膜の光軸
１６    下側偏光板上側保護膜
１７    上側保護膜遅相軸
１８    下側偏光膜
１９    下側偏光板の吸収軸
２０    下側偏光板下側保護膜
２１    下側保護膜遅相軸
２２    透明電極
２３    液晶セルラビング方向
【図１】
2007079424.tif 000007
【図２】
2007079424.tif 000008
【図３】
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【図４】
2007079424.tif 000010
【図５】
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