(57)【要約】      （修正有）【課題】幅方向など所定の軸方向において屈折率の光軸および基材との配向角のバラツキが少なく容易かつ安価に製造しうる位相差制御層を有する偏光素子を提供する。【解決手段】少なくとも１層の位相差制御層３、及び偏光膜２を有する偏光素子１であって、該位相差制御層３が、基材に対しての配向角が厳密な角度±１°未満で垂直配向または水平配向しているリオトロピック液晶性化合物を含み、屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行である偏光素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子であって、
該位相差制御層が、リオトロピック液晶性化合物を含み、
該リオトロピック液晶性化合物が偏光膜に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、
かつ位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行であることを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子の製造方法であって、
偏光膜にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、
を含み、該リオトロピック液晶性化合物が偏光膜に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項３】
少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子の製造方法であって、
透明性基材にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、位相差制御層を形成された透明性基材と偏光膜を貼り合わせる工程、
を含み、該リオトロピック液晶性化合物が基材に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項４】
少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光層を有する偏光素子の製造方法であって、
透明性基材にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、該透明性基材の位相差制御層が形成された面とは歯引退の面に偏光層を形成する工程、
を含み、該リオトロピック液晶性化合物が基材に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項５】
前記リオトロピック液晶性化合物が重合性を示し、リオトロピック液晶性化合物が配向された状態で熱または紫外線照射により重合固定化する工程、を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の偏光素子の製造方法。
【請求項６】
前記リオトロピック液晶性化合物を含む塗液がさらに重合性化合物を含み、リオトロピック液晶性化合物が配向された状態で熱または紫外線照射により重合固定化する工程、を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の偏光素子の製造方法。
【請求項７】
液晶セル及び請求項１に記載の偏光素子を少なくとも１つ以上備えた液晶表示素子。
【請求項８】
前記液晶セルが、液晶を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる垂直配向モードの液晶セルであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶セルが、液晶セルの少なくとも一方に電極を有し、互いに平行な関係にある一対の透明基板の間に液晶が基板に平行に配向しており、かつ液晶の分子長軸の方向が、液晶セルに付与される電圧の変化により、基板に平行な面内で変化するように構成されている液晶セルであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は幅方向など所定の軸方向において屈折率のバラツキが少なく容易に製造しうる位相差制御層を有する偏光素子およびその製造方法ならびに液晶表示素子に係る。
なお、「リオトロピック液晶性化合物」なる用語は水または有機溶媒にある特定濃度範囲で溶解させた際にある特定温度範囲で液晶性能を有する化合物のことを示し、本発明における実施の際には必ずしも液晶性を有している状態を示すものではない。また、「偏光膜（基材）に対しての配向角」は、より好ましくは±０．５°未満である。また、所定の軸方向の屈折率のバラツキは、より好ましくは±０．５°未満である。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、低電圧、低消費電力で、薄型化が可能であることから、パーソナルコンピュータ等の表示装置として広く採用されている。また近年では大型ＴＶにも利用されている。しかしながら、液晶画面が大きくなるにつれて更なる広視野角化への要望が高まっており、視野角拡大のために位相差制御層が使用されてきている。このため、液晶画面の拡大に伴い位相差制御層も更に広幅化される方向にある。
一般的に、このような位相差制御層はフィルムの延伸または配向膜、ラビング処理などによる液晶分子の配向制御によって作製されている。
【０００３】
しかし、フィルムの延伸により配向制御をしてなる位相差制御層は、配向軸が幅方向によって異なる現象が起こりやすく、幅方向に均一な配向軸を有する位相差制御層を作製することは困難であった。このような配向軸のズレは表示コントラストの著しい低下を引き起こすことが知られている。
【０００４】
このような問題の解決手段として、特許文献１では位相差制御層の偏光板への貼り合わせの際に軸のズレを調整することで、コントラストの低下を低減することが開示されている。しかし、かかる方法においては面内の配向軸のバラツキについて言及されておらず、その効果は十分でないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２では延伸時の温度調整によりフィルムを柔らかくして延伸ムラをなくす方法が開示されているが、配向軸のバラツキの範囲を３°以内としており、この範囲では大型の液晶表示素子として用いることは非常に難しい。
【０００６】
このようにフィルム搬送方向以外の方向に延伸する処理場合、配向軸のバラツキを０°に押さえ込むことが非常に困難であることを勘案して、特許文献３では、左右把持手段を独立に制御し面内の配向軸ムラをある範囲で周期的に変動させ、実質的にコントラストの低下を防ぐ製造方法が開示されている。しかしながら、左右温度バランス、風量バランスの調整など製造方法が複雑であり、また製造中にフィルムの破断が起き易くなるという問題があった。
【０００７】
また、液晶分子の配向制御によって作製された位相差制御層は、均一な配向軸が得られるなどの特徴を有しているが、その製造に際しては配向膜かつ／またはラビング処理が必要であり製造工程が複雑かつ容易でないという問題があった（特許文献４〜６）。
【０００８】
また、リオトロピック液晶性化合物を用い、配向膜およびラビング処理を用いずにせん断により配向制御を行って作成する位相差制御層も知られている（特許文献７、８）。いずれの特許文献でもリオトロピック液晶化合物のせん断による位相差制御層面内の配向には着目しているが、基材に対しての配向角について勘案していない。このため、広視野角化を目的とした位相差制御層として用いる場合には表示コントラスのムラが生じやすいという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−１６０５３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５３３２号公報
【特許文献３】特開２００５−３３１９１５号公報
【特許文献４】特開平８−５０２０６号公報
【特許文献５】特開２００１−１５４０１９号公報
【特許文献６】特開２００４−３１７６５１号公報
【特許文献７】特開２００２−２９６４１５号公報
【特許文献８】特開２００２−２７７６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、所定の軸方向における屈折率の光軸のバラツキが少なく、また配向膜、ラビング処理などが不要で、容易に製造しうる位相差制御層を有する偏光素子および液晶表示素子の提供することを目的とする。
特にＶＡモード、ＩＰＳモードにおいて、光軸のバラツキが少なく配向膜、ラビング処理などが不要で容易に作成できる位相差制御層を有する偏光素子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】
【００１０】
請求項１の発明は、少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子であって、該位相差制御層が、リオトロピック液晶性化合物を含み、該リオトロピック液晶性化合物が偏光膜に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、かつ位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行であることを特徴とする偏光素子である。
【００１１】
請求項２の発明は、少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子の製造方法であって、偏光膜にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、を含み、該リオトロピック液晶性化合物が偏光膜に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子の製造方法であって、透明性基材にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、位相差制御層を形成された透明性基材と偏光膜を貼り合わせる工程、を含み、該リオトロピック液晶性化合物が基材に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光層を有する偏光素子の製造方法であって、透明性基材にリオトロピック液晶性化合物を含む塗液をせん断をかけながら塗布する工程、前記塗液を乾燥することによりリオトロピック液晶性化合物を配向固定化し位相差制御層を形成する工程、該透明性基材の位相差制御層が形成された面とは歯引退の面に偏光層を形成する工程、を含み、該リオトロピック液晶性化合物が基材に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行に形成されていることを特徴とする偏光素子の製造方法である。
【００１４】
請求項５の発明は、前記リオトロピック液晶性化合物が重合性を示し、リオトロピック液晶性化合物が配向された状態で熱または紫外線照射により重合固定化する工程、を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の偏光素子の製造方法である。
【００１５】
請求項６の発明は、前記リオトロピック液晶性化合物を含む塗液がさらに重合性化合物を含み、リオトロピック液晶性化合物が配向された状態で熱または紫外線照射により重合固定化する工程、を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の偏光素子の製造方法である。
【００１６】
請求項７の発明は、液晶セル及び請求項１に記載の偏光素子を少なくとも１つ以上備えた液晶表示素子である。
【００１７】
請求項８の発明は、前記液晶セルが、液晶を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる垂直配向モードの液晶セルであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子である。
【００１８】
請求項９の発明は、前記液晶セルが、液晶セルの少なくとも一方に電極を有し、互いに平行な関係にある一対の透明基板の間に液晶が基板に平行に配向しており、かつ液晶の分子長軸の方向が、液晶セルに付与される電圧の変化により、基板に平行な面内で変化するように構成されている液晶セルであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、リオトロピック液晶のせん断塗布および偏光膜(基材）との相互作用により配向形成されたリオトロピック液晶性化合物により複屈折性を示すため所定の軸方向における屈折率のバラツキが少ない位相差制御層を有する偏光素子を作製できるという効果を奏する。
また、偏光膜に直接位相差制御層を形成する、偏光膜を形成する保護基材に位相差制御層を形成した後偏光層と貼り合わせ偏光素子を作製する、または、透明性基材に位相差制御層を形成した後偏光素子に貼り合わせることにより、従来の液晶化合物を用いた位相差制御層で必要であった配向膜やラビング処理が不要であり、位相差制御層を有する偏光素子を容易かつ安価に製造しうるという効果を奏する。
また、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行であることにより、ＶＡモード、ＩＰＳモード液晶表示素子へ適用できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、少なくとも１層の位相差制御層、及び偏光膜を有する偏光素子であって、リオトロピック液晶性化合物が偏光膜に対しての配向角が角度±１°未満で垂直配向または水平配向しており、かつ位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して、角度±１°未満で面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行であることを特徴とする偏光素子およびその製造方法および該偏光素子を備えた液晶表示素子である。
【００２１】
所定の軸方向における屈折率の光軸のバラツキ角度±１°未満で、より好ましくは±０．５°未満にすることにより、表示コントラストの低下を防ぐことができる。所定の軸方向における屈折率の光軸のバラツキの制御は位相差膜面内の配向および偏光膜に対しての配向角のバラツキの制御によって行なうことができる。
【００２２】
また、位相差制御層の屈折率の進相軸が偏光透過軸に対して面内方向に垂直または平行か厚み方向に平行であることから、表示用液晶駆動セルはＶＡモードまたはＩＰＳモードの液晶駆動セルであることが好ましい。
【００２３】
図１、２に本発明の液晶表示素子の一実施形態を示す。図１、２の液晶表示素子は、偏光膜及び位相差制御層を有する偏光素子、表示用駆動液晶セル、および偏光素子から構成されている。
【００２４】
本発明の位相差制御層はリオトロピック液晶性化合物を含むことを特徴としており、具体的には、リオトロピック液晶状態の塗布液をせん断をかけながら、偏光膜、後工程で偏光層の保護基材となる透明性基材又は別の基材に塗布し、偏光膜（基材）との相互作用を利用することによりリオトロピック液晶性化合物を配向させた後、配向固定化して位相差制御層とするものである。この際、従来の液晶化合物を用いた位相差制御層で必要であった配向膜やラビング処理が不要となる。また、フィルムの延伸により作製した位相差制御層とは異なり所定の軸方向に屈折率を揃えられる。
【００２５】
本発明における偏光膜は、特に限定するものではなく、公知の偏光膜を用いることができる。例えば、ポリビニルアルコールの延伸フィルムとヨウ素錯体からなる偏光層が２枚の保護基材で挟みこまれた偏光膜、ポリビニルアルコールの延伸フィルムと二色性色素からなる偏光層が２枚の保護基材で挟みこまれた偏光膜、配向した二色性色素からなる偏光層を２枚の保護基材で挟みこまれた偏光膜などを例示できる。
前記保護基材は、特に限定するものではないが、セルロースアセテートフィルムやガラス基板などを例示することができる。また、これらの基材に親水化処理や疎水化処理などの表面処理を施したものを用いることもできる。
【００２６】
また、位相差制御層を偏光膜の保護基材とは別の透明基材上に設け、後から位相差制御層と偏光膜を貼り合わせる場合において、透明基材としては、特に限定するものではないが、セルロースアセテートフィルムやガラス基板などを例示することができる。
【００２７】
また、偏光膜を構成する保護基材の一方の面上に位相差制御層を設け、反対の面上に偏光層を形成する場合、形成法は限定するものではなく、種々の方法を用いることができる。
例えば、ポリビニルアルコールの延伸フィルムとヨウ素錯体からなる偏光層を貼り合わせる方法や、偏光材料を塗布し形成させる方法などが挙げられる。
【００２８】
偏光膜に対しての配向角を角度±１°未満で垂直配向または水平配向するためには、基材との相互作用が重要であり、手段については特に限定するものではないが、例えば、基材に合わせた分子設計、基材の表面処理などが有効な手段として挙げられる。
なお、ここでいう偏光膜に対しての配向角は、偏光膜を構成する基材に対しての配向角である。また、位相差制御層を別の基材上に設け、後から偏光膜と貼り合わせる場合においては、位相差制御層に用いる基材に対しての配向角である。
【００２９】
前記偏光膜との相互作用の利用手段については特に限定するものではないが、例えば、偏光膜を構成する基材に合わせた分子設計、基材の表面処理などが有効な手段として挙げられる。とりわけ液晶表示素子に用いられる偏光素子の保護基材はケン化処理により親水化処理されてなるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムが主に用いられるため、ケン化処理したＴＡＣフィルムとの相互作用を考慮した分子設計を行なうことは、コスト・工程数を増やすことなく基材に対しての配向角を制御できるという利点を有している。
【００３０】
前記塗布液には、リオトロピック液晶性化合物のせん断配向性を低下させない範囲において、リオトロピック液晶性化合物や水または有機溶媒の他に、重合性化合物、界面活性剤などを添加することができる。前記有機溶媒としては、アセトン、２−プロパノール、ジオキサン、メタノール、エタノール、イオン性液体などを用いることができる。
【００３１】
前記リオトロピック液晶性化合物としては、せん断流動により容易に配向を制御できるリオトロピック液晶性を示すものが好ましい。このような化合物としては、クロモニック色素、非特許文献（Ｍ．Ｙｏｓｈｉｏら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００４，１２６，９９４−９９５．）に記載の化合物などが知られている。クロモニック色素の一例としてはクロモグリケイトナトリウム塩（ＤＳＣＧ：化学式（１）に示す化合物）やアセナフトキノキサリンスルホン酸塩などが挙げられる。また、前記前記リオトロピック液晶化合物には重合性能を有するものを用いることもできる。
【００３２】
【化１】
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【００３３】
塗布液の塗布方法としては、スロットダイ塗布、ワイヤーバー塗布などのウェット塗布法を利用することができる。
【００３４】
前記配向固定化方法としては、せん断塗布により得られるリオトロピック液晶性化合物が配向した状態で、塗布液の溶媒を蒸発させるまたは、熱または紫外線照射により重合する方法が挙げられる。
【００３５】
また、本発明では、位相差制御層を保護するための保護層を設けても良い。
保護層としては耐薬品性があり、透過率が高く、光学的に等方な層であることが好ましく、このようなものとしては例えばシリカ膜を挙げることができる。
【実施例】
【００３６】
＜実施例１＞
透明基材として厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製）を用い、ケン化処理により親水化処理を行なった。
この基材にリオトロピック液晶性インキ（Ｏｐｔｉｖａ  Ｉｎｃ社製ＶＡＥ００３）を、＃２のワイヤーバーを用いて塗布した。
塗布後、室温にて乾燥を行ない塗布膜を得た。得られた塗布膜の任意２０点を、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製Ｍｕｅｌｌｅｒ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒｓを用いて塗布方向に対する面内進相軸の配向方向および基材に対しての配向角を測定したところ、０°±０．３°および０°±０．４°と屈折率の軸および基材に対しての配向角のバラツキが少ないことがわかった。
別途厚み８０μｍのケン化処理済トリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製）にＯｐｔｉｖａ社製Ｎ０１５インキを塗布し、偏光膜を作製した後、前記位相差制御層付きトリアセチルセルロースフィルムと貼り合わせ偏光素子を得た。
【００３７】
＜実施例２＞
偏光膜として日東電工製ＮＰＦ−ＳＥＧ１２２４ＤＵを用い、プラズマ処理により親水化処理を行なった。次にこの偏光板にリオトロピック液晶性インキ（Ｏｐｔｉｖａ  Ｉｎｃ社製ＶＡＥ００３）を、＃２のワイヤーバーを用いて塗布した。
塗布後、室温にて乾燥を行ない塗布膜を得た。次に、塗布膜上に保護層としてＳｉＯｘとスパッタリング法にて５００ｎｍ設けた。得られた偏光素子を蒸留水に１０時間つけ、塗布膜側のフィルムを偏光素子より剥がし乾燥後、実施例１の要領で、塗布膜の面内相軸の配向方向および基材に対しての配向角を測定したところ、０°±０．４°および０°±０．４°と屈折率の軸および基材に対しての配向角のバラツキが少ない位相差制御層であることがわかった。以上より、位相差制御層を備えた偏光素子が作製可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の液晶素子の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の液晶素子の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      偏光素子，
２      偏光膜
３      位相差制御層
４      表示用駆動液晶セル
５      透明性基材
【図１】
2007241037.tif 000004
【図２】
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