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発明の名称 光学異方性層及びその製造方法、並びに光学補償素子、液晶表示装置及び液晶プロジェクタ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−57681(P2007−57681A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−241116(P2005−241116)
出願日 平成17年8月23日(2005.8.23)
代理人 【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
発明者 杉原 幸一 / 西川 秀幸
要約 課題
黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償し、幅広い視野角において光漏れを防止するとともに、経年劣化の少ない光学異方性層及びその製造方法と、該光学異方性層からなる光学補償素子を用いることにより高視野角、高コントラストで高画質な長寿命の液晶表示装置及び液晶プロジェクタの提供。

解決手段
重合性液晶化合物を含む重合性組成物の重合生成物を含んでなり、該重合生成物における重合性基の残存率が30%以下である光学異方性層である。支持体の少なくとも一方の面上に該光学異方性層を備えた光学補償素子である。前記本発明の光学補償素子を用いた液晶表示装置である。光源と、該光源からの照明光が照射される液晶表示装置と、該液晶表示装置によって光変調された光をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備え、前記液晶表示装置が前記本発明の液晶表示装置である液晶プロジェクタである。
特許請求の範囲
【請求項1】
重合性液晶化合物を含む重合性組成物を重合させた重合生成物を含んでなる光学異方性層であって、
前記重合生成物における重合性基の残存率が30%以下であることを特徴とする光学異方性層。
【請求項2】
重合性液晶化合物が、円盤状液晶性化合物を含む請求項1に記載の光学異方性層。
【請求項3】
重合性液晶化合物が、棒状液晶性化合物を含む請求項1から2のいずれかに記載の光学異方性層。
【請求項4】
重合生成物が、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を付加重合により連鎖重合させた重合生成物である請求項1から3のいずれかに記載の光学異方性層。
【請求項5】
重合性液晶化合物がなす配向状態における該重合性液晶化合物の配向角が、光学異方性層の厚み方向に対して傾斜しており、該傾斜した状態で固定されている請求項1から4のいずれかに記載の光学異方性層。
【請求項6】
重合性液晶化合物における配向角が、光学異方性層の厚み方向に変化するハイブリッド配向状態で固定されている請求項1から5のいずれかに記載の光学異方性層。
【請求項7】
請求項1から6のいずれかに記載の光学異方性層を製造する方法であって、
重合性液晶化合物を含む重合性組成物を酸素濃度5%以下の環境下で重合させる工程を少なくとも含むことを特徴とする光学異方性層の製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の光学異方性層の製造方法により製造されたことを特徴とする光学異方性層。
【請求項9】
支持体と、該支持体の少なくとも一方の面上に光学異方性層を有し、該光学異方性層が請求項1から6及び請求項8のいずれかに記載の光学異方性層であることを特徴とする光学補償素子。
【請求項10】
反射防止層及び保護層の少なくともいずれかを有する請求項9に記載の光学補償素子。
【請求項11】
反射防止層及び保護層の少なくともいずれかが無機材料を含有する層である請求項10に記載の光学補償素子。
【請求項12】
光学異方性層を2層有し、それぞれの光学異方性層の配向方向が異なるように配置した請求項9から11のいずれかに記載の光学補償素子。
【請求項13】
支持体と、該支持体の一方の面上に配向方向が異なる2つの層を有する請求項9から12のいずれかに記載の光学補償素子。
【請求項14】
支持体と、該支持体の両面に配向方向が異なる2つの層を有する請求項9から12のいずれかに記載の光学補償素子。
【請求項15】
少なくとも一対の電極及び該電極間に封入される液晶分子を有する液晶素子と、該液晶素子の両面又は片面に配される光学補償素子と、前記液晶素子及び光学補償素子に対向配置される偏光素子とを備え、前記光学補償素子が請求項9から14のいずれかに記載の光学補償素子であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項16】
液晶素子が、ツイストネマティック型である請求項15に記載の液晶表示装置。
【請求項17】
光源と、該光源からの照明光が照射される液晶表示装置と、該液晶表示装置によって光変調された光をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備え、前記液晶表示装置が請求項15から16のいずれかに記載の液晶表示装置であることを特徴とする液晶プロジェクタ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学補償素子等に好適な光学異方性層及びその製造方法、並びに光学補償素子、液晶表示装置及び液晶プロジェクタに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶表示装置は、その用途展開が急速に進んでおり、携帯電話、パソコン用モニタ、テレビ、液晶プロジェクタなどに使われている。
一般に、液晶表示装置は、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、IPS(In−Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensatory Bend)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モードなどの表示モードで液晶を動作させて、該液晶を通過する光を電気的に制御して明暗の違いを画面上に表すことで、文字や画像を表現する表示装置である。
【0003】
このような液晶表示装置としては、一般に、TFT(Thin Film Transistor)−LCDが知られており、該TFT−LCDの液晶動作モードとしてはTNモードが主流である。一方、近年液晶表示装置の用途展開が進むにつれて、高コントラスト化の要望が高まっており、VAモードの液晶表示装置の研究も盛んに行われている。
TNモードの液晶表示装置は、2枚のガラス基板の間に90°ねじれたネマチック液晶が封入され、また、2枚のガラスの外側には一対の偏光板がクロスニコルで配置されている。そして、電圧無印加状態では、偏光子側の偏光板を通った直線偏光が液晶層で偏光面が90°ねじられて検光子側の偏光板を通過して白表示となる。また、電圧が十分に印加された状態では、液晶の配列方向が液晶パネルに略垂直に変化して、偏光子側の偏光板を通った直線偏光が偏光状態を変化させることなく液晶層を通り抜けて検光子側の偏光板に到達して黒表示となる。
【0004】
これらの表示モードで動作する液晶表示装置は、斜め方向から表示画面を見た場合に、コントラストの低下や階調表示で明るさが逆転する階調反転現象等による表示特性の悪化が生じるという視野角依存性の問題がある。このような視野角依存性の問題は、液晶表示装置を黒表示しようとしても、視野角によっては、完全な黒にはならず、光漏れを起こすことに起因する。
【0005】
従来より、黒表示状態の液晶層を通過する光の位相差値と、光学異方性フィルムの位相差値とを合わせこみ、該黒表示状態の液晶層を三次元的に光学補償して、どの方向から見ても光漏れをなくして、視野角依存性の問題を改善する光学補償フィルムが種々提案されている。例えば、本願出願人は、先に、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の支持体及びその上に設けられた光学異方性層からなり、前記光学異方性層が、ディスコティック構造単位を有する化合物からなる光学異方性を有し、該ディスコティック構造単位を有する化合物を含有する塗布液を前記支持体上に塗布、配向、構造固定化することにより、前記ディスコティック構造単位の円盤面が、支持体面に対して傾いており、かつ前記ディスコティック構造単位の円盤面と支持体面とのなす角度が光学異方性層の厚み方向において変化するハイブリッド配向を有する光学補償フィルムを提案している(特許文献1参照)。
この光学補償フィルムによれば、黒表示状態の液晶層と鏡面対称となるように前記光学異方性層のディスコティック構造単位が配列されているため、前記支持体と前記ディスコティック構造単位との積層体全体の光学特性として、黒表示状態の液晶層が光学的に補償され幅広い視野角において光漏れを防止することが可能となる。
【0006】
しかしこの場合、前記光学補償フィルムを用いることにより、前記液晶表示装置の視野角依存性の問題が改善され、視野角を拡大することに成功したが、近年、大画面表示を可能とする大画面液晶モニタや液晶プロジェクタ等への要望が高まり、前記大画面液晶モニタや液晶プロジェクタ等に対し、長期間使用しても退色や色ずれなどの表示品質の劣化の少ないものが望まれている。また、液晶プロジェクタは、様々な角度で液晶セルに入射した光が投影レンズにより統合されてスクリーンに拡大投影されるため、より高いコントラストが要求され、前記光学補償フィルムには未だ改善の余地がある。
【0007】
従来より、液晶セルを挟むように配置される2つの偏光板間に、ハイブリット配向した液晶層を有する光学フィルムを配置してなり、該光学フィルムが、複屈折性が極めて少ないプラスチックフィルムからなる基材フィルム上にハイブリッド配向した液晶層を配置してなる液晶プロジェクタのコントラスト比改善方法が知られている(特許文献2参照)。
しかし、前記基材フィルム上にハイブリッド配向した液晶層を配置してなる液晶プロジェクタの場合、前記光学補償フィルムの前記光学異方性層は重合性化合物などの有機材料からなるため、得られる光学補償素子は光化学反応等によって光学異方性層や配向膜が経年変化して徐々に品質が劣化し、該光学補償素子の表示品位の劣化を招くという問題がある。特に前記改善方法のように、液晶プロジェクタに用いられる場合は、赤、緑、青のチャンネルの内、青チャンネルの劣化が大きく、コントラストが低下するだけでなく色バランスに齟齬を来すという問題点がある。
【0008】
これらの改善方法として、有機材料の層上に無機材料の蒸着や有機材料の塗布などの手段により保護層を設け劣化反応を抑止する方法が知られている(特許文献3〜5参照)。
しかし、前記塗布手段の場合、光の通過方向、各層の法線方向においてのガスバリア性は向上することができるが、光学補償素子の端面からの、不純物の混入などの影響に対し効果に欠け、光学補償素子の有機材料部分の酸化反応による経年劣化を効果的に防止することは不十分であった。更に、酸化反応によらない経年劣化に対しては、なんら防止手段となっていなかった。
【0009】
【特許文献1】特開平8−50206号公報
【特許文献2】再公表特許WO01/090808号パンフレット
【特許文献3】特開平6−289227号公報
【特許文献4】特開平5−27114号公報
【特許文献5】特開2001−91747号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償し、幅広い視野角において光漏れを防止するとともに、経年劣化の少ない光学異方性層及び該光学異方性層の製造方法、並びに該光学異方性層からなる光学補償素子を用いることにより高視野角、高コントラストで高画質な長寿命の液晶表示装置及び液晶プロジェクタ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】
【0011】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。即ち、光学異方性層が、重合性液晶化合物を含む重合性組成物の重合生成物を含み、該重合生成物における重合性基の残存率が30%以下であることによって、重合度(架橋度)が高くなり、分子運動及び物質移動を抑制し、光によって生じる劣化反応を防止できると共に、幅広い視野角において光漏れを防止できることを知見した。
【0012】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 重合性液晶化合物を含む重合性組成物を重合させた重合生成物を含んでなる光学異方性層であって、
前記重合生成物における重合性基の残存率が30%以下であることを特徴とする光学異方性層である。
<2> 重合性液晶化合物が、円盤状液晶性化合物を含む前記<1>に記載の光学異方性層である。
<3> 重合性液晶化合物が、棒状液晶性化合物を含む前記<1>から<2>のいずれかに記載の光学異方性層である。
<4> 重合生成物が、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を付加重合により連鎖重合させた重合生成物である前記<1>から<3>のいずれかに記載の光学異方性層である。
<5> 重合性液晶化合物がなす配向状態における該重合性液晶化合物の配向角が、光学異方性層の厚み方向に対して傾斜しており、該傾斜した状態で固定されている前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学異方性層である。
<6> 重合性液晶化合物における配向角が、光学異方性層の厚み方向に変化するハイブリッド配向状態で固定されている前記<1>から<5>のいずれかに記載の光学異方性層である。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の光学異方性層を製造する方法であって、
重合性液晶化合物を含む重合性組成物を酸素濃度5%以下の環境下で重合させる工程を少なくとも含むことを特徴とする光学異方性層の製造方法である。
<8> 前記<7>に記載の光学異方性層の製造方法により製造されたことを特徴とする光学異方性層である。
<9> 支持体と、該支持体の少なくとも一方の面上に光学異方性層を有し、該光学異方性層が前記<1>から<6>及び<8>のいずれかに記載の光学異方性層であることを特徴とする光学補償素子である。
<10> 反射防止層及び保護層の少なくともいずれかを有する前記<9>に記載の光学補償素子である。
<11> 反射防止層及び保護層の少なくともいずれかが無機材料を含有する層である前記<10>に記載の光学補償素子である。
<12> 光学異方性層を2層有し、それぞれの光学異方性層の配向方向が異なるように配置した前記<9>から<11>のいずれかに記載の光学補償素子である。
<13> 支持体と、該支持体の一方の面上に配向方向が異なる2つの層を有する前記<9>から<12>のいずれかに記載の光学補償素子である。
<14> 支持体と、該支持体の両面に配向方向が異なる2つの層を有する前記<9>から<12>のいずれかに記載の光学補償素子である。
<15> 少なくとも一対の電極及び該電極間に封入される液晶分子を有する液晶素子と、該液晶素子の両面又は片面に配される光学補償素子と、前記液晶素子及び光学補償素子に対向配置される偏光素子とを備え、前記光学補償素子が前記<9>から<14>のいずれかに記載の光学補償素子であることを特徴とする液晶表示装置である。
<16> 液晶素子が、ツイストネマティック型である前記<15>に記載の液晶表示装置である。
<17> 光源と、該光源からの照明光が照射される液晶表示装置と、該液晶表示装置によって光変調された光をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備え、前記液晶表示装置が前記<15>から<16>のいずれかに記載の液晶表示装置であることを特徴とする液晶プロジェクタである。
【0013】
本発明の光学異方性層は、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を重合させた重合生成物を含み、該重合生成物における重合性基の残存率が30%以下であるので、光学異方性層の安定化が図れ、光学特性を高精度で所望の特性とすることができ、幅広い視野角において光漏れや経年劣化を防止することが可能となる。
【0014】
本発明の光学異方性層の製造方法は、本発明の前記光学異方性層を製造する方法であって、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を酸素濃度5%以下の環境下で重合させる工程を少なくとも含む。該本発明の光学異方性層の製造方法によれば、光学特性を高精度で所望の特性とすることができ、幅広い視野角において光漏れや経年劣化を防止することができる光学異方性層を効率よく製造することができる。
【0015】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一対の電極及び該一対の電極間に封入される液晶分子を有する液晶素子と、該液晶素子の両面及び片面のいずれかに配される光学補償素子と、前記液晶素子及び光学補償素子に対向配置される偏光素子とを有し、前記光学補償素子が前記本発明の光学補償素子である。その結果、高視野角、高コントラスト、高画質であって、経年劣化の少ない液晶表示装置を提供することができる。
【0016】
本発明の液晶プロジェクタは、光源と、該光源からの照明光が照射される液晶表示装置と、該液晶表示装置によって光変調された光をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備え、前記液晶装置が前記本発明の液晶表示装置である。その結果、高視野角、高コントラスト、高画質であって、経年劣化の少ない液晶プロジェクタを提供することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によると、従来における前記問題を解決でき、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償し、幅広い視野角において光漏れを防止するとともに、経年劣化の少ない光学異方性層及び該光学異方性層の製造方法、並びに該光学異方性層からなる光学補償素子を用いることにより高視野角、高コントラストで高画質な長寿命の液晶表示装置及び液晶プロジェクタ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】
【0018】
(光学異方性層)
本発明の光学異方性層は、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を重合させた重合生成物を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
【0019】
前記重合生成物における重合性基の残存率は30%以下であり、20%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。なお、残存率の下限値は、0%である。前記重合性基の残存率が、30%を超えると、分子運動及び物質移動を十分に抑制することができず、光によって生じる劣化反応を抑制することができないことがある。
ここで、前記重合生成物における重合性基の残存率は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、基準吸収に対する重合性基の吸収の比を求め、更にその値の重合前後の比を取ることにより算出することができる。
前記重合生成物の残存率を30%以下にする手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、重合時の酸素濃度、光照射エネルギーなどを調整することにより達成することができる。
【0020】
前記重合性液晶化合物における重合性基としては、特に制限はなく、重合反応の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、不飽和重合性基、エポキシ基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。
前記重合性基の具体例としては、下記構造式(P1)〜(P18)で表される重合性基が挙げられる。
【0021】
【化1】


【化2】


【化3】


【化4】


【化5】


【化6】


【0022】
前記重合性基は、前記重合性液晶化合物1分子あたり1個以上含まれていればよいが、経年劣化の少ない光学異方性層を得るためには、上記の重合性基を2個以上含む重合性液晶化合物が該重合性組成物に含まれていることが好ましい。
【0023】
<重合性組成物>
本発明の重合性組成物は、重合性基を有した液晶性化合物を形成する液晶化合物と、必要に応じて適宜選択したその他の成分とを含有した組成物である。
【0024】
−重合性液晶化合物−
前記重合性液晶化合物としては、化合物が配向して液晶状態を形成することができる化合物若しくは架橋可能なように官能基を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。化合物の形態として、棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、バナナ状液晶性化合物などを含む重合性液晶化合物が好ましく、円盤状液晶性化合物を含む重合性液晶化合物がより好ましい。また、前記液晶性化合物を含む重合性液晶化合物には、必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有することができる。
【0025】
前記棒状液晶性化合物を含む重合性液晶化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリマーバインダーを用いて前記棒状液晶性化合物の配向状態を固定可能とした重合性液晶化合物、重合により液晶性化合物の配向状態を固定可能とした重合性基を有する重合性液晶化合物などが挙げられ、この中でも重合性基を有する前記重合性液晶化合物が好適に挙げられる。
【0026】
前記棒状の液晶性化合物(棒状液晶分子)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類などが挙げられる。
【0027】
前記棒状の液晶性化合物を含む重合性液晶化合物としては、下記構造式(1)で表される低分子の重合性基を有する棒状液晶化合物が重合した高分子液晶化合物が挙げられる。
【0028】
【化7】


ただし、前記構造式(1)において、Q及びQは、それぞれ重合性基を表し、L、L、L及びLは、それぞれ単結合又は二価の連結基を表すが、L及びLの少なくとも一方は、−O−CO−O−を表す。また、A及びAは、それぞれ独立に、炭素原子数2〜20のスペーサー基を表す。また、Mは、メソゲン基を表す。
【0029】
前記円盤状の液晶性化合物を含む重合性液晶化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリマーバインダーを用いて前記円盤状液晶性化合物の配向状態を固定可能とした重合性液晶化合物、重合により前記円盤状液晶性化合物の配向状態を固定可能とした重合性基を有する重合性液晶化合物などが挙げられ、これらの中でも、重合性基を有する前記重合性液晶化合物が好適に挙げられる。
【0030】
前記重合性基を有する重合性液晶化合物としては、例えば、円盤状コアと重合性基との間に連結基を導入した構造が挙げられる。前記重合性液晶化合物の具体的としては、下記構造式(2)で表される化合物が好適に挙げられる。
【0031】
【化8】


ただし、前記構造式(2)において、Dは円盤状コアを表し、Lは二価の連結基を表し、Pは重合性基を表す。また、nは3〜12の整数である。また、複数の二価の連結基Lと重合性基Pとの組合せとしては、異なる二価の連結基と重合性基との組合せでもよいが、同一の組合せが好ましい。前記円盤状コアDとしては、2種以上を併用することも可能である。
【0032】
前記構造式(2)において、円盤状コアDの具体例としては、下記構造式(D1)〜(D15)で表される円盤状コアが挙げられる。
【0033】
【化9】


【0034】
【化10】


【0035】
【化11】


【0036】
【化12】


【0037】
【化13】


【0038】
【化14】


【0039】
【化15】


【0040】
【化16】


【0041】
【化17】


【0042】
前記構造式(2)において、二価の連結基Lとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、これらの組合せなどが好ましく、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−、これらの中から選ばれる二価の基を少なくとも二つ組合せた二価の連結基がより好ましく、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−O−、これらの中から選ばれる二価の基を少なくとも二つ組合せた二価の連結基が特に好ましい。
【0043】
前記アルキレン基の炭素原子数としては、1〜12であることが好ましい。前記アルケニレン基の炭素原子数としては、2〜12であることが好ましい。前記アリーレン基の炭素原子数としては、6〜10であることが好ましい。また、前記アルキレン基、前記アルケニレン基、前記アリーレン基としては、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ、アルコキシ基、アシルオキシ基などの置換基を有していてもよい。
【0044】
前記二価の連結基Lとしては、例えば、−AL−CO−O−AL−、−AL−CO−O−AL−O−、−AL−CO−O−AL−O−AL−、−AL−CO−O−AL−O−CO−、−CO−AR−O−AL−、−CO−AR−O−AL−O−、−CO−AR−O−AL−O−CO−、−CO−NH−AL−、−NH−AL−O−、−NH−AL−O−CO−、−O−AL−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−O−CO−NH−AL−、−O−AL−S−AL−、−O−CO−AL−AR−O−AL−O−CO−、−O−CO−AR−O−AL−CO−、−O−CO−AR−O−AL−O−CO−、−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−、−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−、−S−AL−、−S−AL−O−、−S−AL−O−CO−、−S−AL−S−AL−、−S−AR−AL−、などが挙げられる。
ただし、前記二価の連結基Lの具体例において、左側が前記円盤状コアDに結合し、右側が重合性基Pに結合する。またALはアルキレン基、アルケニレン基を表し、ARはアリーレン基を表す。
【0045】
前記構造式(2)において、前記重合性基Pとしては、特に制限はなく、重合反応の種類に応じて適宜選択することができるが、不飽和重合性基、エポキシ基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。前記重合性基Pの具体例としては、上記構造式(P1)〜(P18)で表される重合性基が挙げられる。
【0046】
これらの重合性液晶化合物については、例えば、特開平9−104656号公報、特開平11−92420号公報、特開2000−34251号公報、特開2000−44507号公報、特開2000−44517号公報、特開2000−86589号公報などを例示することができる。
【0047】
−その他の成分−
前記重合性液晶化合物に含有するその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記重合性液晶化合物の重合反応を開始する重合開始剤、架橋剤などが挙げられる。
【0048】
前記重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱重合反応を開始する熱重合開始剤、光重合反応を開始する光重合開始剤が挙げられ、こられの中でも前記光重合開始剤が好適に挙げられる。
前記光重合開始剤としては、例えば、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号明細書、及び米国特許第2367670号明細書に記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書に記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書に記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号明細書、及び米国特許第2951758号に記載)、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合せ(米国特許第3549367号明細書に記載)、アクリジン及びフェナジンの化合物(特開昭60−105667号公報、及び米国特許第4239850号明細書に記載)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書に記載)などが挙げられる。
前記光重合開始剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記重合性液晶化合物塗布液の固形分の0.01〜20質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい。
前記光重合反応に用いられる光照射手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紫外線が好適に挙げられる。
【0049】
前記架橋剤としては、例えば、ビスアクリレート化合物、ビスメタクリレート化合物、ビスアリールエーテル、ビスビニルエーテル、ビスアリールエステル、ビスビニルエステル、トリスアクリレート化合物、トリスメタクリレート化合物、トリスアリールエーテル、トリスビニルエーテルなどが挙げられる。
【0050】
前記架橋剤としては、例えば、ヘキサンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアリールエーテル、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジアクリレート、グリセロールビニルエーテルジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、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、KAYARAD R−604(日本化薬(株)製)、KAYARAD HX−620(日本化薬(株)製)などが挙げられる。これらの中でも、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、KAYARAD R−604(日本化薬(株)製)、KAYARAD HX−620(日本化薬(株)製)などが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0051】
前記架橋剤の分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50〜1,200が好ましく、100〜700がより好ましい。
【0052】
前記架橋剤の含有量としては、前記重合性組成物の固形分に対し1〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましく、5〜10質量%が特に好ましい。前記含有量が、1質量%未満あるいは20質量%を超えると、液晶の配向を妨害することとなり好適な重合性組成物が得られないことがある。
【0053】
本発明の光学異方性層においては、前記重合性組成物は、層形成の際に支持体上に塗布された時に前記重合性液晶化合物が配向状態にあることが好ましい。該配向状態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。この配向状態は重合性液晶化合物が重合又は架橋することにより固定されて、光学異方性層中で液晶状態を示さなくなっていても構わない。
【0054】
ここで、前記配向状態とは、本発明において、液晶状態を構成する化合物(分子)に分
子形状に起因する固有軸、つまり棒状などの棒状様分子であれば、長軸方向、板状分子であれば、板の法線方向に前記固有軸を設定した場合に、注目した微少領域に含まれる液晶状態を構成する分子の固有軸の平均方向が、ほぼ揃っていること、即ち、液晶状態を構成する分子の配向状態をいう。
【0055】
更に、本発明では、この配向状態にあるとき、注目した微少領域の液晶性化合物の固有軸の平均方向と、光学補償素子の積層方向(光学異方性層と支持体との界面における法線方向)とのなす角を配向角と称し、固有軸の平均方向を前記界面に投影した成分を配向方向と称する。
【0056】
前記配向状態としては、該液晶性化合物の配向角が傾斜する状態を有しているもの、つまり配向角が光学補償層の厚み方向に一様に平行又は、一様に垂直状態にないことが好適に挙げられ、該配向角が光学異方性層の上面と下面との間で、厚み方向に連続的に変化するハイブリッド配向を有しているものがより好適に挙げられる。
前記ハイブリッド配向における配向角としては、配向膜側から空気界面側に向かって連続的に20°±20°〜65°±25°の範囲で変化するように調整されることが好ましい。
前記重合性液晶化合物の前記配向角及び配向方向により決定される前記配向状態としては、黒表示状態の液晶層と鏡面対象となるように前記配向角及び配向方法が調整されることが好ましい。
【0057】
ここで、前記光学異方性層における前記重合性液晶化合物の配向膜側近傍の配向角、空気界面側の配向角度及び平均配向角は、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、多方向からのレターデーションを測定し、測定されたレターデーションから屈折率楕円体モデルを想定し、該屈折率楕円体モデルから算出された値である。
また、前記レターデーションから配向角を算出する方法としては、Design Concepts of Discotic Negative Birefringence Compensation Films SID98 DIGESTに記載された手法で算出することも可能である。前記配向角を算出する場合における前記レターデーションの測定方向としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光学異方性層の法線方向のレターデーション(Re0)、該法線方向に対して−40°方向のレターデーション(Re−40)及び+40°方向のレターデーション(Re40)が挙げられる。
前記Re0、Re−40、Re40の測定は、それぞれ前記エリプソメーターを用いて、前記各測定方向に観察角度を変えて測定した値である。
【0058】
前記光学異方性層が備えるその他の構成としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、前記重合性液晶化合物を配向させるための配向膜が好適に挙げられる。前記配向膜上に前記重合性液晶化合物が塗布等により積層されることが好ましい。
前記配向膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ラビング処理された有機化合物(ポリマー)からなる配向膜、マイクログループを有する配向膜、ラングミュア・ブロジェット法(LB膜)により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等の有機化合物が累積された配向膜、無機化合物が斜方蒸着された配向膜、電場、磁場又は光照射等により配向機能が生じる配向膜などが挙げられ、前記ラビング処理された有機化合物からなる配向膜が好適に挙げられる。
前記ラビング処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記有機化合物からなる膜の表面を紙や布で一定方向に数回こする処理が挙げられる。
【0059】
前記有機化合物の種類としては、特に制限はなく、前記液晶性化合物の配向状態(特に配向角)に応じて決定することができ、例えば、前記液晶性化合物を水平に配向させるために配向膜の表面エネルギーを低下させない配向膜用ポリマーが挙げられる。
前記配向膜用ポリマーの具体例としては、ラビング処理の方向に対して直交する方向に前記液晶性化合物を配向する場合には、変性ポリビニルアルコール(特開2002−62427号公報参照)、アクリル酸系コポリマー(特開2002−98836号公報参照)ポリイミド、ポリアミック酸(特開2002−268068号公報参照)などが好適に挙げられる。
【0060】
前記配向膜は、前記重合性液晶化合物、前記支持体に対する密着性を向上させることを目的として、反応性基を有することが好ましい。前記反応性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記配向膜用ポリマーの繰り返し単位の側鎖に反応性基を導入したもの、前記配向膜用ポリマーに環状基の置換基を導入したものなどが挙げられる。
前記反応性基により前記重合性液晶化合物、前記支持体に対して化学結合を形成する配向膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開平9−152509号公報に記載の配向膜を用いることも可能である。
前記配向膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.01〜5μmが好ましく、0.05〜2μmがより好ましい。
【0061】
(光学異方性層の製造方法)
本発明の光学異方性層の製造方法は、前記本発明の重合性組成物を支持体の少なくとも一方の面上に塗布し、該重合性組成物を酸素濃度5%以下の環境下で重合させる工程を含んでなり、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記重合工程では、好ましい光学異方性層を得るため、重合反応時の酸素濃度は5%以下の環境下で行われ、3%以下がより好ましく、1%以下が特に好ましい。特にエチレン性不飽和重合性基を有する重合性液晶化合物を用いる場合に、酸素は重合反応を阻害するのみならず、光学異方性層に取り込まれ、経時劣化を促進するため、重合時の酸素濃度を低く保つことは重要である。
また、前記重合性組成物は、前記重合工程において加熱することにより、重合反応が促進され、好ましい特性を有する光学異方性層を形成することができる。前記加熱条件は、80℃以上であり、90〜170℃が好ましい。
【0062】
また、本発明の好ましい光学異方性層を得るために光重合開始剤を使用する場合においては、光照射手段の照射エネルギーとして、20〜3000mJ/cmが好ましく、200〜1000mJ/cmがより好ましい。3000mJ/cmより大きなエネルギーを照射する際は、照射エネルギーにより光学異方性層を劣化させる可能性があり、注意が必要である。
重合反応としては、重合性液晶化合物を含む重合性組成物を付加重合により連鎖重合させることが好ましい。
【0063】
なお、前記光学異方性層の製造方法としては、前記配向膜を用いて前記重合性液晶化合物を配向させてから、その配向状態のまま液晶性分子を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみをポリマーフィルムなどの支持体上に転写してもよい。このような作製方法によれば、配向膜による複屈折の影響を考慮する必要がなく、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償することが可能となる。
【0064】
前記支持体としては、後述する光学補償素子と同様なものを用いることができる。
前記光学異方性層塗布液の前記支持体(又は配向膜)上への塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、スピンコート法などの公知の方法が挙げられる。
【0065】
(光学補償素子)
本発明の光学補償素子は、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面上に光学異方性層を備えてなり、追加の光学異方性層、反射防止層、保護層、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記光学異方性層として本発明の前記光学異方性層を用いる。
【0066】
−支持体−
前記支持体としては、使用する光の波長に対して50%以上透過する程度に透明であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白板ガラス、青板ガラス、石英ガラス、サファイアガラス、有機高分子フィルムなどが挙げられる。
前記有機高分子フィルムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリアリレート系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン系、ポリエーテル系、ポリスルフィン系、ポリスルホン系、ポリエーテルスルホン系、セルロースアセテート、セルロースジアセテート等のセルロースエステル系、ポリメチルメタクリレート等のポリ(メタ)アクリル酸エステルなどの重合体群から選ばれる1種類、又は2種類以上の組合せなどが挙げられる。
【0067】
前記有機高分子フィルムの具体例としては、ポリカーボネート共重合体、ポリエステル共重合体、ポリエステルカーボネート共重合体、ポリアリレート共重合体が好適に挙げられ、ポリカーボネート共重合体がより好適に挙げられる。
前記ポリカーボネート共重合体としては、フルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体が好ましく、透明性、耐熱性、生産性の観点から、ビスフェノール類とホスゲンあるいは炭酸ジフェニルなどの炭酸エステル形成化合物と反応させて得られるポリカーボネート共重合体が特に好ましい。
前記ポリカーボネート共重合体が有するフルオレン骨格の含有量としては、1〜99モル%が好ましい。前記ポリカーボネート共重合体としては、国際公開第00/26705号パンフレットに記載の、繰り返し単位を用いることも可能である。
これらの中でも、面の平滑性の観点から前記各種無機材料よりなるガラスを好適に用いることができる。
前記支持体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.1μm以上が好ましく、厚みの上限としては、実質的に0.5〜1.5mmが好ましい。
【0068】
−追加の光学異方性層−
前記追加の光学異方性層は、負の一軸性屈折率楕円体の光学特性を有し、例えば、光の入射角による影響や、TN型液晶セルにおいてセル中央部の液晶によって受ける影響などを排除するために加えることができる。
【0069】
前記追加の光学異方性層の素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機材料や無機材料など様々な素材が挙げられる。
前記有機材料としては、例えば、プラスチックフィルムを延伸加工し、分子を配向させることによって複屈折を生じさせたものが知られている。この場合は支持体として用いる素材が複屈折層としての機能を有していてもよい。例えば、トリアセチルセルロースを延伸したフィルムを光学補償フィルムの支持体として用いものがよく知られている。
前記無機材料としては、例えば、前記支持体の法線方向を積層方向として、屈折率の異なる複数の無機材料が周期的に積層され、該積層方向における屈折率が周期的に変化する複数の層の周期構造多層膜からなり、前記屈折率変化の周期が可視光領域における光の波長より短い構造が好適に挙げられる。これらの中でも、前記周期構造多層膜が2種の無機材料による2つの層からなるものが特に好適に挙げられる。
前記追加の光学異方性層の構造としては、無機材料で形成され、負の一軸性屈折率楕円体の光学特性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記支持体の法線方向を積層方向として、屈折率の異なる複数の無機材料が周期的に積層され、該積層方向における屈折率が周期的に変化する複数の層の周期構造多層膜からなり、前記屈折率変化の周期が可視光領域における光の波長より短い構造が好適に挙げられ、これらの中でも、前記周期構造多層膜が2種の無機材料による2つの層からなるものが特に好適に挙げられる。
【0070】
このような追加の光学異方性層は、構造性複屈折とよばれる異方性が生じることにより、一軸性の傾斜していない負の屈折率楕円体の光学特性を有するものである。
前記周期構造多層膜における周期としては、可視光領域における光の波長よりも短いものであれば、特に制限はなく、該可視光領域の中から目的に応じて適宜選択することができ、ここで、前記可視光領域としては、特に明記するもの以外は、400〜700nmの波長領域をいう。したがって、周期構造の周期としては、400〜700nmより短い範囲で適宜選択されることが好ましい。
また、前記周期構造多層膜の可視光領域における屈折率としては、該多層膜が複数の層からなる場合には、該屈折率の最大値と最小値の差は0.5以上が好ましく、2種類の層からなる場合には、各層の屈折率差は0.5以上が好ましい。
ここで、前記屈折率としては、特に明記するもの以外は、波長550nmで測定された値である。
前記追加の光学異方性層の多層膜における層数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0071】
前記追加の光学異方性層を構成する前記周期構造多層膜の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、酸化物膜から適宜選択される複数の材料の組合せが好ましく、SiO層及びTiO層の組合せがより好ましい。
したがって、前記追加の光学異方性層は、前記周期構造多層膜の材料、膜厚、層数、前記屈折率変化の周期等を適宜選択することにより、前記レターデーションを高精度かつ容易に調製することが可能となる。
【0072】
これら追加の光学異方性層のレターデーションとしては、下記数式1で表されるレターデーションRthは、20〜500nmが好ましく、20〜400nmがより好ましい。
【0073】
<数式1>
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
ただし、前記数式1において、nx、ny及びnzは、前記支持体の法線方向をZ軸とした時に、追加の光学異方性層中におけるお互いに直交するX、Y、Z軸方向の屈折率をそれぞれ表す。また、dは、追加の光学異方性層の厚みを表す。
【0074】
前記追加の光学異方性層の多層膜における層数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記追加の光学異方性層の厚みとしては、前記レターデーションを満たすものが好ましく、具体的には、50〜5,000nmが好ましく、100〜5,000nmがより好ましく、100〜3,000nmが特に好ましい。
前記追加の光学異方性層の機能は、支持体自体が有していてもよい。支持体に延伸したトリアセチルセルロースのような材料を用いた場合であって、前記レターデーションのみで機能を果たす場合は、前記追加の光学異方性層を設けなくともよい場合がある。他方、支持体にガラスのような光学的に等方性のある材料を用いた場合は、前記追加の光学異方性層を好適に用いることができる。この場合、前記追加の光学異方性層以外の光学異方性層の場合の厚みは、保護フィルムや支持体としての機能を有す場合もあるので、それら機能を考慮してそれぞれ適宜定めることができる。
また、前述のような屈折率の異なる層を交互に積層した層は、各層構成を光学膜厚の観点で適宜選択することにより、反射防止層としての機能を付与することも可能である。この反射防止層の場合は、屈折率の異なる層を構成する素材として、光学膜厚の設計の条件を満たす限りにおいて無機材料だけでなく、有機材料や有機材料に無機材料を加えた材料を使うことができる。
【0075】
−保護層−
前記保護層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、同一材料の単層又は積層でもよく、2以上の異なる材料の積層でもよい。
前記保護層の材料としては、機械的強度、密封性(ガスバリア性)があり、透明性に優れ、80%以上の光透過率を示して均一な光学特性を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機材料、有機材料などが挙げられる。これらの中でも、機械的強度があり耐久性に優れる無機材料が好ましい。
前記無機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、サファイアガラス、アルミナ、シリカなどの素材を好適に用いることができる。
これらの中でも、酸素ガスなどの透過性がほとんどなく、積層の容易なアルミナが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記有機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルアルコール、塩化ビニルのようなプラスチックからなるフィルムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0076】
前記保護層の厚みとしては、目的に応じて適宜選択することができ、上記機能の観点から0.05μm以上が好ましく、前記厚みの上限としては、組込みのハンドリング性や機械的強度の観点から、0.4μmが好ましく、0.1〜0.2μmがより好ましい。前記厚みが、0.05μm未満であると、機械的強度に欠け密封性を損なうおそれがあり、耐久性が乏しくなることがあり、0.4μmを超えると光学特性が低下するおそれがあり、コンラストの劣化を招くことがある。
前記保護層は、透過ガスによる光学異方性層の劣化を抑制することができるため、位相差板の少なくとも一方の面に配置することが好ましく、両面に設けることがより好ましい。この時、支持体に前述のガラス等の素材を用いた場合は、該支持体が保護層としての機能を兼ねることができるため、他方の面のみに設けた場合でも、両面からのガス透過を抑制することができる。
前記保護層の、大きさとしては、積層された前記光学異方性層の全体を覆うものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記位相差板と同じ大きさか、それよりも大きいことが好ましい。
【0077】
−反射防止層−
前記反射防止層としては、反射率を低減し、透過率を増加させるものであれば、材料、構造、厚みなどについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のARフィルム(Anti Reflection Coat Film)などが用いられる。
前記反射防止層の材料としては、無機材料が好ましく、該無機材料としては、上記保護層と同様なものを用いることができる。
前記反射防止層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1〜2.0μmが好ましい。
【0078】
<光学補償素子の構造>
前記光学補償素子の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下に示す第1から第8の構造の光学補償素子が好適に挙げられる。
【0079】
−第1の構造の光学補償素子−
図1は、第1の構造に係る光学補償素子の断面図である。
第1の構造に係る光学補償素子は、前記支持体の一方の面上に、前記構造複屈折性層からなる第1の光学異方性層を備え、他方の面上に本発明の光学異方性層からなり配向方向が異なる2つの前記第2の光学異方性層を備えてなる。即ち、図1に示すように、第1の構造に係る光学補償素子10は、支持体1の一方の面上に、配向膜4A、第2の光学異方性層3A、配向膜4B、第2の光学異方性層3B、反射防止層5Bが、該反射防止層5Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体1の他方の面上に第1の光学異方性層2、反射防止層5Aが、該反射防止層5Aが最外表面に配置されるように積層されたものである。
第1の光学異方性層2は、TiO層2A及びSiO層2Bの周期構造積層体であり、各層の厚みはそれぞれ約15nmである。第1の光学異方性層2は、このような周期構造積層体とすることにより反射防止機能を兼ね備えることも可能である。
また、配向膜4Aと配向膜4Bのラビング処理の方向はTNモードの液晶素子の構造から90°を中心に70°から110°までの範囲内の任意の角度に設定することができ、80°から100°の範囲内と設定することが好ましい。(以降、ラビング処理の方向を上記の範囲で調整する場合を略90°と称する)この様な配向膜4A及び4Bを備えることにより、第2の光学異方性層3A及び3Bにおける前記液晶性化合物の配向方向を現実のコントラスト性能を向上させるために最適な配向方向へ配向させることが可能となる。
また、第2の光学異方性層3A及び3Bの膜厚は黒状態のTNモード液晶素子の液晶の位相差の視野角依存性を補償する原理から、ほぼ同程度の膜厚に設定するが、コントラスト性能を向上させるために液晶素子の構造や配向状態を考慮して、各層の厚みを20%程度まで変化させて最適化することもできる。更に、前述の液晶素子の角度依存性補償の観点から第2の光学異方性層3A及び3Bのそれぞれの配向角度及び配向方向も同様に液晶素子の構造や配向状態を考慮して最適化することが好ましい。
【0080】
−第2の構造の光学補償素子−
図2は、第2の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第2の構造に係る光学補償素子は、前記支持体の少なくとも一方の面上に、前記第1の光学異方性層及び前記第2の異方性層をこの順に備えてなる。
即ち、図2に示すように、第2の構造に係る光学補償素子20は、支持体21の一方の面上に、第1の光学異方性層22、配向膜24、第2の光学異方性層23、反射防止層25Bがこの順に該反射防止層25Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体21の他方の面上に反射防止層25Aを積層してなるものである。
第1の光学異方性層22の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、前記第2の構造に係る光学補償素子20を、2枚積層して用いることも可能である。この場合には、それぞれの光学補償素子における配向膜のラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。前記第2の構造に係る光学補償素子20に示すように、支持体の一方の面上に各層を配置する態様は、各層を構成する素材、組合せにもよるが、一般的にハンドリングがよく、製造も容易となる。
【0081】
−第3の構造の光学補償素子−
図3は、第3の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第3の構造に係る光学補償素子は、配向方向が異なる2つの前記第2の異方性層が前記支持体の一方の面上に設けられてなる。
即ち、図3に示すように、第3の構造に係る光学補償素子30は、支持体31の一方の面上に、第1の光学異方性層32、配向膜34A、第2の光学異方性層33A、配向膜34B、第2の光学異方性層33B、反射防止層35Bが、この順に該反射防止層35Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体31の他方の面上に、反射防止層35Aを積層してなるものである。
第1の光学異方性層32の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、配向膜34Aと配向膜34Bのラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。このような前記配向膜34A及び前記配向膜34Bを備えることにより前記第2光学異方性層33A及び前記第2光学異方性層33Bにおける前記重合性液晶化合物に含まれる前記液晶性化合物の配向方向を所望の角度だけ異なる方向に配向させることが可能となる。
【0082】
−第4の構造の光学補償素子−
図4は、第4の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第4の構造に係る光学補償素子は、配向方向が異なる2つの前記第2の異方性層が前記支持体を介して設けられてなる。
即ち、図4に示すように、第4の構造に係る光学補償素子40は、支持体41の一方の面上に、第1の光学異方性層42、配向膜44A、第2の光学異方性層43A、反射防止層45Bがこの順に該反射防止層45Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体41の他方の面上に配向膜44B、第2の光学異方性層43B、反射防止層45Aがこの順に配置されるように積層されてなるものである。
第1の光学異方性層42の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、配向膜44Aと配向膜44Bのラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。このような前記配向膜44A及び前記配向膜44Bを備えることにより前記第2光学異方性層43A及び前記第2光学異方性層43Bにおける前記重合性液晶化合物に含まれる前記液晶性化合物の配向方向を所望の角度だけ異なる方向に配向させることが可能となる。
【0083】
−第5の構造の光学補償素子−
図5は、第5の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第5の構造に係る光学補償素子は、前記支持体の少なくとも一方の面上に、前記第1の光学異方性層及び前記第2の異方性層を備えてなる。
即ち、図5に示すように、第5の構造に係る光学補償素子50は、支持体51の一方の面上に、配向膜54、第2の光学異方性層53、第1の光学異方性層52、反射防止層55Bがこの順に該反射防止層55Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体51の他方の面上に反射防止層55Aが積層されてなるものである。
第1の光学異方性層52の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、前記第5の構造に係る光学補償素子50を、2枚積層して用いることも可能である。この場合には、それぞれの光学補償素子における配向膜のラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。
【0084】
−第6の構造の光学補償素子−
図6は、第6の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第6の構造に係る光学補償素子は、配向方向が異なる2つの前記第2の異方性層を有してなる。即ち、図6に示すように、第6の構造に係る光学補償素子60は、支持体61の一方の面上に、配向膜64A、第2の光学異方性層63A、配向膜64B、第2の光学異方性層63B、第1の光学異方性層62、反射防止層65Bがこの順に該反射防止層65Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体61の他方の面上に反射防止層65Aが積層されてなるものである。
第1の光学異方性層62の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、配向膜64Aと配向膜64Bのラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。このような前記配向膜64A及び前記配向膜64Bを備えることにより前記第2光学異方性層63A及び前記第2光学異方性層63Bにおける前記重合性液晶化合物に含まれる前記液晶性化合物の配向方向を所望の角度だけ異なる方向に配向させることが可能となる。
【0085】
−第7の構造の光学補償素子−
図7は、第7の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第7の構造に係る光学補償素子は、配向方向が異なる2つの前記第2の異方性層が前記支持体を介して設けられてなる。
即ち、図7に示すように、第7の構造に係る光学補償素子70は、支持体71の一方の面上に、配向膜74A、第2の光学異方性層73A、第1の光学異方性層72、反射防止層75Bがこの順に該反射防止層75Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体71の他方の面上に配向膜74B、第2の光学異方性層73B、第1の光学異方性層72、反射防止層75Aがこの順に該反射防止層75Aが最外表面に配置されるように積層されてなるものである。
第1の光学異方性層72の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。また、第1の光学異方性層72は少なくとも一層備えていればよく、いずれか一方の第1の光学異方性層72を省略することが可能である。
また、配向膜74Aと配向膜74Bのラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。このような前記配向膜74A及び前記配向膜74Bを備えることにより前記第2光学異方性層73A及び前記第2光学異方性層73Bにおける前記重合性液晶化合物に含まれる前記液晶性化合物の配向方向を所望の角度だけ異なる方向に配向させることが可能となる。
【0086】
−第8の構造の光学補償素子−
図8は、第8の構造に係る光学補償素子の一例を示す断面図である。
第8の構造に係る光学補償素子は、前記支持体の一方の面上に前記第1の光学異方性層を備え、他方の面上に前記第2の光学異方性層を備えてなる。
即ち、図8に示すように、第8の構造に係る光学補償素子80は、支持体81の一方の面上に配向膜84、第2の光学異方性層83、反射防止層85Bがこの順に該反射防止層85Bが最外表面に配置されるように積層され、支持体81の他方の面上に、第1の光学異方性層82、反射防止層85Aがこの順に該反射防止層85Aが最外表面に配置されるように積層されてなるものである。
第1の光学異方性層82の構造としては、前記第1の構造に係る光学補償素子10における第1の光学異方性層2と同様の構造とすることができる。
また、前記第8の構造に係る光学補償素子80を、2枚積層して用いることも可能である。この場合には、それぞれの光学補償素子における配向膜のラビング処理の方向が略90°の所望の角度異なるように設定することが好ましい。
【0087】
前記光学補償素子にあっては、第1の光学異方性層2、22、32、42、52、62、72、82における光学特性が無機材料よりなる周期構造積層体による周期構造ピッチによって決められるために、高分子フィルムを一軸伸延して所定の光学特性を得る場合に生じる残留応力による高分子フィルム面内における屈折率のバラツキやヘイズ値の低下等の光学的不均一性の問題が防止でき、前記第1の光学異方性層面内における光学的均一性を高くすることが可能である。したがって、前記光学補償素子は、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償することが可能となる。
【0088】
また、第1の光学異方性層2、22、32、42、52、62、72、82が、10数nmの範囲で面内の厚みの制御が可能であり、高い平滑性を実現でき、前記第1の光学異方性層面内における光学的均一性を高くすることが可能である。したがって、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償して、光漏れを低減して、スジ状のむらが顕在化することが防止できる。
更に、第1の光学異方性層2、22、32、42、52、62、72、82は、高温・高多湿環境で長期にわたり使用されても、膨張又は収縮が生じることがない。
以上の光学補償素子全体として、長期にわたり光学特性の変化を最小とすることが可能となり耐久性が著しく向上する。
【0089】
特に、前記第1〜第3の構造の光学補償素子にあっては、支持体1、21、31上に、10数nmの範囲で面内の厚み制御が可能な第1の光学異方性層2、22、32を備えてなる。このため、第1の光学異方性層2、22、32は、高い精度で面内の厚みむらを防止することが可能であり、高平滑な表面を有する第1の光学異方性層を得ることが可能となる。このような高平滑な表面を有する第1の光学異方性層2、22、32上に、第2の光学異方性層3、23、33が積層されるので、該第2の光学異方性層3、23、33の面内における配向欠陥を防止することが可能となる。このため、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償し、幅広い視野角において光漏れを防止する光学補償素子を実現でき、幅広い視野角が要求される大画面液晶モニターや液晶プロジェクタ等に前記光学補償素子を用いることにより高画質、高コントラストな液晶表示装置及び液晶プロジェクタが実現することが可能となる。また、長期間の使用に対しても、退色や色ずれなどの経年変化を低減することができ、耐久性を向上することが可能となる。
【0090】
前記の第1〜第8の構造において、第1の光学異方性層2、22、32、42、52、62、72、82は省略されてもよい。また前記の第1〜第8の構造において、第2の光学異方性層上に保護層を設置した構造も、好ましい例として挙げることが出来る。
【0091】
(液晶表示装置)
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一対の電極及び該一対の電極間に封入される液晶性化合物を有する液晶素子と、該液晶素子の両面及び片面のいずれかに配置される光学補償素子と、前記液晶素子及び光学補償素子に対向配置される偏光素子とを備え、更に、必要に応じてその他の構成を備えてなり、前記光学補償素子として前記本発明の光学補償素子を用いてなる。
前記液晶素子の表示モードとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、IPS(In−Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensatory Bend)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モードなどが挙げられる。これらの中でも、高コントラスト比であることなどから、TNモードが好適に挙げられる。
【0092】
(光学補償素子の製造方法)
前記光学補償素子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第1の光学異方性層形成工程と、配向膜形成工程と、第2の光学異方性層形成工程と、熱処理工程と、第2の光学異方性層重合硬化工程と、反射防止層形成工程と、その他の層の形成工程とを含む製造方法が挙げられる。
【0093】
−第1の光学異方性層形成工程−
前記第1の光学異方性層形成工程としては、光学特性を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記支持体上に該支持体の法線方向を積層方向として、屈折率が互いに異なる複数の層を規則的な順序で積層し、繰り返し構造を有してなる(繰り返し単位が繰り返されてなる)周期構造積層体を形成する工程が好適に挙げられる。
【0094】
前記周期構造積層体の材料としては、無機材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、屈折率の高い材料若しくは低い材料を組み合わせて用いることが好ましい。
前記屈折率の高い材料としては、TiO、ZrOなどが好ましく、前記屈折率の低い材料としては、SiO、MgFなどが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
具体的には、可視光領域における屈折率の最大値と最小値との屈折率差が0.5以上となる材料の組合せから選択されることが好ましく、酸化物から適宜選択される複数の材料の組合せがより好ましく、SiO(屈折率n=1.4870〜1.5442)及びTiO(屈折率n=2.583〜2.741)の組合せが特に好ましい。
【0095】
繰り返し構造を構成する層数としては、屈折率が互いに異なる複数の層であれば、特に制限はないが、2種の無機材料による2以上の層からなるように形成することが好ましく、例えば、前記支持体上に減圧下でスパッタ装置を用いて、SiOとTiOを交互に蒸着して、数十層からなる周期構造積層体を形成することがより好ましい。
前記繰り返し単位の光学厚み、即ち、前記周期構造積層体中の繰り返し構造の積層方向における厚みは、可視光領域における光の波長より薄くなるように形成することが好ましく、例えば、可視光領域における光の波長をλとした場合に、λ/100〜λ/5が好ましく、λ/50〜λ/5がより好ましく、λ/30〜λ/10が特に好ましい。各層は薄い方がよいが、必要な合計厚みを得るのに積層回数が増えてくるので、各層の積層回数の決定に際しは、前記第1の光学異方性層の所望とする光学特性、層の相互干渉による着色の問題などを考慮して、各層の材料、屈折率、厚み比、合計厚みなどから各層の厚みが最適になるように形成することが好ましい。
前記第1の光学異方性層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50〜5,000nmになるように形成することが好ましい。
【0096】
−配向膜形成工程−
前記一の配向膜形成工程は、前記第2の光学異方性層内の前記液晶性化合物の配列方向を定める機能を有する膜を前記第1の光学異方性層上に形成する工程である。
前記配向膜の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ラビング処理された有機化合物(ポリマー)からなる配向膜、マイクログループを有する配向膜、ラングミュア・ブロジェット法(LB膜)により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等の有機化合物が累積された配向膜、無機化合物が斜方蒸着された配向膜、電場、磁場又は光照射等により配向機能が生じる配向膜などが挙げられ、前記ラビング処理された有機化合物からなる配向膜が好適に挙げられる。
前記ラビング処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記有機化合物からなる膜の表面を紙や布で一定方向に数回こする処理が挙げられる。
【0097】
前記有機化合物の種類としては、特に制限はなく、前記液晶性化合物の配向状態(特に配向角)に応じて決定することができ、例えば、前記液晶性化合物を水平に配向させるために配向膜の表面エネルギーを低下させない効果のある配向膜用ポリマーが挙げられる。
前記配向膜用ポリマーの具体例としては、ラビング処理の方向に対して直交する方向に前記液晶性化合物を配向する場合には、変性ポリビニルアルコール、アクリル酸系コポリマー、ポリイミド、ポリアミック酸などが挙げられ、配向性に優れたポリイミドがより好ましい。
前記配向膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.01〜5μmが好ましく、0.02〜2μmがより好ましい。
【0098】
−第2の光学異方性層形成工程−
前記一の第2の光学異方性層形成工程は、前記配向膜上に少なくとも重合性液晶化合物を用いた光学異方性層を形成する工程である。
【0099】
前記重合性液晶化合物の溶液を前記配向膜上に塗工し、塗工層を形成する。該塗工の方法としては、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、マイクログラビア法やダイコート法などの塗布方式により形成することができる。ウェット塗布量を最小化することで乾燥ムラをなくす観点でマイクログラビア法及びグラビア法が好ましく、幅方向の厚みの均一性及び塗布経時での長手方向の厚みの均一性の観点で、順転グラビア法がより好ましい。
前記重合性液晶化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、配向状態を固定可能とした重合性液晶化合物を用いることが好ましく、棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、バナナ状液晶性化合物などの重合性液晶化合物がより好ましく、円盤状の重合性液晶化合物が特に好ましい。
また、前記重合性組成物には、二官能又は三官能の架橋剤を含有し、必要に応じて適宜選択した、その他の成分を含有することが可能である。前記二官能又は三官能の架橋剤は、残存するモノマーが酸化防止剤として作用して光や熱に起因する酸化反応を抑制することができる。
その他の成分として、前記重合性組成物の重合反応を開始する重合開始剤、前記重合性組成物の塗布液を調製するための溶剤などが挙げられる。
【0100】
−熱処理工程−
前記熱処理工程は、第2の光学異方性層を加熱して配向を均一にし、熟成させ、それを維持する工程である。
前記塗工層を60〜120℃で加熱して溶媒を揮発し、乾燥させる。溶媒を乾燥させた後に、重合性化合物の配向を熟成させるために加熱温度を80〜180℃の範囲若しくは液晶がND層を示すまで制御し、硬化反応が充分に行われるエネルギー量の紫外線を照射して前記重合性液晶化合物を重合させて、前記重合性液晶化合物の配向を固定し、光学異方性層を得る。
【0101】
−第2の光学異方性層重合硬化工程−
第2の光学異方性層重合硬化工程は、前記遷移温度を維持しつつ第2の光学異方性層を重合硬化させる工程である。
配向が熟成された第2の光学異方性層の重合硬化工程としては、該液晶層の配向を固定化できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光重合用の活性線を照射することにより硬化反応を行うもが挙げられる。光重合用の活性線としては、電子線、紫外線、可視光線、赤外線(熱線)等を必要に応じて適宜選択して用いることができ、一般的には、紫外線が好ましい。紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)及びショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)を挙げることができる。
【0102】
エチレン性不飽和基の重合反応のためのラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビス化合物、パーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、レドックス触媒など、例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、tert−ブチルパーオクトエート、ベンゾイルパーオキサイド、イソプロピルパーカーボネート、2、4−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーキサイド、ジクミルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、2、2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)ハイドロクロライド或いはベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンゾイン類、チオキサントン類等を挙げることができる。これらの詳細については「紫外線硬化システム」総合技術センター、63頁〜147頁、1989年等に記載されている。
【0103】
また、エポキシ基を有する化合物の重合には、紫外線活性化カチオン触媒として、例えば、アリルジアゾニウム塩(ヘキサフルオロフォスフェート、テトラフルオロボラート等)、ジアリルヨードニウム塩、VIa族アリロニウム塩(PF、AsF、SbFのようなアニオンをもつアリルスルホニウム塩等)が一般的に用いられる。
また、ラジカル反応を用いて硬化反応を行う場合、空気中の酸素の存在による重合反応の遅れをさけるために、窒素雰囲気下で上記活性線を照射することが、反応時間の短縮化と少ない光量で硬化できる点で好ましい。
【0104】
―反射防止層形成工程―
反射防止層形成工程は、硬化した第2の光学異方性層上に反射防止層を形成する工程である。例えば、無機材料で形成する場合は、蒸着方法により、有機材料の場合は、塗布方法により第2の光学異方性層上に形成する方法が挙げられる。
【0105】
前記蒸着の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、試料を気体原料の雰囲気内におき、化学反応によって、試料表面に層を形成する前記CVDや蒸発やスパッタによって、粒子になった原料を試料に付着させて形成する前記PVDなどが挙げられる。
これらのなかでも、スパッタ装置を用い、前記反射防止層の材料である金属で形成されたスパッタリングターゲットを用いて減圧下でスパッタリングを行うことにより、物理的に作製するPVDがより好ましい。
【0106】
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、マイクログラビア法やダイコート法などの塗布方式により形成することができる。ウェット塗布量を最小化することで乾燥ムラをなくす観点でマイクログラビア法及びグラビア法が好ましく、幅方向の厚みの均一性及び塗布経時での長手方向の厚みの均一性の観点で、順転グラビア法がより好ましい。
【0107】
−その他の層の形成工程−
その他の層の形成工程としては、前記第1の光学異方性層形成工程、配向膜形成工程、第2の光学異方性層形成工程、熱処理工程、第2の光学異方性層重合硬化工程までの各工程をこの順に少なくとも1回に繰り返し、先に形成した前記第2の光学異方性層と配向方向が異なる第2の光学異方性層を形成する第2の光学異方性層形成工程が挙げられる。
前記反射防止層形成工程の前又は後に、適宜選択によりその他の層を形成することができ、例えば、保護層、防眩層、防汚層、帯電防止層などの形成工程が挙げられる。
【0108】
−−保護層形成工程−−
前記保護層形成工程は、保護層を形成する工程であり、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第2の光学異方性層重合硬化工程により前記第2の光学異方性層が重合硬化し、液晶層の配向が固定化された後に、前記第2の光学異方性層の上に積層する工程が好ましい。前記保護層は、有機材料からなる前記第2の光学異方性層を酸化反応から遮断し耐久性を向上させる層であり、前記第2の光学異方性層上に積層するのが好適である。
【0109】
前記保護層の積層方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有機材料の場合は、保護層形成用溶液を調製し、前記第2の光学異方性層上に塗布することにより積層する方法が好適に挙げられる。
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、例えば、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、スピンコート法などが挙げられる。
無機材料の場合は、材料を蒸着することにより積層する蒸着方法が好適に挙げられる。
前記蒸着方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、試料を気体原料の雰囲気内におき、化学反応によって、試料表面に薄膜を形成する化学気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)や蒸発やスパッタによって、粒子になった原料を試料に付着させて形成する物理気相成長法(PVD:Physical Vapor Deposition)などが挙げられる。
これらのなかでも、スパッタ装置を用い、前記保護層の材料である金属で形成されたスパッタリングターゲットを用いて減圧下でスパッタリングを行うことにより、物理的に作製するPVDがより好ましい。
【0110】
(液晶表示装置)
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一対の電極及び該電極間に封入される液晶分子を有する液晶素子と、該液晶素子の両面又は片面に配される光学異方性層と、前記液晶素子及び光学異方性層に対向配置される偏光素子とを備え、更に、必要に応じてその他の構成を備えてなり、前記光学異方性層として前記本発明の光学異方性層を用いてなる。
【0111】
前記液晶素子の表示モードとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、IPS(In−Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensatory Bend)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モードなどが挙げられる。これらの中でも、高コントラスト比であることなどから、TNモードが好適に挙げられる。
【0112】
図9〜12は、本発明の液晶表示装置の概略構成図である。
これらの図において理解を促すため、各図に示す液晶表示装置の概略構成においては、図面の下側から光源からの光が入射され、図面の上側に進んで出射される形態を示し、偏向板や第2光学異方性層の2つ構成要素を含むものについては、図面の上下方向になぞらえて、以下、図面の上方向を「上側」、図面の下方向を「下側」と表記する。
図9に示すように、液晶表示装置100は、吸収軸102及び115が概略直交しクロスニコルで対向配置される一対の上側偏光素子101(検光子)及び下側偏光素子116(偏光子)と、上側及び下側偏光素子101、116の間に配置される位相差板108と、液晶素子114(液晶セル)とを備えてなる。
なお、上側及び下側偏光素子101、116に代えて、グラン−トムソンプリズムなどの偏光ビームスプリッタを偏光素子として、液晶素子114に対向配置して用いることも可能である。
【0113】
液晶素子114は、ガラス基板よりなる上側基板109と下側基板113とが対向配置され、これらの上側基板109及び下側基板113の間には、例えば、ネマチック液晶111が封入されている。上側基板109及び下側基板113の対向面には、不図示の画素電極、回路素子(薄膜トランジスタ)等が形成されている。上側基板109及び下側基板113のネマチック液晶111が接する対向面には不図示の上側及び下側配向膜が形成されている。該配向膜のネマチック液晶111が接する面上は、液晶分子の配列方向を揃えるために、ラビング処理が施されている。該ラビング処理を施すことにより刻まれる溝の方向(ラビング方向)としては、例えば、TNモードの液晶表示装置の場合では、上側及び下側配向膜におけるラビング方向110及び112が概略直交している。
【0114】
図10は、液晶素子114に電圧が印加されていない通常状態時の液晶分子の配列状態を表している。上側基板109及び下側基板113側のネマチック液晶111は、前記不図示の配向膜に施されたラビング処理の作用によりラビング方向110及び112と略同一の方向に配列されている。そして、ラビング方向110及び112はお互いに直交しているので、ネマチック液晶111の分子は、上側基板109から下側基板113に向かうに従い、液晶分子の長軸が90°ねじれた状態となるように配列される。
【0115】
前記偏光素子としては、該偏光素子を平行ニコル配置したときの光の透過率を100%とした場合に、該偏光素子をクロスニコル配置したときの光の透過率は0.001%以下が好ましい。
上側偏光素子101(検光子)及び下側偏光素子116(偏光子)は、少なくとも偏光膜を有してなり、更に、必要に応じてその他の構成を有してなる。
【0116】
前記偏光膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルアルコール、部分ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体部分ケン化物等の親水性ポリマーなどからなるフィルムに、ヨウ素、アゾ系、アントラキノン系、テトラジン系等の二色性染料などの二色性物質を吸着させて、延伸配向処理したものなどが挙げられる。
前記伸延配向処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記偏光膜の吸収軸が長手方向に対して実質的に直交する、幅方向一軸延伸型テンター延伸機が好適に挙げられる。このような幅方向一軸延伸型テンター延伸機は、貼り合せ時に異物が入りにくいというという利点を有する。
前記伸延配向処理としては、特開2002−131548号公報に記載の延伸方法を用いることも可能である。
【0117】
前記その他の構成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記偏光膜の片面又は両面に有する保護層、反射防止層、防眩処理層などが挙げられる。
上側及び下側偏光素子101、116の構造としては、前記偏光膜の少なくとも一方の面に前記保護層を有した偏光板、液晶素子114を支持体として該光学補償素子の一方の面に一体的に前記偏光膜を有するものなどが好適に挙げられる。
前記保護層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。
前記保護層としては、具体的には、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)などのポリオレフィン類が好適に挙げられる。
また、特開平8−110402号公報、特開平11−293116号公報に記載されている非複屈折性光学樹脂材料も用いることが可能である。
前記保護層の配向軸(遅相軸)方向としては、特に制限はないが、作業操作上の簡便性から、前記保護層の配向軸が長手方向に平行であることが好ましい。また、前記保護層の遅相軸(配向軸)と偏光膜の吸収軸(延伸軸)の角度も特に限定的でなく、偏光板の目的に応じて適宜設定できる。なお、前記幅方向一軸延伸型テンター延伸機を用いて前記偏光膜を作製した場合には、前記保護層の遅相軸(配向軸)と前記偏光膜の吸収軸(延伸軸)方向とは実質的に直交することになる。
前記保護層のレターデーションとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、測定波長632.8nmにおいて10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましい。
なお、前記セルロースアセテートを用いる場合には、環境の温湿度によるレターデーション変化を小さくおさえる目的から、レターデーションは3nm未満が好ましく、2nm以下がより好ましい。
【0118】
前記偏光板の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ロール形態で供給される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。
また、前記偏光膜、前記偏光板は、光学軸のズレ防止、ゴミなどの異物侵入防止などの点から前記光学補償素子に固着処理されていることが好ましい。
前記反射防止層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素系ポリマーのコート層、多層金属蒸着層等の光干渉性の層、などが挙げられる。
上側及び下側偏光素子101、116の光学的性質、耐久性(短期、長期での保存性)としては、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)と同等かそれ以上の性能を有することが好ましい。
【0119】
光学補償素子108は、前記本発明の光学補償素子を用いてなる。
前記光学補償素子としては、液晶表示装置100に組み込んだ状態における液晶表示装置100の白表示透過率をVw、黒表示透過率をVbとしたときに、該液晶表示装置100の正面における前記白表示透過率Vwと黒表示透過率Vbとの比、即ち、コントラスト比Vw:Vbは100:1以上が好ましく、200:1以上がより好ましく、300:1以上が更に好ましい。
また、液晶表示装置100の表示面における法線方向から60°傾斜した全方位角方向において、黒表示透過率の最大値がVwに対して10%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。このような光学補償素子を用いることにより、高コントラストで階調反転の生じない広い視野角の液晶表示装置を実現できる。
また、残留捩れ成分が大きい液晶素子を正確に補償するためには、クロスニコルに配置した一対の偏光素子の間に前記光学補償素子を配置し、該光学補償素子の法線方向を回転軸として該光学補償素子を回転させたときに前記液晶表示装置が消光する方位がなく、全方位にあたり、光の透過率は0.01%以上が好ましい。
【0120】
光学補償素子108は、上側偏光素子101と液晶素子114との間に配置され、第1の光学異方性層107、上側第2光学異方性層103、下側第2光学異方性層105を含んでなる。
光学補償素子108を構成する各光学異方性層はそれぞれ、上側第2光学異方性層103における配向膜のラビング方向104と、液晶素子114の上側基板109における上側配向膜のラビング方向110とのなす角が180°となるように配置され、下側第2光学異方性層105における配向膜のラビング方向106と、液晶素子114の下側基板132における下側配向膜のラビング方向112とのなす角が、180°となるように配置される。
なお、第2光学異方性層と、液晶素子の基板における配向膜のラビング方向との関係は置換してもよく、下側第2光学異方性層105における配向膜のラビング方向106と、液晶素子114の上側基板109における上側配向膜のラビング方向110とのなす角が180°となるように配置され、上側第2光学異方性層103における配向膜のラビング方向104と、液晶素子114の下側基板113における下側配向膜のラビング方向112とのなす角が180°となるように配置されてもよい。
また、第1の光学異方性層107は液晶素子114側となるように備えられることが好ましい。
【0121】
図11は、TNモードの液晶表示装置において、黒表示状態、即ち、液晶素子114に電圧が印加された状態の液晶分子の配列状態を表している。液晶素子114に電圧が印加されると、液晶分子が立ち上がった状態、即ち、液晶分子の長軸が光の入射面に対して垂直となるように液晶分子の配列状態が変化する。ここで理想的には、電圧を印加した時の液晶素子114内の全ての液晶分子が、光の入射面に対して平行となることが望ましいが、実際には、図11に示すように、液晶素子114内の液晶分子は、上側基板109及び下側基板113から液晶素子114の中心領域に向かうに従い、徐々に液晶分子の長軸が立ち上がった状態となる。したがって、上側基板109及び下側基板113側界面近傍の液晶分子は電圧印加時においても、その液晶分子の長軸が光りの入射面に対して平行ではなく、傾斜した配列状態となっている。このように、光の入射面に対して傾斜した液晶分子が存在することが、視野角によっては、黒表示状態とならずに光漏れを起こす原因となる。
【0122】
更に、TNモードの液晶表示装置に用いられるネマチック液晶は、一般に棒状液晶であり、光学的に正の一軸性を示す。このため、液晶素子114の中心領域に存在し、完全に立ち上がった状態の液晶分子によっても、斜め方向から液晶表示装置100を見た場合には、複屈折が発現され、視野角によっては、黒表示状態とならずに光漏れを起こす原因となる。
したがって、黒表示状態における上側基板109及び下側基板113側界面近傍の液晶素子114内の液晶の配向状態に対しては、第2の光学異方性層103及び105に含まれる液晶分子の配向状態を鏡面対称として、上側基板109及び下側基板113側界面領域における前記複屈折の発現を光学的に補償するとともに、液晶素子114の中心領域における液晶による複屈折に対しては、一軸性の傾斜していない負の屈折率楕円体の光学特性を有する第1の光学異方性層107により光学的に補償して配置されることにより、全体として黒表示状態の液晶表示素子114を三次元的に光学補償して、幅広い視野角において光漏れを防止することが可能となる。
【0123】
また、光学補償素子108は、図11に示すように液晶素子114の下面に備えることもでき、更には図12に示すように液晶素子114の上下面に108a、108bとして備えることも可能である。なお、液晶素子の上下面に配置する場合、第1の光学異方性層107a又は107bのいずれかを省略することも可能であり、それぞれに第1の光学異方性層を設ける場合は107a、107bの合計のレターデーション値で調整される。
また、光学補償素子108としては、該光学補償素子108に備えられる不図示の前記支持体が液晶素子114の上側基板109と下側基板113であることも可能である。この場合には、図12に示す第1の光学異方性層107a又は107bが上側基板109と下側基板113に直接形成される。
【0124】
(液晶プロジェクタ)
本発明の液晶プロジェクタは、光源からの照明光を液晶表示装置に照射し、液晶表示装置によって光変調された光を、投影光学系によりスクリーン上に結像させて画像を表示する液晶プロジェクタにおいて、前記液晶表示装置が前記本発明の液晶表示装置を用いてなる。
前記液晶プロジェクタとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スクリーン投影型のフロントプロジェクタ、リアプロジェクションテレビなどが挙げられる。また、前記液晶プロジェクタに用いられる液晶表示装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置などが好適に挙げられる。
【0125】
図13はリア方式の液晶プロジェクタの一例を示す外観図である。
図13に示すように液晶プロジェクタ200は、筐体202の前面に拡散透過型のスクリーン203が設けられ、その背面に投影された画像がスクリーン203の前面側から観察される。筐体202の内部には投影ユニット300が組み込まれ、投影ユニット300によって投影される投影画像が、ミラー206、207で反射されスクリーン203の背面に結像される。液晶プロジェクタ200は、筐体202の内部には、図示しないチューナー回路、ビデオ信号及び音声信号再生用の周知の回路ユニットなどが配置されている。
投影ユニット300には、画像表示手段として図示しない液晶表示装置が組み込まれている。該液晶表示装置がビデオ信号の再生画像を表示することによって、画像をスクリーン203上に表示することができる。
【0126】
図14は投影ユニット300の一例を示す構成図である。
図14に示すように、投影ユニット300は、透過型の三枚の液晶素子311R,311G,311Bを備え、フルカラーで画像投影を行うことが可能である。
光源312から出射された光は、紫外線及び赤外線をカットするフィルタ313を透過することにより赤色光、緑色光、青色光を含む白色光となり、光源312から液晶素子311R、G、Bに至る照明光軸にしたがってガラスロッド314に入射する。ガラスロッド314の光入射面は、光源312に用いられている放物面鏡の焦点位置近傍に位置し、光源312からの光は効率的にガラスロッド314に入射する。
【0127】
ガラスロッド314の出射面には、リレーレンズ315が配設され、ガラスロッド314から出射される白色光は、リレーレンズ315及び後段のコリメートレンズ316により平行光となって、ミラー317に入射する。
ミラー317で反射された白色光は、赤色光だけを透過するダイクロイックミラー318Rで2光束に分けられ、透過した赤色光はミラー319で反射して液晶素子311Rを背面から照明する。
また、ダイクロイックミラー318Rで反射された緑色光と青色光は、緑色光だけを反射するダイクロイックミラー318Gで更に2光束に分割される。ダイクロイックミラー318Gで反射された緑色光は、液晶素子311Gを背面側から照明する。ダイクロイックミラー318Gを透過した青色光は、ミラー318B,320で反射され、液晶素子311Bを背面から照明する。
【0128】
各々の液晶素子311R、311G、311Bは、それぞれTNモードの液晶素子で構成され、個々の該液晶素子には、フルカラー画像を構成する赤色画像、緑色画像、青色画像の濃度パターンの画像が表示される。これらの液晶素子311R、311G、311Bから光学的に等距離となる位置に中心がくるように、合成プリズム324が配置され、該合成プリズム324の出射面に対面して投影レンズ325が設けられている。合成プリズム324は、内部に2面のダイクロイック面324a、324bを備え、液晶素子311Rを透過してきた赤色光、液晶素子311Gを透過してきた緑色光、液晶素子311Bを透過してきた青色光を合成して投影レンズ325に入射させる。
【0129】
各液晶素子311R、311G、311Bの出射面の中心から、合成プリズム324及び投影レンズ325の中心を通り、スクリーン3の中心に至る投影光軸上には、投影レンズ325が設けられている。投影レンズ325は、物体側焦点面が液晶素子311R、311G、311Bの出射面に一致し、像面側焦点面がスクリーン3に一致するように配置される。このため合成プリズム324で合成されたフルカラー画像は、スクリーン303に結像される。
【0130】
液晶素子311R、311G、311Bの照明光の入射面側には、それぞれ偏光板326R、326G、326Bが設けられている。また、前記各液晶素子の出射面側には、光学補償素子327R、327G、327Bと、偏光板328R、328G、328Bとが設けられている。入射面側の偏光板326R、326G、326Bと出射面側の偏光板328R、328G、328Bとはクロスニコルの配置となっており、入射面側の偏光板は偏光子、出射面側の偏光板は検光子として作用する。
前記本発明の液晶表示装置は、液晶素子311R、311G、311B、偏光板326R、326G、326B、328R、328G、328B、及び光学補償素子327R、327G、327Bを備えてなる。
なお、それぞれの色チャンネルごとに設けられた液晶素子、その両側にそれぞれ設けられた偏光板及び光学補償素子の作用は、それぞれの色光に基づく相違はあるものの、基本的な作用は実質的に共通であるので、以下、赤色チャンネルにより作用を説明する。
【0131】
ミラー319で反射された赤色照明光は、入射面側の偏光板326Rで直線偏光となって液晶素子311Rに入射する。ノーマリーホワイトモードの場合、液晶素子311Rに用いられているTNモードの液晶は、赤色画像の黒を表示するために画素に信号電圧が印加される。このとき、液晶層に含まれる液晶分子は様々な配向姿勢をとるようになり、赤色照明光が平行光束となって液晶素子311Rに入射しても、液晶層が呈する旋光性と複屈折性により、液晶素子311Rの出射面から出射する光は完全な直線偏光とはならず、一般に楕円偏光の画像光が出射するようになり、検光子側の偏光板328Rから光漏れを生じて、充分な黒が得られない。また、ノーマリーブラックモードの場合でも、液晶分子のわずかな傾きによって黒レベルが充分に黒くはならない。
【0132】
また、黒表示させたい状態において、液晶素子中の液晶分子を斜めに通過する光が含まれている場合には、液晶層によって変調された画像光は、直線偏光とはわずかに光学的な位相が相違した楕円偏光となって、検光子側の偏光板328Rから光漏れを生じて、充分な黒が得られない。
本発明の液晶プロジェクタは、前記本発明の光学補償素子を備えた前記本発明の液晶表示装置を用いてなる。そして光学補償素子327Rが黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償して、幅広い視野角において光漏れを防止することが可能となる。
このため、前記本発明の液晶プロジェクタは、高視野角、高コントラスト、高画質を得ることが可能となる。
【実施例】
【0133】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0134】
(実施例1)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
以下のようにして、重合性組成物塗布液及び配向膜塗布液を調製して、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて液晶表示装置を作製した。
【0135】
<重合性組成物塗布液の調製>
下記組成からなる重合性組成物塗布液を調製した。
・下記構造式(3)で表される円盤状液晶化合物・・・4.00g
・エチレンオキサイド変性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)・・・0.42g
・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)・・・0.04g
・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)・・・0.01g
・光重合開始剤(イルガキュア−907、チバガイギー社製)・・・0.14g
・増感剤(カヤキュアーDETX−S、日本化薬(株)製)・・・0.05g
・溶剤(1−メトキシ−2−プロパノールアセテート4.5g、エトキシプロピオン酸エチル9.0g、乳酸エチル1.5gの混合液)・・・15.00g
【0136】
【化18】


【0137】
<配向膜塗布液の調製>
下記組成からなる配向膜塗布液を調製した。
・下記構造式(4)で表される変性ポリビニルアルコール・・・20g
・水(溶剤)・・・360g
・メタノール・・・120g
・グルタルアルデヒド(架橋剤)・・・1g
【0138】
【化19】


【0139】
<光学補償素子の作製>
以下の方法により、図1に示す第1の構造と同様の光学補償素子を作製した。
図1に示すように、前記第1の構造に係る光学補償素子10は、支持体1の一方の面上に、第1の光学異方性層2、反射防止層5Aがこの順に積層され、支持体1の他方の面上に配向膜4A、第2の光学異方性層3A、配向膜4B、第2の光学異方性層3B、反射防止層5Bがこの順に積層された光学補償素子である。
【0140】
―第1の光学異方性層の作製―
支持体1として、ガラス基板を用い、該ガラス基板上に減圧下でスパッタ装置を用いてSiOとTiOを交互に蒸着して、各層をそれぞれ26層ずつ、合計52層の周期構造積層体からなる第1の光学異方性層2を作製した。作製された第1の光学異方性層の全体の厚みは760nmであり、Rthは200nmであった。
【0141】
―反射防止層の作製―
得られた第1の光学異方性層2の表面上に減圧下でスパッタ装置を用いてSiOとTiOを交互に蒸着して、反射防止層5Aを形成した。形成された反射防止層5Aの厚みは0.24μmであった。
【0142】
―配向膜の作製―
次に、第1の光学異方性層2とは反対側の前記ガラス基板の面上に、得られた前記配向膜塗布液100ml/mを滴下し、1000rpmの条件でスピンコートする。その後、該配向膜塗布液を100℃の温風で3分間乾燥して、厚み600nmの配向膜を作製した。次いで、形成された前記配向膜の表面上にラビング処理を施して、所定の配向方向に配向する配向膜4Aを作製した。
【0143】
―第2の光学異方性層の作製―
得られた前記重合性液晶化合物塗布液100ml/mを、配向膜4Aの表面上に滴下し、1500rpmの条件でスピンコートする。その後、130℃の恒温ゾーンで5分間加熱し、前記重合性液晶化合物を配向させた。その後、高圧水銀灯を用いて照射エネルギー300mJ/cmでUV照射して、前記重合性液晶化合物を重合させ、液晶性化合物の配向状態を固定した。その後、室温まで放冷し、第2の光学異方性層3Aを作製した。なお、恒温ゾーン及びに重合時の酸素濃度はいずれも0.9%であった。
形成された第2の光学異方性層3Aにおいて、前記円盤状液晶化合物は、円盤面の垂直軸法線と前記ガラス基板の法線とのなす角度(配向角)が、10°から62°に前記ガラス基板側から空気界面側に向かって増加し、前記円盤状液晶化合物がハイブリッド配向していた。前記円盤状液晶化合物の配向角は、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、観察角度を変えてレターデーションを測定し、得られた測定値から屈折率楕円体モデルを仮想し、「Design Concepts of the Discotic Negative Birefringence Compensation Films SID98 DIGEST」に記載されている手法により算出した。
形成された第2の光学異方性層3Aにおいて、重合性基の残存率は15%であった。重合性基の残存率は、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、基準吸収に対するアクリレートの吸収の比を求め、更にその値の重合前後の比を取ることにより算出した。
第2の光学異方性層3Aの表面上に、更に、配向膜4Bをその配向方向が配向膜4Aと概略直交するように積層した。そして、該配向膜4Bの表面上に第2の光学異方性層3Bを第2の光学異方性層3Aと同様の方法により形成した。
なお、配向膜4B及び第2の光学異方性層3Bの材料、配合量等は配向膜4A及び第2の光学異方性層3Aと同様とした。
【0144】
得られた該第2の光学異方性層3Bにおいて、円盤状液晶化合物は、円盤面と前記ガラス基板とのなす角度(配向角)が、12°から65°に前記ガラス基板側から空気界面側に向かって増加し、該円盤状液晶化合物がハイブリッド配向していた。また、得られた光学第2の光学異方性層3Bはシュリーレンなどの欠陥がない均一な層であった。
【0145】
−反射防止層の作製−
得られた第2の光学異方性層3Bの表面上に減圧下でスパッタ装置を用いてSiOとTiOを交互に蒸着して、反射防止層5Bを作製した。作製された該反射防止層5Bの厚みは0.24μmであった。
【0146】
<液晶表示装置の作製>
作製された前記光学補償素子10を白表示1.5V、黒表示3VのノーマリーホワイトモードのTNモード液晶素子に重ね合わせて、液晶表示装置を作製した。
【0147】
(実施例2)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、UVの照射エネルギーを900mJ/cmに変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例2の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は8%であった。
【0148】
(実施例3)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を3%に変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例3の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は20%であった。
【0149】
(実施例4)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及びに重合時の酸素濃度を3%に、UVの照射エネルギーを900mJ/cmに変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例4の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は14%であった。
【0150】
(実施例5)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、配向膜塗布液を下記組成の配向膜塗布液に変えた以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例5の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は13%であった。
<配向膜塗布液の組成>
・サンエバー150(日産化学(株)製)・・・20g
・ポリイミド用シンナー(日産化学(株)製)・・・20g
【0151】
(実施例6)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を9%に、UVの照射エネルギーを900mJ/cmに変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例6の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は26%であった。
【0152】
(実施例7)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、重合性組成物塗布液を下記組成の重合性組成物塗布液に変え、恒温ゾーンの温度を90℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例7の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は18%であった。
<重合性組成物塗布液の組成>
・下記構造式(5)で表される円盤状液晶化合物・・・4.00g
・下記構造式V−(1)で表される配向制御剤・・・0.01g
・光重合開始剤(イルガキュア−907、チバガイギー社製)・・・0.14g
・増感剤(カヤキュアーDETX−S、日本化薬(株)製)・・・0.05g
・溶剤(メチルエチルケトン)・・・15.00g
【0153】
【化20】


【化21】


【0154】
(実施例8)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例7において、UVの照射エネルギーを900mJ/cmに変更した以外は、実施例7と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて実施例8の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は12%であった。
【0155】
(比較例1)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を9%に変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて比較例1の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は39%であった。
【0156】
(比較例2)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を21%に変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて比較例2の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は49%であった。
【0157】
(比較例3)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例1において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を21%に変え、UVの照射エネルギーを900mJ/cmに変更した以外は、実施例1と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて比較例3の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は43%であった。
【0158】
(比較例4)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例7において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を9%に変更した以外は、実施例7と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて比較例4の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は42%であった。
【0159】
(比較例5)
−光学補償素子及び液晶表示装置の作製−
実施例7において、恒温ゾーン及び重合時の酸素濃度を21%に変更した以外は、実施例7と同様にして、光学補償素子を作製し、該光学補償素子を用いて比較例5の液晶表示装置を作製した。なお、第2光学異方性層において、重合性基の残存率は53%であった。
【0160】
<液晶表示装置のコントラストの評価>
作製した実施例1〜8及び比較例1〜5の各液晶表示装置について、コノスコープ(Autronic−Melcher社製)を用いて、表示面の正面から仰角20°、方位角450°の場所におけるコントラストを測定した。ここで、前記コントラストは、白表示照度、黒表示照度及びそれらの比から算出されるコントラスト(白表示照度/黒表示照度)を測定した。
【0161】
(実施例9〜16及び比較例6〜10)
−液晶プロジェクタの作製−
RGBの各色にそれぞれ各一枚の3枚の実施例1〜8及び比較例1〜5の各液晶表示装置をそれぞれ市販のTN型液晶プロジェクタに装着して、実施例9〜16及び比較例6〜10の各液晶プロジェクタを作製した。
【0162】
<液晶プロジェクタのコントラストの評価>
得られた各液晶プロジェクタについて、投射レンズから3mの距離に設置したスクリーン上での白表示照度、黒表示照度及びそれらの比から算出されるコントラスト(白表示照度/黒表示照度)を測定した。
【0163】
−使用経時(強制試験)の評価方法−
実施例1〜8及び比較例1〜5の液晶表示装置、並びに実施例9〜16及び比較例6〜10の液晶プロジェクタについて、白色光2億lux相当の光源を用いて、96時間の加速条件で使用経時(強制試験)を行い、前記コントラストの評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
【0164】
【表1】


表1の結果から、実施例1〜8の液晶表示装置は、比較例1〜5の液晶表示装置と比較して、いずれもコントラストが劣化していないことが分かる。
【0165】
【表2】


表2の結果から、実施例9〜16の液晶プロジェクタは、比較例6〜10の液晶プロジェクタと比較して、いずれもコントラストが劣化していないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0166】
本発明の光学異方性層、該光学異方性層を有する光学補償素子、該光学補償素子を備えた液晶表示装置は、黒表示状態の液晶層を、より高い精度で光学的に補償し、幅広い視野角において光漏れを防止するとともに、経年劣化が少ないので、携帯電話、パソコン用モニタ、テレビ、液晶プロジェクタなどに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0167】
【図1】図1は、本発明の第1の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図2】図2は、本発明の第2の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図3】図3は、本発明の第3の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図4】図4は、本発明の第4の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図5】図5は、本発明の第5の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図6】図6は、本発明の第6の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図7】図7は、本発明の第7の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図8】図8は、本発明の第8の構造の光学補償素子の一例を示す断面図である。
【図9】図9は、本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図10】図10は、本発明の液晶表示装置の他の一例を示す概略図である。
【図11】図11は、本発明の液晶表示装置の更に他の一例を示す概略図である。
【図12】図12は、本発明の液晶表示装置の更に他の一例を示す概略図である。
【図13】図13は、本発明のリア方式の液晶プロジェクタの一例を示す外観図である。
【図14】図14は、液晶プロジェクタの投影ユニットの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【0168】
1、21,31、41、51、61、71、81 支持体
2、22、32、42、52、62、72、82 第1の光学異方性層
3、23、33、43、53、63、73、83 第2の光学異方性層
4、24、34、44、54、64、74、84 配向膜
5、25、35、45、55、65、75、85 反射防止層
10、20、30、40、50、60、70、80 光学補償素子
100 液晶表示装置
101 上側偏光板
102 上側偏光板吸収軸
103 上側第2光学異方性層
104 上側第2光学異方性層作製時のラビング方向
105 下側第2の光学異方性層
106 下側第2光学異方性層作製時のラビング方向
107 第1の光学異方性層
108 光学補償素子
109 液晶セル上側基板
110 上側基板液晶配向用ラビング方向
111 ネマチック液晶(液晶層)
112 下側基板液晶配向用ラビング方向
113 液晶セル下側基板
114 液晶素子
115 下側偏光板の吸収軸
116 下側偏光板
200 液晶プロジェクタ
300 投射ユニット




 

 


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