WO2005008303A1 - 位相差層およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

位相差層およびそれを用いた液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005008303A1
WO2005008303A1 PCT/JP2004/010591 JP2004010591W WO2005008303A1 WO 2005008303 A1 WO2005008303 A1 WO 2005008303A1 JP 2004010591 W JP2004010591 W JP 2004010591W WO 2005008303 A1 WO2005008303 A1 WO 2005008303A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
retardation layer
liquid crystal
layer
retardation
phase difference
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/010591
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Keiji Kashima
Takashi Kuroda
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co., Ltd. filed Critical Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Priority to US10/563,280 priority Critical patent/US7719643B2/en
Priority to DE112004001318T priority patent/DE112004001318B4/de
Publication of WO2005008303A1 publication Critical patent/WO2005008303A1/ja
Priority to US12/749,846 priority patent/US7859622B2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a retardation layer incorporated and used in a liquid crystal display device or the like, and in particular, comprises a retardation layer acting as a negative C plate having cholesteric regularity and inclined from a normal line of a liquid crystal cell.
  • the present invention relates to a retardation layer for compensating the polarization state of light in a given direction, and a liquid crystal display device including the retardation layer.
  • a conventional general liquid crystal display device includes a polarizing plate 102A and a polarizing plate 102A on the incident side, a polarizing plate 102B on the emitting side, and a liquid crystal cell 1 ⁇ 4. Things can be mentioned.
  • the polarizing plates 102 A and 102 B are configured to selectively transmit only linearly polarized light (schematically indicated by arrows in the figure) having a vibration plane in a predetermined vibration direction. However, they are arranged to face each other in a crossed Nicol state so that the respective vibration directions are at right angles to each other.
  • the liquid crystal cell 104 includes a number of cells corresponding to pixels, and is disposed between the polarizing plates 102A and 102B.
  • a liquid crystal cell 104 has a VA (Vertical Alignment) method in which a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed (in the figure, a liquid crystal director is shown).
  • VA Vertical Alignment
  • linearly polarized light that has passed through the polarizing plate 102 A on the incident side is out of the liquid crystal cells 104 in the non-driven state.
  • the light passes through the portion, the light is transmitted without phase shift and is blocked by the polarizing plate 102B on the emission side.
  • the linearly polarized light is phase-shifted, and the amount of light corresponding to the phase shift amount is output from the polarizing plate 102 on the emission side.
  • the light passes through B and is emitted.
  • the light emitted from the non-driven cell portion of the liquid crystal cell 1.04 is not limited to the light transmitting and blocking modes described above.
  • a liquid crystal display device is also devised that is configured so that light emitted from the driven cell portion is blocked by the polarizing plate 1022 on the emission side while being transmitted and emitted through 102 mm. It has been.
  • the liquid crystal cell 104 has birefringence, Since the refractive index in the thickness direction and the refractive index in the plane direction are different, the light incident along the normal of the liquid crystal cell 104 of the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 102 A on the incident side is phase shifted. Although transmitted without being shifted, light of linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 102A on the incident side and incident in a direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 transmits through the liquid crystal cell 104. Causes an elliptically polarized light.
  • This phenomenon is caused by the fact that liquid crystal molecules aligned in the vertical direction in the liquid crystal cell 104 act as a positive C plate.
  • the magnitude of the phase difference generated with respect to the light transmitted through the liquid crystal cell 104 (transmitted light) depends on the birefringence value of the liquid crystal molecules sealed in the liquid crystal cell 104 and the liquid crystal cell 104. It is also affected by the thickness and the wavelength of transmitted light.
  • the display quality of the image observed from a direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 is lower than the image observed from the front.
  • the deterioration was mainly caused by a decrease in contrast (a problem of viewing angle dependence).
  • na V ⁇ ⁇ (p: helical pitch in the helical structure of liquid crystal molecules, na V: in a plane perpendicular to the helical axis.
  • the selective reflection wavelength represented by (average refractive index) is the wavelength of transmitted light as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-67219 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-222322. Adjusted to be smaller or larger than.
  • the phase difference generated in the VA type liquid crystal cell acting as a positive C plate and the phase difference generated in the retardation layer acting as a negative C plate are different.
  • the retardation layer so as to cancel each other, it is possible to greatly improve the viewing angle dependency of the liquid crystal display device.
  • the liquid crystal layer is set so as to function as an optical rotation layer and not as a retardation layer.
  • the twist angle of the TN liquid crystal is set to 90 degrees (0.5 pitch in terms of chiral pitch).
  • the TN method has a normally black mode in which the TN cell is sandwiched between the absorption axes of the two polarizing plates in parallel, and a normally white mode in which the TN cell is sandwiched between the polarizer cross Nicols.
  • the transmittance of a TN liquid crystal display device consisting of an unfixed amorphous liquid crystal layer in the normally black mode is as high as 3%. The contrast is reduced.
  • the chiral pitch of the TN liquid crystal is assumed to be 1 pitch or more, the selective reflection wavelength of the TN liquid crystal is longer than the wavelength of incident visible light.
  • Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) also disclose a liquid crystal display element comprising an amorphous liquid crystal layer as a method for forming a liquid crystal cell of the T ⁇ mode.
  • the liquid crystal layer in the amorphous state has a brush width of 10 to 100 ⁇ , and some domains exist between them, and directors of adjacent domains are almost continuous.
  • the chiral nematic liquid crystal layer used as the liquid crystal is set so as to function as an optical rotation layer and not as a retardation layer.
  • the twist angle of the liquid crystal is set to 90 degrees (0.5 pitch in terms of chiral pitch). Assuming that the chiral pitch of the liquid crystal is 1 pitch or more, the selective reflection wavelength of the liquid crystal is longer than the wavelength of the incident visible light.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-258033 discloses a circularly polarized light extraction optics in which the directors of liquid crystal molecules in the entire range of the surface of a liquid crystal layer having cholesteric regularity are matched to form a monodomain. An element is disclosed. By doing so, the light and dark patterns observed when the cholesteric liquid crystal is sandwiched between the polarizing plates in the crossed Nicols state are eliminated.
  • retardation optical element (retardation layer having a cholesteric regular molecular structure) is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, it is impossible to improve the viewing angle dependence problem. Although it is possible, a bright and dark pattern is generated on the display image except for the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-250583, which significantly degrades the display quality. There was a problem
  • the present invention has been made in view of such a problem, and even when a retardation layer is arranged between a liquid crystal cell and a polarizing plate, a display image does not have a bright and dark pattern, and the display quality is low. It is an object of the present invention to provide a retardation layer capable of effectively suppressing a decrease in the retardation, a retardation optical element and a liquid crystal display device using the retardation layer.
  • the present invention provides a retardation layer functioning as a negative C plate having a cholesteric structure immobilized thereon, wherein at least one of two main surfaces of the retardation layer has a predetermined shape.
  • the retardation layer is characterized in that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other within the interval of.
  • the retardation layer has a layer in which directors of liquid crystal molecules do not substantially match within a predetermined interval on at least one surface.
  • the other surface has a director in which the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other within a predetermined interval.
  • the present invention provides a retardation layer functioning as a negative C plate having a cholesteric structure immobilized thereon, wherein at least one of two main surfaces of the retardation layer has a predetermined radius within a region.
  • a retardation layer characterized in that there are substances whose directors of liquid crystal molecules do not substantially match.
  • the retardation layer has a predetermined radius on at least one surface.
  • the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other.
  • a retardation optical element having a retardation layer having a thickness distribution of ⁇ 5% for manufacturing reasons. Even when the liquid crystal molecules are arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate, since the liquid crystal molecules having different directors exist in the minute regions, it is possible to make it difficult to see the bright and dark patterns generated in the display image, and A decrease in display quality can be suppressed.
  • the retardation layer has a twist angle in the cholesteric structure that does not substantially match at a position within a predetermined interval. Even if a retardation optical element having a retardation layer with 5% soil is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, there are light and dark patterns due to the existence of different twist angles within a minute interval. Is virtually invisible to human eyes, so that it is possible to surely make it difficult to see the light and dark patterns appearing in the displayed image, and thus it is possible to suppress the deterioration of the visual display quality. .
  • the present invention also relates to a retardation layer functioning as a negative C plate in which a cholesteric structure is fixed, wherein a twist angle in the cholesteric structure is at a position within a region of a predetermined radius on a main surface of the retardation layer.
  • a retardation layer characterized in that there is a substance that does not substantially match.
  • the present invention relates to a retardation layer functioning as a negative C plate having a cholesteric structure immobilized thereon, wherein the normal has a predetermined radius within a region including a normal set on the surface of the retardation layer and having a predetermined radius.
  • helical shaft structure with cholesteric structure The helicity axis structure region in which the angle between the helical axis of the region and the helical axis is clockwise with respect to the normal direction, and the helicity force in which the angle with the helical axis is counterclockwise with respect to the normal direction
  • a retardation layer comprising:
  • the phase difference layer has a helical shaft structure region having a cholesteric structure with the normal in a region having a predetermined radius in a cross section including the normal set on the surface of the phase difference layer. Since the angle formed with the axis has a helical axis structure region where the angle is clockwise with respect to the normal direction and a helical axis structure region where the angle is counterclockwise with respect to the normal direction, It is possible to prevent a plurality of adjacent helical axis structural regions from being combined into a large domain.
  • a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure exist.
  • the directors of the liquid crystal molecules between the small units (domains) do not substantially match, or the twist angles in the cholesteric structure between the small units (domains) do not substantially match.
  • a plurality of minute units (domains) exist in contact with each other, it is possible to more reliably make the light and dark patterns appearing in the display image difficult to see, and therefore, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the display quality. It is.
  • the present invention relates to a retardation layer functioning as a negative C plate fixed within a range where the helical pitch of the cholesteric structure is 1 or more, wherein a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure are provided.
  • the selective reflection wave of the selective reflection light of the cholesteric V-structure is provided.
  • the length is shorter than the wavelength of the incident light.
  • the minute unit (domain) becomes smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light. Is considerably reduced, and the light and dark pattern as described above is not observed.
  • the maximum major axis of the inscribed ellipse on the surface of the minute unit (domain) is 40 m or less.
  • a distance of an alignment defect (disk creation) between the minute units (domains) is equal to or less than a wavelength of the incident light.
  • the leakage light when the polarizing plate is measured in the crossed Nicols state from the normal direction is 0%
  • the leakage light when the polarizing plate is measured in the parallel state from the normal direction is 10%.
  • the maximum value of leaked light measured in the range of 380 nm to 700 nm when the above retardation layer is sandwiched between polarizing plate crossed Nicols is 1% or less.
  • the retardation layer is interposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate. This is because, even when the image is arranged, a decrease in contrast can be effectively suppressed.
  • the helical axis of the minute unit (domain) having the cholesteric structure does not substantially coincide with the normal line set on the surface of the retardation layer.
  • the average value of the angle between the helical axis of the micro unit (domain) having the cholesteric structure and the normal line on the surface of the retardation layer is substantially 0 degrees.
  • the present invention provides a retardation optical element comprising: a transparent substrate; and the above-described retardation layer formed on the surface of the transparent substrate.
  • one color filter is formed between the transparent substrate and the retardation layer.
  • surface transmittance between the transparent substrate, the color filter layer, and the phase difference layer can be prevented, and the transmittance can be further increased.
  • the present invention also relates to a transparent substrate of the above-described retardation optical element, wherein the retardation layer is shaped.
  • a polarizing element wherein a polarizing layer is disposed on a surface on which the polarizing element is not formed. According to the present invention, since the polarizing layer is provided on at least one side of the phase difference optical element, reflection on the surface of the phase difference optical element is extremely reduced, and the occurrence of light and dark patterns is effectively suppressed and contrast is improved. The display quality can be improved, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed.
  • the present invention provides a liquid crystal cell, a pair of polarizing plates disposed so as to sandwich the liquid crystal cell, and the above-described phase difference disposed between the liquid crystal cell and at least one of the pair of polarizing plates.
  • a liquid crystal display device having an optical element.
  • the present invention also provides an alignment film forming step of forming an alignment film on a transparent substrate, and a phase difference layer forming coating including a cholesteric regular liquid crystal material for forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film.
  • a method for manufacturing a device is provided.
  • the phase difference layer is formed on the alignment film in a state where the rubbing treatment is not performed, the phase difference layer having a small unit (domain) can be formed.
  • a phase difference optical element having good display quality can be manufactured.
  • FIG. 6 is a transmission electron micrograph showing another example of the cross section of the retardation layer of the present invention.
  • FIG. 7 is a process chart for explaining an example of the method for producing a phase difference optical element of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing directors of liquid crystal molecules on adjacent surfaces between layers in a retardation layer having a multilayer structure among retardation layers according to an example of the present invention.
  • FIG. 11 is a process chart for explaining another example of the method for producing a phase difference optical element of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic exploded perspective view showing an example of the polarizing element provided with the retardation layer of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic exploded perspective view showing an example of a liquid crystal display device including the retardation layer of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic exploded perspective view showing a configuration when observing a phase difference optical element sandwiched between polarizing plates.
  • the present invention includes a retardation layer, a retardation optical element using the same, and a liquid crystal display device. Hereinafter, each will be described in detail.
  • the retardation layer of the present invention will be described.
  • the retardation layer of the present invention can be divided into six embodiments. Hereinafter, each embodiment will be described.
  • a first embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer that functions as a negative C plate fixed within a range where the helical pitch of the cholesteric structure is 1 pitch or more. And a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure. Further, it is more preferable that the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the main incident light. According to the present embodiment, since the phase difference layer has a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure, for example, a phase difference layer having a film thickness distribution of 5% soil due to manufacturing reasons may be used.
  • the domain is very small, so that a bright and dark pattern is not generated on a display image, and a decrease in display quality can be effectively suppressed.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be shorter than the wavelength of the incident light
  • the minute unit (domain) is set so that the selective reflection wavelength of the selective reflection light is longer than the wavelength of the incident light. Is much smaller than in the case of the above, for example, the uneven pattern shown in Fig. 2 of Y.Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) mentioned above is not observed, and no light and dark pattern is generated. Because.
  • the size of the minute units (domains) formed on the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment is relatively large, and the size is visually observable. This causes clouding due to the scattering phenomenon.
  • the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set to the shorter wavelength side, the size of the minute unit (domain) formed on the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment is relatively small, and is not visible. That is, there is no scattering phenomenon.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of an example of the retardation layer of the present embodiment.
  • the retardation layer 10 of the present embodiment is composed of a large number of minute units (domains) 12 having a cholesteric regular molecular structure (spiral structure).
  • a micro unit (domain) having a cholesteric regular molecular structure is based on a physical molecular arrangement (planar arrangement) of liquid crystal molecules, and has a one-way optical rotation component (circularly polarized light component) and a reverse rotation. It has an optical rotation selection characteristic (polarization separation characteristic) that separates from the optical rotation component.
  • This phenomenon is known as circular dichroism, When a turning direction in the spiral structure is appropriately selected, a circularly polarized light component having the same turning direction as the turning direction is selectively reflected.
  • p is the helical pitch in the helical structure of the liquid crystal molecules
  • naV is the average refractive index in a plane perpendicular to the helical axis.
  • the wavelength band width ⁇ of the selectively reflected light at this time is expressed by the following equation (2).
  • M ⁇ m n ⁇ p... (2)
  • the minute unit (domain) has a molecular structure such that the selective reflection wavelength of the selectively reflected light due to the molecular structure is shorter than the wavelength of the incident light incident on the minute unit (domain).
  • the helical pitch has been adjusted.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light is preferably shorter than the wavelength of the incident light.
  • the selective reflection wavelength is preferably shorter than the wavelength of visible light, specifically, it is preferably not more than 380 nm, and particularly preferably 2 nm or less. It is preferably at most 80 nm.
  • the lower limit is not particularly limited, but is usually 150 nm or more.
  • the first is due to selective reflection due to the cholesteric regular molecular structure. This is because it is necessary to make the selective reflection wavelength smaller or larger than the wavelength of the incident light in order to prevent the emitted light from being reflected. Therefore, if the incident light incident on the minute unit (domain) is visible light (wavelength band width: 380 ⁇ it! ⁇ 780 nm), it is necessary to remove the bandwidth in the above range.
  • the selective reflection wavelength is less than 380 nm or greater than 780 nm.
  • the selective reflection wavelength is applied to the micro unit (domain) to act as a negative C plate (act as a retardation layer) and not to exhibit the optical rotation effect like TN liquid crystal. This is because it is preferable to make the wavelength smaller than the wavelength of light.
  • the selective reflection wavelength is preferably set to be less than or equal to 380 nm as described above.
  • the minute unit (domain) is set so that the selective reflection wavelength of the selective reflection light is longer than the wavelength of the incident light. Because light and dark patterns are no longer observed. There is currently no clear evidence as to why the above phenomenon occurs, but it can be considered as follows.
  • the size of the micro units (domains) formed on the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment is relatively large, and can be seen. And the cloudiness due to the scattering phenomenon occurs.
  • the selective reflection wavelength of the cholesteric structure is set to the shorter wavelength side, the size of the microscopic single unit (domain) formed on the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment is relatively small, and is not visible. And the scattering phenomenon does not occur.
  • a plurality of minute units (domains) 12 existing in the retardation layer 10 do not use the optical rotation effect unlike the TN liquid crystal.
  • the film thickness is adjusted so that the spiral pitch is 1 pitch or more, preferably 5 pitches or more.
  • the specific pitch number can be calculated from the desired film thickness (see K. Kashima et al., IDW '02, 413 (2002)).
  • the twist angles in the cholesteric structure of the plurality of minute units (domains) existing in the retardation layer may not substantially match.
  • the twist angles of the minute units (domains) 12 do not match.
  • the purpose is not to use the optical rotation effect but to shift the phase of polarized light. Therefore, no major problem arises even if the amount of phase shift is very small.
  • the retardation layer 10 has two main surfaces (larger surfaces) 12 A and 12 B opposed to each other and arranged perpendicular to the thickness direction. Is what you do.
  • the director D a of the liquid crystal molecules of the plurality of minute units (domains) 12 on one surface 12A of the two main surfaces 12A and 12B of the retardation layer 10 It is preferable that the directions do not substantially coincide with each other, and furthermore, the direction of the director 1 Db of the liquid crystal molecules of the minute unit (domain) 12 of the other surface 12 B does not substantially coincide.
  • a rubbed alignment film When a mono domain is desired to be formed, a rubbed alignment film may be used.To form a plurality of minute units (domains), an unrubbed alignment film may be used. . These are described in JP-A-7-175065, R. Holding et al "SID '93 Digest, 622 (1993), Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994). Since it is disclosed, the description here is omitted, but in short, the alignment film that is not subjected to the rubbing treatment has a horizontal alignment regulating force on the liquid crystal molecules. The direction of the force is random in the plane.
  • liquid crystal molecule is generally used to mean a molecule having both the fluidity of a liquid and the anisotropy of a crystal.
  • liquid crystal molecule refers to a molecule having a fluidity.
  • liquid crystal molecules will be used for molecules that have been solidified while maintaining the anisotropy.
  • a method for solidifying the molecules while maintaining the anisotropy that the molecules had in a state of fluidity for example, cross-linking a liquid crystal molecule having a polymerizable group (polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule) And cooling the liquid crystal polymer (liquid crystal polymer) below the glass transition temperature.
  • the retardation layer having a molecular structure of cholesteric regularity of the present embodiment has anisotropy, that is, birefringence, and the refractive index in the thickness direction and the refractive index in the plane direction are different. Acts as a negative C plate.
  • the retardation layer is classified according to the direction of the optical axis and the magnitude of the refractive index in the optical axis direction relative to the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis.
  • a plate whose optical axis direction is along the plane of the retardation layer, C plate whose optical axis direction is normal to the retardation layer, and normal direction of the optical axis The one tilted from is called an O-plate.
  • a plate having a refractive index in the direction of the optical axis that is larger than the refractive index in a direction perpendicular to the optical axis is a positive plate. And
  • the retardation layer functions as a negative C plate.
  • the negative C-plate is one in which the direction of the optical axis is oriented in the normal direction perpendicular to the retardation layer, and the refractive index in the direction of the optical axis is smaller than the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis.
  • 12 D in FIG. 1 indicates a boundary between each minute unit (domain) 12
  • 12 E in FIG. 1 indicates a helical axis of each minute unit (domain) 12.
  • the size of the surface of the minute unit (domain) is preferably not more than the incident wavelength, and particularly preferably not more than the wavelength of visible light, that is, not more than 380 nm. Also in this case, similarly, if the size of the surface of the minute unit (domain) is within the above range, can the actual occurrence of a light and dark pattern be suppressed? It is.
  • the selective reflection wavelength may be made shorter.
  • the selective reflection wavelength is set to 380 nm or less, preferably 280 nm or less.
  • the size of the microunit (domain) surface in this embodiment can be measured by a polarizing microscope.
  • an analysis method using electrons instead of light such as AFM, SEM, or TEM, is used.
  • the helix axis of each of the plurality of minute units (domains) does not substantially coincide with the normal set on the surface of the retardation layer.
  • the helical axis 12 E of a plurality of minute units (domains) 12 does not substantially match the normal 12 C set on the surface of the phase difference layer. This is because a plurality of minute units can be further reduced. The reason is that it is possible to prevent a plurality of adjacent small units (domains) from uniting to form a larger domain.
  • the position of the phase difference layer must be reduced. What is necessary is just to use the method of blowing a wind on the phase difference layer surface.
  • the average value of the angle formed by the helical axis of each of the plurality of minute units (domains) having a cholesteric structure and the normal established on the surface of the retardation layer is substantially 0 degrees. If the average value of the angle between the helical axis of each of the plurality of micro units having a cholesteric structure and the normal line formed on the surface of the retardation layer is substantially 0 degree, the liquid crystal cell and the polarized light are polarized. This is because, even when the retardation layer is disposed between the substrate and the plate, the display image does not have a bright and dark pattern, and the degradation of display quality can be more effectively suppressed.
  • the distance between alignment defects (discrimination) between the minute units (domains) is equal to or less than the wavelength of the incident light. Specifically, it must be less than the wavelength of visible light, that is, less than 380 nm, and especially less than 280 nm. Is preferred. This is because scattering by disclination does not occur when the distance of the orientation defect (discrimination) between the minute units (domains) is within the above range.
  • the selective reflection wavelength should be made shorter as described above.
  • the reflection wavelength should be 380 nm or less, preferably 280 nm or less.
  • the haze value force when the above retardation layer is measured in accordance with JIS-K7105 is preferably 10% or less, more preferably 2% or less, and particularly preferably 1% or less.
  • the haze value is in the above-described range, scattering due to disclination between minute units (domains) does not occur, and the contrast is reduced even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate. This is because it is possible to effectively control
  • the haze value when measured in accordance with JIS-K7105 should be 10% or less, 2% or less, and even 1% or less.
  • the selective reflection wavelength should be made shorter.
  • the selective reflection wavelength should be 380 nm or less, preferably 280 nm or less. It is.
  • the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate in the crossed Nicol state is 0%, and the leakage light when measured from the normal direction with the polarizing plate parallel is 100%.
  • the maximum value of leaked light measured in the range of 380 nm to 700 nm is preferably 1% or less, and particularly 0.1%. The following is preferred.
  • the maximum value of the leakage light is in the above-described range, even when the retardation layer is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, a decrease in contrast can be effectively suppressed. .
  • the maximum value of the leak light can be suppressed to 1% or less, and more preferably to 0.1% or less.
  • the selective reflection wavelength may be 380 ⁇ m or less, preferably 280 nm or less.
  • a liquid crystal material exhibiting a cholesteric liquid crystal phase can be used as a material used for the retardation layer.
  • a liquid crystal material is not particularly limited as long as it has a cholesteric regularity, but a polymerizable liquid crystal material (polymerizable monomer or polymerizable oligomer) or a liquid crystal polymer may be used. Can be.
  • a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer capable of three-dimensionally crosslinking it is preferable to use a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer capable of three-dimensionally crosslinking.
  • liquid crystal molecules can be optically immobilized in a cholesteric liquid crystal state, and a film-like film that is easy to handle as an optical film and is stable at room temperature can be obtained.
  • three-dimensional crosslinking means that a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule is three-dimensionally polymerized with each other to form a network structure.
  • liquid crystal polymer polymer cholesteric liquid crystal
  • the liquid crystal molecules can be optically fixed in the state of the cholesteric liquid crystal, and a stable film at room temperature can be easily handled as an optical film. It is.
  • Examples of the above-mentioned three-dimensionally crosslinkable polymerizable monomers include those disclosed in JP-A-7-258638, JP-A-111-151030, JP-A-9-506088 and JP-A-10-508882. And mixtures of liquid crystalline monomers and chiral compounds as disclosed in For example, a chiral nematic liquid crystal (cholesteric liquid crystal) can be obtained by adding a chiral agent to a liquid crystalline monomer exhibiting a nematic liquid crystal phase. The method for producing a cholesteric thin film is also described in JP-A-2001-5684 and JP-A-2001-10045. As such a liquid crystalline monomer, for example, compounds represented by general formulas (1) to (: 11) can be used.
  • X is preferably 2 to 5 (integer).
  • x is an integer from 2 to 5
  • chiral agent for example, it is preferable to use the compounds represented by the general formulas (12) to (14).
  • X is preferably from 2 to 12 (integer).
  • X is preferably 2 to 5 (integer).
  • R 4 represents hydrogen or a methyl group.
  • a cyclic organopolysiloxane compound having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480 may be used. it can.
  • liquid crystal polymer a polymer having a mesogen group exhibiting a liquid crystal introduced into a main chain, a side chain or both positions of the main chain and the side chain, a polymer cholesteric liquid crystal having a cholesteryl group introduced into a side chain, A liquid crystalline polymer as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-133,810, and a liquid crystalline polymer as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-92352, etc. Can be used.
  • the retardation layer of the present embodiment is not limited to a single layer, and a second retardation layer and, if necessary, a plurality of retardation layers are laminated on a main surface of the retardation layer. It may be a laminated retardation layer formed by the above method. As described above, by forming the retardation layer as a laminate of a plurality of retardation layers, various optical compensations can be realized by using the retardation layers having different birefringence values, helical pitches, and the like. .
  • each minute unit (domain) has a director of liquid crystal molecules in each minute unit (domain) substantially.
  • the directors of each minute unit (domain) do not substantially match.
  • the selective reflection light of the retardation layer and the selective reflection light of the second retardation layer both have substantially the same selective reflection wavelength.
  • the liquid crystalline material used for forming each retardation layer is preferably Preferably, the components are substantially the same. Accordingly, mass transfer between the retardation layer and the second retardation layer can be almost eliminated, and a more uniform retardation layer can be manufactured as a multilayered retardation layer. There is a monkey.
  • a second embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein at least one of two main surfaces of the retardation layer is provided.
  • the present invention is characterized in that there are liquid crystal molecules whose directors do not substantially coincide with each other within an interval of 100 ⁇ m, preferably within an interval of 10 0.
  • the other surface has a director of liquid crystal molecules that does not substantially match within a predetermined interval.
  • the retardation layer has a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure.
  • the directors of the liquid crystal molecules substantially match. It is preferable that such minute units (domains) are in close proximity to each other.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.
  • the liquid crystal is disposed within a predetermined interval on the main surface of the retardation layer. Since there are molecules whose molecular directors do not substantially match, for example, a retardation layer with a film thickness distribution of ⁇ 5% due to manufacturing reasons is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate. Even in this case, since the liquid crystal molecules having different directors exist within a minute interval, the display image can be effectively prevented from deteriorating without generating a bright and dark pattern in the displayed image. The reason is that the presence of liquid crystal molecules with different directors within minute intervals makes it impossible for human eyes to distinguish bright and dark patterns and that the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is greater than the wavelength of incident light.
  • the micro units are much smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • the uneven pattern is no longer observed, and light and dark patterns are not generated.
  • the cross section of the retardation layer is observed with a transmission electron microscope, as in the first embodiment. be able to.
  • that the directors of the liquid crystal molecules do not substantially match means that the directors of the liquid crystal molecules differ in a range of 10 degrees to 170 degrees.
  • a third embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein at least one of the two main surfaces of the retardation layer is provided. It is characterized in that directors of liquid crystal molecules are substantially inconsistent in a region with a radius of 50 m, preferably in a region with a radius of 5 ⁇ m.
  • those having directors of liquid crystal molecules that do not substantially coincide with each other also exist in a region having a predetermined radius on the other surface.
  • the above-mentioned retardation layer is composed of minute units having a cholesteric structure (a domain).
  • the directors of the liquid crystal molecules substantially match in the microscopic unit (domain), and such a microscopic unit (domain) may be close to each other. preferable.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.
  • the film thickness may be reduced for manufacturing reasons. Even if the retardation layer with a distribution of ⁇ 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the display image has bright and dark patterns because the liquid crystal molecules with different directors are present in a very small area. This does not occur, and the deterioration of display quality can be effectively suppressed. The reason is that the presence of liquid crystal molecules with different directors in a small area makes it impossible for human eyes to distinguish bright and dark patterns, and that the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is greater than the wavelength of the incident light.
  • the micro units are much smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • Y. Iimura et al. al., SID, 94 Digest, 915 (1994) as shown in Fig. 2, no uneven pattern is observed, and no light and dark patterns are generated.
  • directors of the liquid crystal molecules do not substantially match has the same meaning as that described in the section of the second embodiment.
  • the liquid crystal molecules whose directors do not substantially coincide with each other exist within a region of a predetermined radius. If the directors of the liquid crystal molecules do not substantially coincide with each other in the above-described range, it is possible to surely make it difficult to see the light and dark patterns generated in the displayed image.
  • a fourth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer functioning as a negative C plate in which a cholesteric structure is fixed, wherein the main surface of the retardation layer has an interval of 100 im, preferably Is characterized by the fact that the twist angle in the cholesteric structure does not substantially match at a position within the interval of 10 / zm.
  • the retardation layer has a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure, and the twist angles in the cholesteric structure substantially match in the micro units (domains). It is preferable that such minute units (domains) are in a state of being close to each other.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is shorter than the wavelength of the incident light.
  • a cholesteric structure in which the twist angle does not substantially match at a position within a predetermined interval on the main surface of the retardation layer. Even when a retardation layer with a thickness distribution of 5% soil is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, there are bright and dark patterns on the display image because there are different twist angles within minute intervals. This does not occur, and a decrease in display quality can be effectively suppressed. The reason for this is that, because there are different twist angles within a minute interval, the light and dark patterns cannot be distinguished by the human eyes, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is greater than the wavelength of the incident light.
  • the micro units are much smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • Y. Iimura et al. SID '94 Digest, 915 (1994) in Fig. 2 is no longer observed, and no bright and dark patterns are generated.
  • the fact that the twist angles in the cholesteric structure do not substantially match can be confirmed by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope. More specifically, as shown in FIG. 4, for example, the cross section of the retardation layer 10 that has been solidified with a cholesteric regular molecular structure using a transmission electron microscope. When observing the surface, a light and dark pattern corresponding to the pitch of the molecular helix, which is peculiar to the molecular structure of cholesteric regularity, is observed. Therefore, if there is one having a different pitch, it can be determined that there is one in which the twist angles in the cholesteric structure do not substantially match. In FIG.
  • Reference numeral 13 denotes a TAC film and an alignment film, and the TAC film, the alignment film, and the retardation layer are laminated in this order.
  • twist angles in the cholesteric structure do not substantially match means that the twist angles are different by 10 degrees or more, and it is particularly preferable that the twist angles are different by 90 degrees or more.
  • a fifth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, wherein the main surface of the retardation layer has a radius of 50 / m within a region of 50 / m.
  • the twist angles do not substantially coincide with each other at a position in a region ⁇ having a radius of 5 m.
  • the retardation layer has a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure, and the twist angles in the cholesteric structure substantially match in the micro units (domains). It is preferable that such minute units (domains) are in a state of being close to each other.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric V-structure be shorter than the wavelength of the incident light.
  • phase difference layer in which the twist angle in the cholesteric structure does not substantially coincide with a position within a region of a predetermined radius on the main surface of the retardation layer. Even if a retardation layer with a film thickness distribution of ⁇ 5% is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the display image has bright and dark patterns due to the existence of different twist angles in a small area. Without causing The degradation of display quality can be effectively suppressed. The reason for this is that, since there are objects with different twist angles in a very small area, the light and dark patterns cannot be distinguished by human eyes, and the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure is greater than the wavelength of the incident light.
  • the micro units are much smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • the micro units are much smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • the existence of the cholesteric structure in which the twist angles do not substantially coincide with each other can be confirmed by observing the cross section of the retardation layer with a transmission electron microscope as in the fourth embodiment. You can check.
  • twist angles in the cholesteric structure do not substantially match has the same meaning as that described in the fourth embodiment.
  • the cholesteric structure it is preferable that 10% or more, and more preferably, 50% or more of the cholesteric structure have a twist angle that does not substantially coincide with each other in a region having a predetermined radius. This is because if a cholesteric structure in which the twist angles do not substantially match exists in the above range, it is possible to surely make it difficult to see the light and dark patterns generated in the display image.
  • a sixth embodiment of the retardation layer of the present invention is a retardation layer functioning as a negative C plate having a fixed cholesteric structure, and has a radius of 5 mm in a cross section including a normal set on the surface of the retardation layer.
  • the angle formed by the normal and the helical axis of the helical axis structure region having the cholesteric structure in the region of 0 im, preferably in the region of a radius of 5 ⁇ m is an acute angle clockwise with respect to the normal direction. It is characterized by having the above-mentioned helical axis structure region and the above-mentioned helical axis structure region which is acutely counterclockwise with respect to the above-mentioned normal direction.
  • the helicopter shaft structure region in the present embodiment is, for example, as shown in FIG.
  • a cholesteric liquid crystal block structure H having a helical axis 12 E in a substantially constant direction in a cholesteric structure, and having a helical pitch of substantially one pitch or more.
  • the retardation layer 10 has a helical axis structure in which a helical axis 12 E forms an acute angle clockwise in a clockwise direction with respect to a normal 12 C of the retardation layer 10. It has a region H and a helical axis structure region ⁇ ⁇ in which the helical axis 12 E forms an acute angle ⁇ in the counterclockwise direction with respect to the normal 12 E of the retardation layer 10.
  • the phase difference layer has a plurality of micro units (domains) having the cholesteric structure, and the angle of the helical axis of the helical axis structure region substantially matches in the micro units (domains). It is preferable that such minute units (domains) are in a state of being close to each other.
  • the selective reflection wavelength of the selective reflection light of the cholesteric structure must be shorter than the wavelength of the incident light.
  • the phase difference layer has a helical axis of a helical axis structure region having a cholesteric structure within a region of a predetermined radius in a cross section including a normal line erected on the surface of the phase difference layer. Since the angle formed has a helical axis structure region that is acutely clockwise with respect to the above normal direction and a helical axis structure region that is acutely counterclockwise with respect to the above normal direction, they are adjacent to each other. It is possible to prevent a plurality of hermetic axis structure regions from being combined to form a large domain.
  • the phase difference layer has a plurality of helical axis structure regions having different helical axis angles in a minute region, so that the light and dark patterns cannot be distinguished by human eyes, and the selective reflection light of the cholesteric structure described above. Selection When the reflection wavelength is set to be shorter than the wavelength of the incident light, the small unit (domain) becomes considerably smaller than when the selective reflection wavelength of the selective reflection light is set to be longer than the wavelength of the incident light.
  • the retardation layer may also have a helical axis structure region H having a helical axis 12 E in the normal direction of the retardation layer 10 as shown in FIG. 5, for example. Ray.
  • the angle formed by the helical axis and the normal set on the surface of the retardation layer is, specifically, in the range of 0 to 30 degrees, particularly in the range of 0 to 10 degrees. It preferably has a helical axis structure region. If the angle is too large, a wide disclination occurs, which causes a light and dark pattern or an increased haze value, which causes light leakage.
  • the average value of the angles formed by the respective helical axes of the helical axis structure region and the normal set on the surface of the retardation layer is substantially 0 degrees.
  • the helical axis structure region having the above-mentioned angle is contained in a region having a predetermined radius at 10% or more, particularly preferably at 5 °% or more. This is because if the helical axis structure region having the above angle is included in the above range, it is possible to surely make it difficult to see a light and dark pattern generated in a display image.
  • the angle of the helical axis is determined from the photograph of the cross-sectional structure taken with a transmission electron microscope, as shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 6, for the helical axis structure region where the helical pitch of the cholesteric structure is substantially 1 pitch or more.
  • a value obtained by measuring the angle between the lithal axis 12 E and the normal line 12 C erected on the surface of the retardation layer 10 will be referred to.
  • the helical pitch of the cholesteric structure is determined by a transmission electron microscope, as shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. Pitch.
  • reference numeral 13 denotes a TAC film and an alignment film, and the TAC film, the alignment film, and the retardation layer are laminated in this order.
  • the retardation optical element of the present invention is characterized by having a transparent substrate, and the retardation layer formed on the surface of the transparent substrate and described in the section of “A. Retardation Layer”. is there.
  • the retardation optical element of the present invention it is preferable that an alignment film is formed on the transparent substrate, and the above-mentioned retardation layer is formed on the surface thereof.
  • these base materials and orientation films will be described. Note that the retardation layer is the same as that described in the section “A. Retardation Layer” above, and thus description thereof will be omitted.
  • the transparent base material used for the retardation optical element of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that transmits visible light, but a transparent base material formed of a material having few optical defects is preferable. Specifically, a glass substrate or a polymer film such as a TAC (cellulose triacetate) film is preferably used.
  • the alignment film used in the present invention is not particularly limited.
  • PI polyimide
  • PVA polybutyl alcohol
  • HEC hydroxyxethyl cellulose
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PE polyyester
  • PVCi polybiercinnamate
  • PVK polyvinylcarbazole
  • polysilane including cinnamoinole, coumarin, chalcone, etc. Can be used.
  • an alignment film that has not been subjected to a rubbing treatment is particularly preferably used. This is because minute units (domains) in the retardation layer can be reduced, and the occurrence of a bright pattern can be suppressed.
  • one color filter may be formed between the transparent substrate and the retardation layer. Thereby, it is possible to prevent surface reflection between the transparent base material, the color filter layer, and the retardation layer, thereby increasing the transmittance.
  • the method for manufacturing a retardation optical element of the present invention includes an alignment film forming step of forming an alignment film on a transparent substrate, and a liquid crystal material having a cholesteric regularity of forming a cholesteric liquid crystal structure on the alignment film.
  • Such a method of manufacturing a retardation optical element of the present invention has different aspects depending on the type of liquid crystal material used for the retardation layer, the number of layers of the retardation layer, and the like. Hereinafter, the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described for each embodiment.
  • the first embodiment of the method for producing a retardation optical element of the present invention is an embodiment in which a single retardation layer is formed using a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer.
  • FIG. 7 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a phase difference optical element of the present embodiment.
  • an alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 7 (A): alignment film forming step), and a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer 18 is coated on the alignment film 16 ( (Coating step) and aligning by the alignment regulating force of the alignment film 16 (FIG. 7 (B): alignment processing step).
  • the coated polymerizable monomer or polymerizable oligomer 18 forms a liquid crystal layer.
  • a polymerizable monomer or polymerizable oligomer 18 is polymerized by a photopolymerization initiator added in advance and ultraviolet rays 110 irradiated from the outside, or a force to initiate polymerization, or By initiating direct polymerization with the electron beam 110 and solidifying it by three-dimensional crosslinking (polymerization), one layer of retardation layer 10 acting as a negative C plate as described above is formed. (Fig. 7 (C): immobilization step).
  • the polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in the present embodiment may be dissolved in a solvent to form a coating solution in order to lower the viscosity so that coating is easy.
  • a drying step is required to evaporate the solvent before three-dimensional cross-linking is performed by irradiation with ultraviolet rays or electron beams.
  • a drying step for evaporating the solvent is performed after performing a coating step of coating a coating solution.
  • an alignment step for aligning the liquid crystal is preferably performed.
  • the liquid crystal layer becomes a nematic state.
  • an arbitrary chiral agent is added thereto, a chiral nematic liquid crystal phase (cholesteric liquid crystal phase) can be obtained. It becomes.
  • the polymerizable monomer or polymerizable Origoma may number 0/0 ⁇ Add about 2 0% Kairanore agent.
  • the selective reflection wavelength caused by the molecular structure of the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer. it can. In the present embodiment, it is preferable that the selective reflection wavelength is set to 380 nm or less, preferably 280 nm or less.
  • the alignment film used in this embodiment can be formed by a conventionally known method.
  • PI polyimide
  • PVA polyvinyl alcohol
  • HEC hydroxyxethyl cellulose
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Rubbing by forming a film that can be used as a known alignment film of PE (polyester), PVCi (polyvinyl cinnamate), PVK (polyvinyl carbazole), polysilane containing cinnamoyl, coumarin, chalcone, etc. It is better to use a method that does not.
  • a barrier layer is provided on the base material so that the base material is not damaged by a solvent in a coating solution in which a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer is dissolved.
  • the alignment film may also serve as a barrier layer.
  • a water-soluble substance such as PVA may be used as the alignment film.
  • a second aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention is an aspect in which a single retardation layer is formed using a liquid crystal polymer.
  • FIG. 8 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a phase difference optical element of the present embodiment.
  • an alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 8 (A): alignment film forming step).
  • a liquid crystal polymer 34 having cholesteric regularity is coated on the alignment film 16.
  • the coating process is performed by the alignment control force of the alignment film 16 (FIG. 8 (B): alignment process).
  • the coated liquid crystal polymer 34 constitutes a liquid crystal layer.
  • T g glass transition temperature
  • T g glass transition temperature
  • a single retardation layer 10 is formed (FIG. 8C: fixing step).
  • the liquid crystal polymer used in the present embodiment may be dissolved in a solvent to form a coating liquid in order to reduce the viscosity so as to facilitate coating.
  • a drying step is required to evaporate the solvent before cooling.
  • a drying step of evaporating a solvent is performed, and then an alignment step of aligning the liquid crystal is performed.
  • a barrier layer is formed on the base material so that the base material is not attacked by the solvent in the coating solution in which the liquid crystal polymer is dissolved. It is preferable that a liquid crystal be coated thereon.
  • the alignment film may also serve as a barrier layer.
  • a water-soluble substance such as PVA may be used as the alignment film.
  • liquid crystal polymer used in the present embodiment a cholesteric liquid crystal polymer itself having a chiral function in the liquid crystal polymer itself may be used, or a mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer may be used. It is.
  • Such a liquid crystal polymer changes its state depending on the temperature. For example, when the glass transition temperature is 90 ° C. and the isotropic transition temperature is 200 ° C., it is 90. C ⁇ 20 It exhibits a cholesteric liquid crystal state between 0 ° C and, when cooled to room temperature, can be solidified into a glass state while having a cholesteric structure.
  • the selective reflection wavelength of incident light due to the molecular structure of the cholesteric regularity of the liquid crystal polymer when a cholesteric liquid crystal polymer is used, the chiral power in the liquid crystal molecule is reduced by a known method. It just needs to be adjusted. When a mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer is used, the mixing ratio may be adjusted.
  • the selective reflection wavelength is set to be equal to or less than 380 nm, preferably equal to or less than 280 nm.
  • the director of the liquid crystal molecules on one surface of the retardation layer in contact therewith can be used.
  • a plurality of minute units (domains) can be formed in the contact surface in a substantially random manner.
  • a third embodiment of the method for producing a retardation optical element of the present invention will be described.
  • a multilayer laminated retardation layer is formed using a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer.
  • phase difference optical elements in the first and second embodiments described above is a method for manufacturing a single-layer phase difference optical element including one phase difference layer, but the present invention is not limited to this. However, the present invention also includes a method for producing a retardation optical element having a multilayered retardation layer.
  • a plurality of retardation layers 42 and 44 having a cholesteric regular molecular structure in a planar orientation may be directly laminated in order.
  • various optical compensations can be provided by using the retardation layers 42 and 44 having different birefringence values and helical pitches. It can also be achieved.
  • FIG. 9 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a phase difference optical element of this embodiment.
  • an alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 9 (A): alignment film forming step), and a coating containing a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer as a liquid crystal molecule is formed on the alignment film 16.
  • the coating solution 18 is coated (application step), and the alignment is performed by the alignment control force of the alignment film 16 (FIG. 9 (B): alignment processing step).
  • the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer 18 is three-dimensionally cross-linked by irradiation of ultraviolet rays 110 using a photopolymerization initiator or irradiation of an electron beam 110 alone.
  • the first phase difference layer 42 is formed (FIG. 9 (C): immobilization step).
  • a second coating solution 19 containing another polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule separately prepared is directly coated on the first three-dimensionally crosslinked first retardation layer 42 ( (Fig. 9 (D)).
  • the three-dimensionally cross-linked retardation layer 42 is aligned by the alignment regulating force of the surface of each minute unit (domain), and in this state, the ultraviolet light is irradiated using a photopolymerization initiator.
  • the second retardation layer 44 is formed by solidifying by three-dimensional cross-linking by the irradiation 110 or the irradiation of the electron beam 110 alone (FIG. 9 (E)).
  • the polymerizable monomer or polymerizable oligomer used in the present embodiment may be dissolved in a solvent to form a coating solution in order to reduce the viscosity so as to facilitate coating.
  • the polymerizable monomer or polymerizable oligomer may be irradiated with ultraviolet light or an electron beam.
  • a drying step is required to evaporate the solvent before dimensional crosslinking.
  • a drying step of evaporating the solvent is performed, and then an alignment step of aligning the liquid crystal is performed.
  • the director of the liquid crystal molecules in contact with the direction is substantially reduced within the contact surface. Can be random.
  • liquid crystalline materials used for forming the retardation layer and the second retardation layer have substantially the same components. Thereby, mass transfer between the phase difference layer 42 and the second phase difference layer 44 can be almost eliminated, and a more uniform phase difference layer can be obtained.
  • a phase difference optical element as a laminate can be manufactured.
  • a third aspect of the method for producing a retardation optical element of the present invention is to form a multilayer laminated retardation layer using a liquid crystal polymer.
  • FIG. 11 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a phase difference optical element of this embodiment.
  • an alignment film 16 is formed on the transparent substrate 14 (FIG. 11A: alignment film forming step), and then a liquid crystal polymer 32 having cholesteric regularity is coated on the alignment film 16 (coating).
  • the alignment is controlled by the alignment control force of the alignment film 16 (FIG. 11 (B): alignment processing step), and the liquid crystal polymer 32 is cooled to a glass transition temperature (Tg) or lower to be in a glass state.
  • Tg glass transition temperature
  • the first retardation layer 42 ' is formed (FIG. 11 (C): fixing step).
  • the same steps as those described above may be repeated.
  • the director of the liquid crystal molecules in contact with the direction is substantially random within the contact surface.
  • the polarizing layer is disposed on the surface of the transparent substrate of the retardation optical element described above in the section of “B. Retardation optical element” on which the retardation layer is not formed. It is characterized by having.
  • a polarizing element is provided with a polarizing layer on at least one surface of the phase difference optical element, reflection on the surface of the phase difference optical element is extremely reduced, and the generation of light and dark patterns is effectively prevented. And the contrast can be improved. The degradation of display quality can be effectively suppressed.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing an example of the polarizing element of the present invention.
  • the polarizing element 50 of the present invention includes a 'polarizing layer 51A and a retardation optical element 20 disposed on the light-incident side surface of the polarizing layer 51A. It is.
  • the retardation optical element 20 and the polarizing layer 51A are drawn apart from each other, but they are assumed to be configured in a state where they are bonded to each other.
  • the retardation optical element 20 can be obtained.
  • the reflection on the surface of the display becomes extremely small, and the generation of light and dark patterns can be effectively suppressed, the contrast can be improved, and the deterioration of the display quality can be effectively suppressed.
  • the polarizing layer used at this time may be a layer commonly used in a liquid crystal display device.
  • the phase difference optical element used in the present invention is the same as that described in the above-mentioned “A. Phase Difference Optical Element”, and a description thereof will be omitted.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal cell, a pair of polarizing plates disposed so as to sandwich the liquid crystal cell, and a liquid crystal cell disposed between the liquid crystal cell and at least one of the pair of polarizing plates.
  • a liquid crystal display device comprising the phase difference optical element described above, wherein the phase difference optical element compensates for a polarization state of light in a direction inclined from a normal line of the liquid crystal cell. .
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example of the liquid crystal display device of the present invention.
  • the liquid crystal display device 60 of the present invention includes a polarizing plate 102 A on the incident side, a polarizing plate 102 B on the emitting side, and a liquid crystal cell 104. is there.
  • the polarizing plates 102 A and 102 B are configured to selectively transmit only linearly polarized light having a vibration plane in a predetermined vibration direction, and the respective vibration directions are perpendicular to each other. To be They are arranged facing each other in a crossed Nicols state.
  • the liquid crystal cell 104 includes many cells corresponding to pixels, and is disposed between the polarizing plates 102A and 102B.
  • the liquid crystal cell 104 uses a VA method in which a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed, and the polarizing plate 1002 on the incident side is used.
  • the linearly polarized light that has passed through A passes through the non-driven cell portion of the liquid crystal cell 104 without being phase-shifted, and is blocked by the polarizing plate 102B on the emission side.
  • the linearly polarized light is phase-shifted.
  • the light passes through B and is emitted.
  • the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102B on the emission side selectively transmit light of a predetermined polarization state emitted from the liquid crystal cell 104.
  • the phase difference optical element 20 according to the above-described embodiment is disposed between the liquid crystal cell 104 and the light having a predetermined polarization state. Among them, the polarization state of light emitted in a direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104 can be compensated.
  • the liquid crystal display device 60 As described above, according to the liquid crystal display device 60 having the above-described configuration, the liquid crystal display device 60 according to the above-described embodiment is disposed between the liquid crystal cell 104 of the liquid crystal display device 60 and the polarizing plate 102B on the emission side.
  • the phase difference optical element 20 according to the present embodiment is arranged to compensate for the polarization state of light emitted from the liquid crystal cell 104 in a direction inclined from the normal line of the liquid crystal cell 104.
  • the liquid crystal display device 60 shown in FIG. 13 is a transmissive type in which light transmits from one side in the thickness direction to the other side, but the present embodiment is not limited to this.
  • the phase difference optical element 20 according to the above-described embodiment can be similarly incorporated and used in a reflection type liquid crystal display device.
  • the retardation optical element 20 according to the above-described embodiment is disposed between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102B on the emission side.
  • the phase difference optical element 20 may be disposed between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102A on the incident side.
  • the retardation optical element 20 is disposed on both sides of the liquid crystal cell 104 (between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102A on the incident side, and between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate on the emitting side). (Between 102B).
  • the phase difference optical element disposed between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102A on the incident side or between the liquid crystal cell 104 and the polarizing plate 102B on the emitting side is one. The number is not limited to one, and a plurality may be arranged.
  • the liquid crystal cell is formed of a liquid crystal layer of a 104-force VA (Vertical Alignment) system.
  • VA Vertical Alignment
  • Example 1 a single-layer retardation layer was formed on a glass substrate.
  • a monomer molecule having a polymerizable acrylate at both ends and a spacer between the mesogen in the center and the acrylate, and having a nematic-isotropic transition temperature of 110 ° C (the above chemical formula ( 90 parts by weight and a chiral agent molecule having polymerizable atalylate at both ends (a molecular structure represented by the above chemical formula (14))
  • a solution of 10 parts by weight in toluene solution was prepared.
  • 5% by weight of the photopolymerization initiator with respect to the monomer molecule (Ciba Specialty Co.) was added.
  • Irgacure (registered trademark) 907, manufactured by Micals Corporation was added.
  • a polyimide (Optomer (registered trademark) AL1254 manufactured by JSR Corporation) dissolved in a solvent is spin-coated on a transparent glass substrate by a spin coater, dried, and then formed into a film at 200 ° C. (Thickness: 0.1 ⁇ ), but the alignment film was used, but no rubbing was performed.
  • the coating film is irradiated with ultraviolet light, and the acrylate of the monomer molecule is three-dimensionally cross-linked and polymerized by radicals generated from a photopolymerization initiator in the coating film.
  • the phase difference optical element having a single-layer retardation layer was prepared.
  • the thickness of the coating film was 2 ⁇ ⁇ 1.5%.
  • the haze value of the prepared retardation layer measured in accordance with JIS-K 710 was 2%, the leakage light when the polarizing plate was measured in the crossed Nicols state from the normal direction was 0%, and the polarizing plate was The leakage light when measuring from the normal direction in the parallel state is set to 100%, and the 380 ⁇ ! ⁇ 7 0 0 ⁇ The maximum value of the leak light measured in the range of m was 1%.
  • the polarizers 70A and 7OB were placed in a cross Nicol state, and the produced retardation optical element 20 was interposed therebetween and visually observed. No light and dark patterns were observed.
  • Example 2 a single-layer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was formed on a polymer film. That is, a PVA solution dissolved in pure water so as to have a concentration of 2% by weight is coated on a transparent TAC film by a bar coater, dried, and then formed into a film at 100 ° C (film thickness of 0. 2 ⁇ ), a phase difference optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the optical element functioned as an alignment film. As a result, in the phase difference optical element manufactured in this manner, the same result as in Example 1 was obtained, but the haze value and the maximum value of the leaked light were smaller than those in Example 1, and each was 1%. , 0.8%.
  • Example 2 When the retardation layer fabricated in Example 1 and the retardation layer fabricated in Example 2 were compared with each other under a polarizing microscope, the size of a plurality of micro units (domains) was smaller in Example 2, and the size of the micro units (domains) was smaller. Although the maximum major axis of the inscribed ellipse in Domain was 5 ⁇ m, light leakage was observed from disclination between multiple micro units (domains).
  • Example 3 a phase difference optical element was produced in the same manner as in Example 2, except that HEC (hydroxyethyl cellulose) was used as an alignment film.
  • HEC hydroxyethyl cellulose
  • Example 3 Comparing the retardation layer fabricated in Example 2 with the retardation layer fabricated in Example 3 using a polarizing microscope, the size of a plurality of minute units (domains) was smaller in Example 3 and was actually measured with a TEM photograph. As a result, the maximum major axis of the inscribed ellipse of the small unit (domain) was 1.5 ⁇ m. The discrimination was too small to measure from the TEM photograph.
  • Example 4 the thickness of the single-layer retardation layer made of polymerizable monomer molecules was made non-uniform. In other words, the spin coater conditions were changed and the film thickness was set to 2 ⁇ ⁇ 5%. Outside, when the phase difference optical element manufactured in the same manner as in Example 1 was observed in the same manner, no bright and dark pattern was observed in the plane as in Example 1, but the cross section of the manufactured phase difference layer was observed. Observation with a transmission electron microscope revealed that the helical axes of a plurality of minute units (domains) did not match the normals established on the surface of the retardation layer, but the helical axes and the normals described above did not match. The average value of the formed angles was 0 degrees.
  • Comparative Example 1 the alignment film on which a single-layer retardation layer made of polymerizable monomer molecules was formed was rubbed to match the directors of the liquid crystal molecules. That is, when the retardation optical element manufactured in the same manner as in Example 1 except that the rubbing direction of the alignment film was made uniform in the plane was observed in the same manner, a bright and dark pattern was observed in the plane. Was done.
  • Example 5 a retardation element having a multilayer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was produced.
  • Example 1 Using the retardation layer produced in Example 1 as a first retardation layer, a toluene solution prepared in the same manner as in Example 1 was spun on the surface on the side opposite to the alignment film at a higher rotation speed than in Example 1. Coated. Next, the toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C.
  • the coating film is irradiated with ultraviolet light, and the acrylate of the monomer molecule is three-dimensionally cross-linked and polymerized by a radical generated from a photopolymerization initiator in the coating film to form a second retardation layer, thereby forming a multilayer.
  • the total film thickness at this time was 3.5 m ⁇ 1.5%.
  • the central wavelength of the selective reflection wavelength of the coating film of the multilayered phase difference layer was 280 nm.
  • Example 6 the thickness of the multilayer retardation layer composed of polymerizable monomer molecules was made non-uniform. That is, the phase difference optical element manufactured in the same manner as in Example 4 except that the total film thickness was changed to 3.5111 ⁇ 5% by changing the conditions of the spin coater was observed in the same manner. The pattern was not observed.
  • Example 7 a multilayer retardation layer made of a liquid crystal polymer was produced.
  • a toluene solution was prepared by dissolving an acryl side-chain liquid crystal polymer having a glass transition temperature of 80 ° C and an isotropic transition temperature of 200 ° C.
  • polyimide Optoma-1 (registered trademark) AL 1254, manufactured by JSR Corporation
  • a solvent is spin-coated on a transparent glass substrate by a spin coater, dried, and then formed into a film at 200 ° C ( The film thickness was 0.1 m), and it was made to function as an alignment film.
  • the glass substrate provided with such an alignment film was set on a spin coater, and a toluene solution in which the above-mentioned liquid crystal polymer was dissolved was spin-coated under the condition that the film thickness was as constant as possible.
  • the toluene in the toluene solution was evaporated at 90 ° C., and the coating film formed on the alignment film was kept at 150 ° C. for 10 minutes. Further, the coating film was cooled to room temperature to fix the liquid crystal polymer in a glassy state, thereby forming a retardation layer.
  • the film thickness at this time was 2 ⁇ ⁇ 1.5%.
  • the central wavelength of the selective reflection wavelength of the first retardation layer was 370 nm.
  • a toluene solution in which an acryl-based side chain type liquid crystal polymer having a glass transition temperature of 75 ° C and an isotropic transition temperature of 190 ° C is dissolved on the phase difference layer fixed in a glass state.
  • spin coating was performed at a higher rotation speed than the previous time.
  • the toluene in the toluene solution was evaporated at 90 ° C., and the coating film was kept at 150 ° C. for 10 minutes. Further, the coating film was cooled to room temperature to fix the liquid crystal polymer in a glassy state, and a second retardation layer was formed, thereby producing a multilayer retardation optical element.
  • the total film thickness at this time was 3.5 m ⁇ 1.5%.
  • the spectrophotometer The center wavelength of the selective reflection wavelength of the coating film of the multilayered retardation layer was 3
  • the linear polarizing plates 70 A and 7 OB were placed in a cross-nicole state, and the produced phase difference optical element 20 was interposed therebetween, and visually observed. No light and dark patterns were observed inside.
  • Example 8 the thickness of the multilayer liquid crystal layer composed of the liquid crystal polymer was made nonuniform, and the director of the liquid crystal molecules was disturbed. That is, the phase difference optical element manufactured in the same manner as in Example 6 except that the total film thickness was changed to 3.5 m ⁇ 5% by changing the conditions of the spin coater was observed in the same manner. No pattern was observed.
  • a retardation layer was produced in the same manner as in Example 1, except that the thickness was 800 nm.
  • the thickness was 800 nm.
  • the retardation layers with selective reflection wavelengths of 600 nm and 800 nm a cloudy phenomenon that is clearly visible was observed, and the degree of white turbidity was determined by the phase difference of the selective reflection wavelength of 800 nm.
  • the layer was larger and could not be used as a retardation layer.
  • the retardation layer with a selective reflection wavelength of 600 nm reflects green light, which was too low to be used as a retardation layer.
  • the retardation layer of the present invention is disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, it is possible to effectively suppress the display quality from deteriorating without generating a bright and dark pattern on a display image. it can.

Description

明 細 書 位相差層およびそれを用いた液晶表示装置 [技術分野]
本発明は、 液晶表示装置等に組み込まれて用いられる位相差層に係り、 とりわ け、 コレステリック規則性からなる負の Cプレートとして作用する位相差層を備 え、 液晶セルの法線から傾斜した方向の光の偏光状態を補償する位相差層、 位相 差層を備えた液晶表示装置に関するものである。
[背景技術]
従来の一般的な液晶表示装置としては、 図 1 5に示すように、 入射側の偏光板 1 0 2 Aと'、 出射側の偏光板 1 0 2 Bと、 液晶セル 1◦ 4とを有するものを挙げ ることができる。 偏光板 1 0 2 Aおよび 1 0 2 Bは、 所定の振動方向の振動面を 有する直線偏光 (図中、 矢印で模式的に図示) のみを選択的に透過させるように 構成されたものであり、 それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるようにク ロスニコル状態で対向して配置されている。 また、 液晶セル 1 0 4は画素に対応 する多数のセルを含むものであり、 偏光板 1 0 2 Aと 1 0 2 Bとの間に配置され ている。
ここで、 このような液晶表示装置 1 0 0において、 液晶セル 1 0 4力 負の誘 電異方性を有するネマチック液晶が封止された V A (Vertical Alignment) 方式 (図中、 液晶のダイレクターを点線で模式的に図示) を採用している場合を例に 挙げると、 入射側の偏光板 1 0 2 Aを透過した直線偏光は、 液晶セル 1 0 4のう ち非駆動状態のセルの部分を透過する際に、 位相シフトされずに透過し、 出射側 の偏光板 1 0 2 Bで遮断される。 これに対し、 液晶セル 1 0 4のうち駆動状態の セルの部分を透過する際には、 直線偏光が位相シフトされ、 この位相シフト量に 応じた量の光が出射側の偏光板 1 0 2 Bを透過して出射される。 これにより、 液 晶セル 1 0 4の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、 出射側の偏光板 1 0 2 B側に所望の画像を表示することができる。 なお、 液晶表示装置 1 0 0と 、
しては、 上述したような光の透過および遮断の態様をとるものに限 ίず、 液晶セ ル 1 .0 4のうち非駆動状態のセルの部分から出射された光が出射側の偏光板 1 0 2 Βを透過して出射される一方で、 駆動状態のセルの部分から出射された光が出 射側の偏光板 1 0 2 Βで遮断されるように構成された液晶表示装置も考案されて いる。
ところで、 上述したような V Α方式の液晶セル 1 0 4のうち非駆動状態のセル の部分を直線偏光が透過する場合を考えると、 液晶セル 1 0 4は複屈折性を有し ており、 厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なるので、 入射側の偏光板 1 0 2 Aを透過した直線偏光のうち液晶セル 1 0 4の法線に沿って入射した光は位 相シフトされずに透過するものの、 入射側の偏光板 1 0 2 Aを透過した直線偏光 のうち液晶セル 1 0 4の法線から傾斜した方向に入射した光は液晶セル 1 0 4を 透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。 この現象は、 液晶セル 1 0 4内で 垂直方向に配向した液晶分子が、 正の Cプレートとして作用することに起因した ものである。 なお、 液晶セル 1 0 4を透過する光 (透過光) に対して生じる位相 差の大きさは、 液晶セル 1 0 4内に封入された液晶分子の複屈折値や、 液晶セル 1 0 4の厚さ、 透過光の波長等にも影響される。
以上の現象により、 液晶セル 1 0 4内のあるセルが非駆動状態であり、 本来的 には直線偏光がそのまま透過され、 出射側の偏光板 1 0 2 Bで遮断されるべき場 合であっても、 液晶セル 1 0 4の法線から傾斜した方向に出射された光の一部が 出射側の偏光板 1 0 2 Bから洩れてしまうことになる。
このため、 上述したような従来の液晶表示装置 1 0 0においては、 正面から観 察される画像に比べて、 液晶セル 1 0 4の法線から傾斜した方向から観察される 画像の表示品位が主にコントラストが低下することが原因で悪化するという問題 (視角依存性の問題) があった。
上述したような従来の液晶表示装置 1 0 0における視角依存性の問題を改善す るため、 現在までに様々な技術が開発されており、 その一つとして、 例えば特開 平 3— 6 7 2 1 9号公報または特開平 4一 3 2 2 2 2 3号公報に開示されている ように、 コレステリック規則性の分子構造を有する位相差層 (複屈折性を示す位 相差層) を用い、 このような位相差層を液晶セルと偏光板との間に配置すること により光学補償を行うようにした液晶表示装置が知られている。
ここで、 コレステリック規則性の分子構造を有する位相差光学素子では、 λ = n a V · ρ ( p :液晶分子の螺旋構造における螺旋 (ヘリカル) ピッチ、 n a V : 螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率) で表される選択反射波長が、 例えば特 開平 3— 6 7 2 1 9号公報または特開平 4一 3 2 2 2 2 3号公報に開示されてい るように、 透過光の波長よりも小さくなる、 または大きくなるように調整してい る。
上述したような位相差光学素子においては、上述した液晶セルの場合と同様に、 位相差層の法線から傾斜した方向に入射する直線偏光は、 位相差層を透過する際 に位相差が生じて楕円偏光となる。 この現象は、 コレステリック規則性の分子構 造が、 負の Cプレートとして作用することに起因したものである。 なお、 位相差 層を透過する光 (透過光) に対して生じる位相差の大きさは、 位相差層内の液晶 分子の複屈折値や、 位相差層の厚さ、 透過光の波長等にも影響される。
したがって、 上述したような位相差光学素子を用いれば、 正の Cプレートとし て作用する V A方式の液晶セルで生じる位相差と、 負の Cプレートとして作用す る位相差層で生じる位相差とが相殺するように、 位相差層を適宜設計することに より、 液晶表示装置の視角依存性の問題を大幅に改善することが可能である。
—方、 特開平 7— 1 7 5 0 6 5号公報には、 T N (Twisted Nematic) 方式の 液晶セルとして、 径数/ z m〜数十 程度の固定化されていない多数のミクロド メインからなる液晶表示素子が開示されている。 T N液晶として用いられている カイラルネマチック液晶層は、 旋光層として作用し、 位相差層として作用しない ように設定されている。 そのために、 上記 T N液晶のツイス ト角は 0度〜約 2 7 0度 (カイラルピッチに換算すると 0〜0 . 7 5ピッチ) の範囲で上記多数のミ クロドメインのツイス ト角が一致するように設定されている。 なお、 T N液晶の カイラルピッチを 1ピッチ以上と仮定した場合の T N液晶の選択反射波長は、 入 射する可視光の波長より長い。
R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993) には、同じく T N方式の液晶セ ル形成方法として、 固定化されていないアモルファス状態の液晶層からなる液晶 表示素子が開示されている。 T N液晶として用いられているカイラルネマチック 1
4 液晶層は、 旋光層として作用し、 位相差層として作用しないように設定されてい る。 そのために、 上記 T N液晶のツイスト角は 9 0度 (カイラルピッチに換算す ると 0 . 5ピッチ) になるように設定されている。 T N方式には、 2枚の偏光板 の吸収軸を平行にした間に T Nセルを挟み込むノーマリーブラックモードと、 偏 光板クロスニコルの間に T Nセルを挟み込むノーマリーホワイトモードとがある 力 R. Holding et al., SID '93 Digest, 622 (1993) では固定化されていないァモ ルファス状態の液晶層からなる T N液晶表示素子をノ一マリーブラックモードに した場合の透過率は 3 %もあり、 コントラスト低下を招いている。 なお、 T N液 晶のカイラルピッチを 1ピッチ以上と仮定した場合の T N液晶の選択反射波長は、 入射する可視光の波長より長い。
Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) にも、 同じく T Ν方式の液晶セ ル形成方法として、 アモルファス状態の液晶層からなる液晶表示素子が開示され ている。 上記アモルファス状態の液晶層は、 ブラッシュ幅が 1 0〜1 0 0 μ ιηで その間にいくつかのドメインが存在しており、 隣接したドメインのダイレクター は殆ど連続している。 Τ Ν液晶として用いられているカイラルネマチック液晶層 は、 旋光層として作用し、 位相差層として作用しないように設定されている。 そ のために、上記 Τ Ν液晶のッイスト角は 9 0度(カイラルピッチに換算すると 0 . 5ピッチ) になるように設定されている。 なお、 Τ Ν液晶のカイラルピッチを 1 ピッチ以上と仮定した場合の Τ Ν液晶の選択反射波長は、 入射する可視光の波長 より長い。
また、 特開 2 0 0 2— 2 5 8 0 5 3号公報には、 コレステリック規則性を有す る液晶層表面の全範囲における液晶分子のダイレクターを一致させモノドメイン とした円偏光抽出光学素子が開示されている。 そうすることによって、 偏光板を クロスニコル状態にしてコレステリック液晶を挟み込んだときに観測される明暗 模様を解消している。
しかしながら、 上述したような位相差光学素子 (コレステリック規則性の分子 構造を有する位相差層) を液晶セルと偏光板との間に配置した場合には、 視角依 存性の問題を改善することはできるものの、 特開 2 0 0 2— 2 5 8 0 5 3号公報 の場合を除いて、 表示画像に明暗模様が発生して、 表示品位を著しく低下させる という問題があった
[発明の開示]
本発明はこのような問題点を考慮してなされたものであり、 液晶セルと偏光板 との間に位相差層を配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させることが なく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる位相差層、 この位相差層を用いた位相差光学素子および液晶表示装置を提供することを目的 とする。
本発明は、 上記目的を達成するために、 コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層の 2つの主たる表面 のうち、 少なくとも一方の表面において所定の間隔内に液晶分子のダイレクター が実質的に一致していないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。 本発明によれば、 上記位相差層は、 少なくとも一方の表面において所定の間隔 内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が士 5 %となった位相差層を有する位相差光学素 子を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 微小な間隔内にダイレクタ 一の異なる液晶分子が存在するため、 明暗模様は人間の目では事実上視認不可能 になるので、 確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、 従つ て見た目の表示品位の低下を抑制することができる。
更に、 上記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 他方の表面においても所定の 間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在すること が好ましい。 これにより、 より効果的に表示画像に発生する明暗模様を見難くす ることができ、 従つて表示品位の低下をより効果的に抑制することができるから である。
また、 本発明は、 コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能 する位相差層であって、 上記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 少なくとも一 方の表面において所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致 していないものが存在することを特徴とする位相差層を提供する。
本発明によれば、 上記位相差層は、 少なくとも一方の表面において所定の半径 の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在するこ とから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が ± 5 %となつた位相差層を有する位相 差光学素子を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 微小な領域内にダ ィレクターの異なる液晶分子が存在するため、 表示画像に発生する明暗模様を見 難くすることができ、 従って見た目の表示品位の低下を抑制することができる。 さらに、 本発明は、 コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機 能する位相差層であって、 上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内にあ る位置にコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致してないものが 存在することを特徴とする位相差層を提供する。
本発明によれば、 上記位相差層は、 所定の間隔内にある位置にコレステリック 構造におけるッイスト角が実質的に一致してないものが存在することから、 例え ば製造上の理由で膜厚分布が土 5 %となった位相差層を有する位相差光学素子を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 微小な間隔内にツイスト角の異な るものが存在するため、 明暗模様は人間の目では事実上視認不可能になるので、 確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、 従って見た目の表 示品位の低下を抑制することができる。 .
本発明は、 また、 コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能 する位相差層であって、 上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内 にある位置にコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致してないも のが存在することを特徴とする位相差層を提供する。
本発明によれば、 所定の半径の領域内にある位置にコレステリック構造におけ るッイスト角が実質的に一致してないものが存在することから、 例えば製造上の 理由で膜厚分布が ± 5 %となった位相差層を有する位相差光学素子を、 液晶セル と偏光板との間に配置した場合でも、 微小な領域内にツイスト角の異なるものが 存在するため、 表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、 従って見 た目の表示品位の低下を抑制することができる。
また、 本発明は、 コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能 する位相差層であって、 上記位相差層表面に立てた法線を含む断面において所定 の半径の領域内に上記法線と上記コレステリック構造を有するへリカル軸構造領 域のヘリカル軸とのなす角が、 上記法線方向を基準に右回りに鋭角である上記へ リ力ル軸構造領域と、 上記法線方向を基準に左回りに鋭角である上記へリ力ル軸 構造領域とを有することを特徴とする位相差層を提供する。
本発明によれば、 位相差層が、 この位相差層表面に立てた法線を含む断面にお いて所定の半径の領域内に上記法線とコレステリック構造を有するヘリカル軸構 造領域のへリカル軸とのなす角が、 上記法線方向を基準に右回りに鋭角であるへ リカル軸構造領域と、 上記法線方向を基準に左回りに鋭角であるヘリカル軸構造 領域とを有することから、 隣り合った複数のヘリカル軸構造領域が合体して、 大 きなドメインになることを防止できる。 これにより、 例えば製造上の理由で膜厚 分布が ± 5 %となつた位相差層を、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の低下を効果的に抑制す ることができる。
上述した発明においては、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイ ン) が複数存在してなることが好ましい。 例えば、 微小単位 (ドメイン) 同士の 液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないか、 あるいは微小単位 (ドメ イン)同士のコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していなく、 このような微小単位 (ドメイン) が互いに接した状態で複数存在すれば、 更に確 実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることができ、 従って表示品位の低 下を更に確実に抑制することができるからである。
さらに、 本発明は、 コレステリック構造の螺旋ピッチが 1ピッチ以上である範 囲で固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層であって、 上記コレステ リック構造を有する微小単位 (ドメイン) が複数存在してなることを特徴とする 位相差層を提供する。
本発明によれば、 上記位相差層には上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン) が複数存在することから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が ± 5 % となつた位相差層を有する位相差光学素子を、 液晶セルと偏光板との間に配置し た場合でも、 ドメインは微小であるため、 表示画像に明暗模様を発生させること がなく、 表示品位の低下を効果的に抑制することができる。
上述した発明においては、 上記コレステリ Vク構造の選択反射光の選択反射波 長が入射光の波長より短いことが好ましい。 選択反射光の選択反射波長が入射光 の波長より短くなるように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選 択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり 小さくなり、 上述したような明暗模様が観察されなくなるからである。
また、 上述した発明においては、 上記微小単位 (ドメイン) 表面の内接楕円の 最大長径が、 4 0 m以下であることが好ましい。 これにより、 液晶セルと偏光 板との間に上記位相差層を配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を認識するこ とがなく、 表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができるから である。
この際、 上記微小単位 (ドメイン) 表面の内接楕円の最大長径が、 上記入射光 の波長以下であることがより好ましい。 これにより、 液晶セルと偏光板との間に 上記位相差層を配置した場合、 ドメインの大きさ起因の明暗模様を発生させない ようにできる。 その理由は、 ドメインの大きさが上記入射光の波長以下なので、 ドメインの大きさを光で識別することが困難となるからである。
また、 上述した発明においては、 上記微小単位 (ドメイン) 間の配向欠陥 (デ イスクリネーシヨン) の距離が、 上記入射光の波長以下であることが好ましい。 これにより、 液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合、 ディスク リネーシヨン起因の散乱を発生させないようにできる。 その理由は、 ディスクリ ネーシヨンの大きさが上記入射光の波長以下なので、 ディスクリネーシヨンを光 で識別することが困難となるからである。
さらに、 上述した発明においては、 上記位相差層を J I S - K 7 1 0 5に準拠 して測定した際の^ ^一ズ値が 2 %以下であることが好ましい。 これにより、 液晶 セルと偏光板との間に上記位相差層を配置した場合でも、 コントラストの低下を 効果的に抑制することができるからである。
また、 上述した発明においては、 偏光板をクロスニコル状態にして法線方向か ら測定した際の漏れ光を 0 %、 偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際 の漏れ光を 1 0 0 %とし、 上記位相差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで 測定した際の 3 8 0 n m〜 7 0 0 n niの範囲で測定した漏れ光の最大値が 1 %以 下であることが好ましい。 これにより、 液晶セルと偏光板との間に上記位相差層 を配置した場合でも、 コントラストの低下を効果的に抑制することができるから である。
さらに、 上述した発明においては、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン) のヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致し ていないことが好ましレ、。中でも、上記コレステリック構造を有する微小単位(ド メイン) のヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が 実質的に 0度であることが好ましい。 これにより、 液晶セルと偏光板との間に上 記位相差層を配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができるからである。 また、 上述した発明においては、 上記位相差層の主たる表面の上に、 さらに、 第 2の位相差層を積層してなる積層位相差層であってもよい。 これにより、 単層 では発現不可能だつた位相差量を実現できるからである。
さらに、 上述した発明においては、 上記位相差層および上記第 2の位相差層の 選択反射光がいずれも、 実質的に同一な選択反射波長を有することが好ましい。 これにより、 二つの位相差層間で物質移動が生じた際における光学的特性の劣化 を抑止することができるからである。
また、 上述した発明においては、 上記位相差層は、 カイラルネマチック液晶が 3次元架橋された分子構造、 または、 高分子コレステリック液晶がガラス状態に された分子状態を有することが好ましい。 これにより、 コレステリック規則性の 分子構造を安定に保つことができからである。
さらに、 本発明は、 透明基材と、 上記透明基材表面に形成された、 上述した位 相差層とを有することを特徴とする位相差光学素子を提供する。
この際、 上記透明基材と、 上記位相差層との間に、 配向膜が形成されているこ とが好ましい。 これにより、 コレステリック規則性の分子構造を機械的に安定に 保つことができるからである。
さらに、 上記透明基材と上記位相差層との間にカラーフィルタ一層が形成され ていることが好ましい。 これにより、 透明基材、 カラーフィルタ一層、 および位 相差層間の表面反射を防いでより透過率を高くすることができるからである。 本発明は、 また、 上述した位相差光学素子の透明基材における、 位相差層が形 成されていない側の表面に、 偏光層が配置されていることを特徴とする偏光素子 を提供する。 本発明によれば、 位相差光学素子の少なくとも片面に偏光層が設け られているため、 位相差光学素子の表面での反射が極端に少なくなり、 明暗模様 の発生を効果的に抑制するとともにコントラス トを向上させることができ、 表示 品位の低下を効果的に抑制することができる。
さらに、 本発明は、 液晶セルと、 上記液晶セルを挟むように配置された一対の 偏光板と、 上記液晶セルと上記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置され た、 上述した位相差光学素子とを有することを特徴とする液晶表示装置を提供す る。 これにより、 液晶表示装置における明暗模様の発生を抑制するとともにコン トラストを向上させることができ、 表示品位の低下を抑制することができる。 本発明は、 また、 透明基材上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、 上記配向 膜上に、 コレステリック液晶構造を形成するコレステリック規則性を有する液晶 材料を含む位相差層形成用塗工液を、 上記配向膜に対してラビング処理を施さな い状態で塗布する塗布工程と、 上記塗布工程により配向膜上に形成された位相差 層に配向処理を施す配向処理工程と、 上記配向処理で配向させた位相差層に固化 処理を施し固化させ、 上記位相差層内における液晶相の状態で発現したコレステ リック液晶構造を固定化する固定化工程とを有することを特徴とする位相差光学 素子の製造方法を提供する。
本発明によれば、 ラビング処理を施さなレ、状態の配向膜上に位相差層が形成さ れるものであるので、 微小単位 (ドメイン) の小さな位相差層とすることが可能 となり、 液晶表示装置等に用いた場合に表示品位の良好な位相差光学素子を製造 することができる。
[図面の簡単な説明]
図 1は、本発明の一例としての位相差層の一部を拡大した模式的断面図である。 図 2は、 本発明の他の例としての位相差層の一部を拡大した模式的断面図であ る。
図 3は、 本発明の位相差層の断面の一例を示す透過型電子顕微鏡写真である。 図 4は、本発明の位相差層の断面の他の例を示す透過型電子顕微鏡写真である。 図 5は、 本発明の位相差層を説明するための説明図である。
図 6は、本発明の位相差層の断面の他の例を示す透過型電子顕微鏡写真である。 図 7は、 本発明の位相差光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図で ある。
図 8は、 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程図 である。
図 9は、 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程図 である。
図 1 0は、 本発明の一例に係る位相差層のうち多層構成の位相差層における層 間の隣接表面での液晶分子のダイレクターを示す模式図である。
図 1 1は、 本発明の位相差光学素子の製造方法の他の例を説明するための工程 図である。
図 1 2は、 本発明の位相差層を備えた偏光素子の一例を示す概略分解斜視図で ある。
図 1 3は、 本発明の位相差層を備えた液晶表示装置の一例を示す概略分解斜視 図である。
図 1 4は、 位相差光学素子を偏光板により挟んで観察する場合の構成を示す概 略分解斜視図である。
図 1 5は、 従来の液晶表示装置を示す概略分解斜視図である。
[発明を実施するための最良の形態]
本発明は、 位相差層、 それを用いた位相差光学素子、 さらには液晶表示装置を 含むものである。 以下、 それぞれについて詳述する。
A. 位相差層
まず、 本発明の位相差層について説明する。 本発明の位相差層は、 6つの実施 態様に分けることができる。 以下、 各実施態様について説明する。
1 . 第 1実施態様
本発明の位相差層の第 1実施態様は、 コレステリック構造の螺旋ピッチが 1ピ ツチ以上である範囲で固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層であつ て、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン) が複数存在してなる ことを特徴とするものである。 また、 上記コレステリック構造の選択反射光の選 択反射波長が主要な入射光の波長より短いものであればなおよいものである。 本実施態様によれば、 上記位相差層には上記コレステリック構造を有する微小 単位 (ドメイン) が複数存在することから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が土 5 %となった位相差層を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 ドメイ ンは微小であるため、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の 低下を効果的に抑制することができる。 その理由は、 選択反射光の選択反射波長 が入射光の波長より短くなるように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反 射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合より もかなり小さくなり、 例えば上述した Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図 2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じるこ とがなくなるからである。
上述した現象が何故起こるかについては、 明白な証拠は現在のところないが、 以下のように考えることができる。 すなわち、 コレステリック構造の選択反射波 長が長波長側に設定されている場合、 ラビング処理を施さない配向膜上で形成さ れる微小単位 (ドメイン) の大きさは比較的大きく、 目視可能な大きさであり、 散乱現象による白濁が生じてしまう。 一方、 コレステリック構造の選択反射波長 が短波長側に設定されている場合は、 ラビング処理を施さない配向膜上で形成さ れる微小単位 (ドメィン)の大きさは比較的小さく、 目視不可能な大きさであり、 散乱現象も起きない。
以下、 本実施態様の位相差層について図面を用いて詳細に説明する。
図 1は、 本実施態様の位相差層の一例の断面を示す模式図である。 図 1に示す ように、 本実施態様の位相差層 1 0は、 コレステリック規則性の分子構造 (螺旋 構造) を有する多数の微小単位 (ドメイン) 1 2からなるものである。
ここで、 コレステリック規則性の分子構造を有する微小単位 (ドメイン) は、 液晶分子の物理的な分子配列(プレーナ配列) に基づいて、一方向の旋光成分(円 偏光成分) と、 これと逆回りの旋光成分とを分離する旋光選択特性 (偏光分離特 性) を有している。 このような現象は、 円偏光二色性として知られ、 液晶分子の 螺旋構造における旋回方向を適宜選択すると、 この旋回方向と同一の旋光方向を 有する円偏光成分が選択的に反射される。
この場合の最大旋光偏光光散乱 (選択反射のピーク) は、 次式 (1 ) の波長;
。で生じる。
λ 0 = n a V · p ··· ( 1
ここで、 pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ、 n a Vは螺旋軸に直交す る平面内の平均屈折率である。
一方、 このときの選択反射光の波長バンド幅 Δえは、 次式 (2 ) で表される。 厶 λ =厶 n · p … ( 2 )
ここで、 Δ nは常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との差として表され る複屈折値である。
すなわち、 このようなコレステリック規則性の分子構造を有する微小単位 (ド メイン) において、 入射した無偏光は、 上述したような偏光分離特性に従って、 選択反射波長 λ。を中心とした波長バンド幅 Δえの範囲の光の右旋または左旋の 円偏光成分の一方が反射され、 他方の円偏光成分おょぴ選択反射波長以外の他の 波長領域の光 (無偏光) が透過される。 なお、 反射された右旋または左旋の円偏 光成分は、 通常の反射とは異なり、 旋回方向が反転されることなく反射される。 また、 本実施態様においては、 微小単位 (ドメイン) は、 分子構造に起因した 選択反射光の選択反射波長が、 微小単位 (ドメイン) に入射する入射光の波長よ り短くなるように分子構造の螺旋ピッチが調整されている。
本実施態様においては、 上記選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短 いことが好ましい。 また、 入射光が可視光である場合が一般的であるので、 上記 選択反射波長は、 可視光の波長より短いことが好ましく、 具体的には 3 8 0 n m 以下であることが好ましく、 特に 2 8 0 n m以下であることが好ましい。 なお、 下限に関しては、 特に限定されるものではないが、 通常は 1 5 0 n m以上とされ る。
このように、 選択反射光の選択反射波長が入射光、 特に可視光の波長よりも小 さくなるように調整するのには、 以下の 3つの理由がある。
1つ目の理由は、 コレステリック規則性の分子構造による選択反射によって入 射光が反射されてしまうことを防止するために、 選択反射波長が入射光の波長よ りも小さくなる、 または大きくなるようにする必要があるからである。 したがつ て、 微小単位 (ドメイン) に入射する入射光が可視光 (波長パンド幅: 3 8 0 η it!〜 7 8 0 n m)である場合には、上記範囲のバンド幅をはずすことが好ましく、 選択反射波長は 3 8 0 n mより小さいまたは 7 8 0 n mより大きいことが好まし い。
2つ目の理由は、 微小単位 (ドメイン) に負の Cプレートとしての作用 (位相 差層としての作用) を発現させ、 T N液晶のような旋光作用を発現させないため に、 選択反射波長が入射光の波長よりも小さくなるようにすることが好ましいか らである。 微小単位 (ドメイン) に入射する入射光が可視光である場合には、 上 述したように選択反射波長は 3 8 0 n m以下にすることが好ましい。
3つ目の理由は、選択反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すれば、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなる ように設定した場合よりもかなり小さくなり、 明暗模様が観察されなくなるから である。 上述した現象が何故起こるかについては、 明白な証拠は現在のところな いが、 以下のように考えることができる。
すなわち、 コレステリック構造の選択反射波長が長波長側に設定されている場 合、 ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単位 (ドメイン) の大き さは比較的大きく、 目視可能な大きさになり、 散乱現象による白濁が生じてしま う。 一方、 コレステリック構造の選択反射波長が短波長側に設定されている場合 は、 ラビング処理を施さない配向膜上で形成される微小単'位 (ドメイン) の大き さは比較的小さく、 目視不可能な大きさになり、 散乱現象が起きない。
また、 本実施態様においては、 図 1に示すように、 位相差層 1 0に存在する複 数の微小単位 (ドメイン) 1 2は、 T N液晶のような旋光作用を用いていないの で、 それぞれ、 螺旋ピツチが 1ピッチ以上、 好ましくは 5ピッチ以上となるよう に膜厚が調整されているものである。 具体的なピッチ数は、 所望する膜厚から計 算することができる (K. Kashima et al., IDW '02, 413(2002) 参照) 。
本実施態様においては、 位相差層に存在する複数の微小単位 (ドメイン) 同士 のコレステリック構造におけるッイスト角は実質的には一致しなくてもよい。 例えば図 2に示すように、 位相差層 1 0に膜厚分布がある場合には、 微小単位 (ドメイン) 1 2同士のツイスト角は一致しない。 このような状況は、 旋光作用 を利用する T Nモードの液晶の場合には致命的な欠陥となるが、 本発明において は、 旋光作用を利用するのではなく、 偏光の位相をシフトさせることが目的であ るため、 位相シフト量がごくわずかにずれるだけで大きな問題は生じないからで ある。
また、 図 1に示すように、 位相差層 1 0は、 厚さ方向に直交するように配置さ れた互いに対向する 2つの主たる表面 (広い方の表面) 1 2 Aおよび 1 2 Bを有 するものである。 本実施態様においては、 位相差層 1 0の 2つの主たる表面 1 2 Aおよび 1 2 Bのうち、 一方の表面 1 2 Aの複数の微小単位 (ドメイン) 1 2の 液晶分子のダイレクター D aの方向は実質的に一致していないことが好ましく、 さらに、 他方の表面 1 2 Bの微小単位 (ドメイン) 1 2の液晶分子のダイレクタ 一 D bの方向も実質的に一致していないことが好ましい。 また、 本実施態様にお いては、 それぞれの微小単位 (ドメイン) 1 2表面の液晶分子のダイレクターは 実質的にランダムであることが好ましい。
上記位相差層に膜厚分布がある場合、 位相差層表面の全ての液晶分子のダイレ クタ一を一致させてモノドメインを作ろうとすると、 モノドメインになりきれな い複数の大きな島状ドメイン (ドメイン表面の内接楕円の最大長径が、 5〜1 0 O mm) 明暗模様として視認されてしまうという不具合が生じる。 一方、 本 発明においては、 位相差層に複数の微小単位 (ドメイン) が存在し、 これらの複 数の微小単位 (ドメイン) 表面の液晶分子のダイレクターが一致していないこと により、 位相差層に膜厚分布がある場合でも、 明暗模様が発生することなく、 表 示品位の低下を抑制することができるという利点を有する。
なお、 モノ ドメインを作りたい場合は、 ラビング処理を施した配向膜を用レ、れ ばよく、 複数の微小単位 (ドメイン) を作りたい場合は、 ラビング処理を施さな い配向膜を用いればよい。 これらに関しては、 特開平 7— 1 7 5 0 6 5号公報、 R. Holding et al" SID '93 Digest, 622 (1993)、 Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994)に開示されているので、 ここでの説明は省略するが、一言で言 えば、 ラビング処理を施さない配向膜は液晶分子に対する水平方向の配向規制力 を有しているが、 その力の方向は面内でランダムになっていることに起因してい る。
ここで、 微小単位 (ドメイン) の表面における、 液晶分子のダイレクターの方 向が実質的に一致しているか否かは、 位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察 することによって判別することができる。 詳細には、 例えば図 3に示すように、 透過型電子顕微鏡により、 コレステリック規則性の分子構造のまま固化された位 相差層 1 0の断面を観察すると、 コレステリック規則性の分子構造特有の、 分子 螺旋のピッチに相当する明暗模様が観察される。 したがって、 このとき、 各表面 (例えば表面 1 2 A) において、 面に沿って明暗の濃度にばらつきがあれば、 こ の面内の液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものと判断すること ができる。
なお、 「液晶分子」 という用語は、 一般的には液体の流動性と結晶の異方性と を兼ね備えた分子という意味で用いられるが、 本明細書においては、 流動性を有 する状態で有していた異方性を保持しつつ固化された分子についても便宜上、 「液晶分子」 という用語を用いることとする。 分子が流動性を有する状態で有し ていた異方性を保持しつつ固化させる方法としては、 例えば、 重合可能な基を有 する液晶性分子 (重合性モノマー分子または重合性オリゴマー分子) を架橋させ る方法や、 高分子液晶 (液晶ポリマー) をガラス転移温度以下に冷却する方法等 がある。
また、 本実施態様のコレステリック規則性の分子構造を有する位相差層は、 異 方性、 すなわち複屈折性を有しており、 厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが 異なるので、 負の Cプレートとして作用する。
ここで、 位相差層は、 光学軸の向きと、 光学軸に直交する方向の屈折率に対す る光学軸方向の屈折率の大きさとにより分類されるものである。 光学軸の方向が 位相差層の平面に沿っているものを Aプレート、 光学軸の方向が位相差層に垂直 な法線方向に向いているものを Cプレート、 光学軸の方向が法線方向から傾いて いるものを Oプレートと呼ぶ。 また、 光学軸方向の屈折率が光学軸に直交する方 向の屈折率より大きいものを正のプレート、 光学軸方向の屈折率が光学軸に直交 する方向の屈折率より小さいものを負のプレートとレ、う。 したがって、 正の Aプ レート、 負の Aプレート、 正の Cプレート、 負の Cプレート、 正の Oプレート、 負の Oプレートの区別がある。 本実施態様においては、 位相差層は負の Cプレー トとして機能しているものである。 負の Cプレートとは、 光学軸の方向が位相差 層に垂直な法線方向に向いており、 光学軸方向の屈折率が光学軸に直交する方向 の屈折率より小さいものである。
すなわち、 3次元直交座標系で、 位相差層の面方向の屈折率を N x、 N y、 厚 さ方向の屈折率を N zとすると、 N zく N x = N yの関係となっている。 このた め、 例えば図 1に示すように、 位相差層 1 0に直線偏光が入射する場合には、 位 相差層 1 0の法線 1 2 Cの方向に入射した直線偏光は位相シフトされずに透過さ れるものの、 位相差層 1 2の法線 1 2 Cから傾斜した方向に入射した直線偏光は 位相差層 1 0を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。 なお逆に、 位相差 層 1 0の法線 1 2 Cから傾斜した方向に楕円偏光が入射した場合には、 入射した 楕円偏光を直線偏光にすることも可能である。
なお、 位相差層 1 0の各々の微小単位 (ドメイン) 1 2内においては、 主たる 表面 1 2 Aおよび 1 2 Bの全範囲における液晶分子のダイレクター D aおよび D bの方向が実質的に一致している。
ここで、 図 1中 1 2 Dは各微小単位 (ドメイン) 1 2間の境界を示し、 図 1中 1 2 Eは各微小単位 (ドメイン) 1 2のヘリカル軸を示している。
本実施態様においては、 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさが、 目視で判別で きない程度であることが好ましい。 具体的には、 内接楕円の最大長径が 4 0 μ πι 以下、 好ましくは 2 0 μ m以下、 より好ましくは 1◦ μ m以下、 特に 5 μ m以下 であることが好ましい。 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさが、 上記範囲である ことにより、 微小単位 (ドメイン) を目視により判別することが不可能となり、 目視により明喑模様を捕らえることができないことから、 実質的に明喑模様に起 因する不具合を抑制することができるからである。
さらに、 上記微小単位 (ドメイン) 表面の大きさが、 入射波長以下であること が好ましく、 特に可視光の波長以下、 すなわち 3 8 0 n m以下であるであること が好ましい。 この場合も同様に、 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさが、 上記範 囲であることにより、 実際に明暗模様が発生することを抑制することができるか らである。
このように、 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさをより小さくしたい場合は、 選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであるが、 具体的には選 択反射波長を 3 8 0 n m以下、 好ましくは 2 8 0 n m以下にすればよいものであ る。
本実施態様における微小単位 (ドメイン) 表面の大きさは、 偏光顕微鏡による 実測値を用いることができる。 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさが、 偏光顕微 鏡では識別できない場合は、 A FM、 S EM、 または T EMといった光ではなく 電子等を用いた分析手法が用いられる。
また、 本実施態様においては、 複数の微小単位 (ドメイン) それぞれのへリカ ル軸と位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致しないことが好ましい。 例え ば図 1に示すように、 複数の微小単位 (ドメイン) 1 2のヘリカル軸 1 2 Eと位 相差層表面に立てた法線 1 2 Cとが実質的に一致していないようにすれば、 複数 の微小単位をさらに小さくすることができるからである。 その理由は、 隣り合つ た複数の微小単位 (ドメイン) が合体して、 より大きなドメインになることを防 止することができるからである。
このように、 複数の微小単位 (ドメイン) のヘリカル軸と位相差層表面に立て た法線とが実質的に一致していないようにするためには、 位相差層を製造する際 に、 位相差層表面に風を当てる等の方法を用いればよいものである。
さらに、 コレステリック構造を有する上記複数の微小単位 (ドメィン) それぞ れのヘリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的 に 0度であることが好ましい。 コレステリック構造を有する上記複数の微小単位 (ドメィン) それぞれのへリカル軸と上記位相差層表面に立てた法線とのなす角 度の平均値が実質的に 0度であれば、 液晶セルと偏光板との間に上記位相差層を 配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位が低 下してしまうことをさらに効果的に抑制することができるからである。
また、 本実施態様においては、 微小単位 (ドメイン) 間の配向欠陥 (ディスクリ ネ一シヨン) の距離が、 入射光の波長以下であることが好ましい。 具体的には、 可視光の波長以下、 すなわち 3 8 0 n m以下、 中でも 2 8 0 n m以下であること が好ましい。 微小単位 (ドメイン) 間の配向欠陥 (ディスクリネ シヨン) の距 離が上記範囲であることにより、 ディスクリネーションによる散乱が起こらなく なるからである。
このように、 微小単位 (ドメイン) 間の配向欠陥 (ディスクリネーシヨン) の 距離をより小さくしたい場合は、 選択反射波長をより短くすればよいことは上述 した通りであるが、 具体的には選択反射波長を 380 nm以下、 好ましくは 28 0 nm以下にすればよいものである。
また、上記位相差層を J I S-K7105に準拠して測定した際のヘーズ値力 10%以下であることが好ましく、 中でも 2%以下、 特に 1%以下であることが 好ましレ、。 上記ヘーズ値が上述した範囲であることにより、微小単位 (ドメイン) 間のディスクリネーションによる散乱が起こらなくなり、 液晶セルと偏光板との 間に上記位相差層を配置した場合でも、 コントラストの低下を効果的に抑制する ことができるからである。
上記微小単位 (ドメイン) 間のディスクリネーシヨンによる散乱を抑えること により、 J I S— K7105に準拠して測定した際のヘーズ値を 10%以下、 中 でも 2%以下、 さらには 1%以下に抑えることができるものであるが、 そのため には、 選択反射波長をより短くすればよいことは上述した通りであり、 具体的に は選択反射波長を 380 nm以下、 好ましくは 280 nm以下にすればよいもの である。
本実施態様においては、 偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定し た際の漏れ光を 0 %、 偏光板パラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を 100 %としたとき、 上記位相差層をクロスニコル状態の偏光板間に挟んで測定 した際の 380 n m〜 700 n mの範囲で測定した漏れ光の最大値が 1 %以下で あることが好ましく、 中でも 0· 1 %以下であることが好ましい。 上記漏れ光の 最大値が上述した範囲であることにより、 液晶セルと偏光板との間に上記位相差 層を配置した場合でも、 コントラストの低下を効果的に抑制することができるか らである。
上記ヘーズ値を小さくすることにより、 上記漏れ光の最大値を 1 %以下、 さら には 0. 1 %以下に抑えることができるが、 そのためには、 選択反射波長をより 短くすればよいことは上述した通りであり、 具体的には選択反射波長を 380 η m以下、 好ましくは 280 nm以下にすればよいものである。
また、 上記位相差層に用いられる材料としては、 コレステリック液晶相を呈す る液晶材料を用いることができる。 このような液晶材料としては、 コレステリッ ク規則性を有するものであれば特に限定されるものではないが、 重合性の液晶材 料 (重合性モノマーまたは重合性オリゴマー) または液晶ポリマーを使用するこ とができる。
本実施態様においては、 上記材料の中でも、 3次元架橋可能な重合性モノマー または重合性オリゴマーを用いることが好ましい。 液晶分子をコレステリック液 晶の状態のままで光学的に固定化することができ、 光学膜としての取り扱いが容 易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができるからである。なお、 「3 次元架橋」 とは、 重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を互いに 3次元 的に重合して、 網目 (ネットワーク) 構造の状態にすることを意味する。
また、 冷却によりガラス状態に固化することが可能な液晶ポリマー (高分子コ レステリック液晶) を用いることもできる。 この場合も同様に、 液晶分子をコレ ステリック液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、 光学膜としての 取り扱いが容易な、 常温で安定したフィルム状の膜とすることができるからであ る。
上記 3次元架橋可能な重合性モノマーとしては、 特開平 7— 258638号公 報、 特表平 1 1一 51301 9号公報や特表平 9— 506088号公報、 特表平 1 0-508882号公報に開示されているような、 液晶性モノマ一およびキラ ル化合物の混合物を用いることができる。 例えば、 ネマチック液晶相を呈する液 晶性モノマーにカイラル剤を添加することによりカイラルネマチック液晶 (コレ ステリック液晶) が得られるものである。 コレステリック薄膜の製造法に関して は、 特開 2001— 5684号公報ゃ特開 2001— 10045号公報にも記載 されている。 このような液晶性モノマーとしては、 例えば一般式 (1) 〜 (: 1 1) に示す化合物を用いることができる。 ここで、 一般式 (1 1) で示される液晶性 モノマーの場合には、 Xは 2〜5 (整数) であることが好ましい。
Figure imgf000023_0001
H2(^CHC02(CH2)60 (8)
Figure imgf000023_0002
xは 2~5の整数
また、 上記カイラル剤としては、 例えば一般式 (1 2) 〜 (14) に示す化合 物を用いることが好ましい。 なお、 一般式 (1 2) および (1 3) で示される力 ィラル剤の場合、 Xは 2〜 12 (整数) であることが好ましく、 また、一般式( 1 4 ) で示されるカイラル剤の場合、 Xは 2〜5 (整数) であることが好ましレ、。 ここで、 一般化式 (1 2 ) において、 R 4は水素またはメチル基を示す。
Figure imgf000024_0001
また、 上記 3次元架橋可能な重合性オリゴマーとしては、 特開昭 5 7 - 1 6 5 4 8 0号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポ リシロキサン化合物等を用いることができる。
さらに、 上記液晶ポリマーとしては、 液晶を呈するメソゲン基を主鎖、 側鎖、 あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、 コレステリル基を側鎖 に導入した高分子コレステリック液晶、 特開平 9一 1 3 3 8 1 0号公報に開示さ れているような液晶性高分子、 特開平 1 1一 2 9 3 2 5 2号公報に開示されてい るような液晶性高分子等を用いることができる。
本実施態様の位相差層は、 1層であることに限定されるものではなく、 位相差 層の主たる表面上に第 2の位相差層、 必要であればさらに複数の位相差層を積層 して形成された積層位相差層であってもよい。 このように位相差層を複数の位相差層の積層体とすることにより、 各位相差層 として、 複屈折値や螺旋ピッチ等が異なるものを用いることにより、 多様な光学 補償を実現することもできる。
なお、 このような多層構成の積層位相差層においては、 各位相差層の最外面に 位置する互いに対向する 2つの主たる表面はそれぞれ、 各微小単位 (ドメイン) 内の液晶分子のダイレクタ一は実質的に一致している力 各微小単位 (ドメイン) 同士のダイレクタ一は実質的に一致していない。
また、 上記位相差層および上記第 2の位相差層の選択反射光がいずれも、 実質 的に同一な選択反射波長を有することが好ましく、 さらに各位相差層を形成する ために用いる液晶性材料は、 実質的に同一成分であることが好ましい。 これによ り、 上記位相差層と上記第 2の位相差層との間での物質移動を殆どなくすことが でき、 さらに均一な位相差層の積層体としての積層位相差層を製造することがで さる。
2 . 第 2実施態様
本発明の位相差層の第 2実施態様は、 コレステリック構造を固定化した負の C プレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層の 2つの主たる表面の うち、 少なくとも一方の表面において 1 0 0〃mの間隔内、 好ましくは 1 0 の間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在するこ とを特徴とするものである。
また、 上記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 他方の表面においても所定の 間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在すること が好ましい。
このとき、 上記位相差層は、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメ イン) が複数存在してなり、 微小単位 (ドメイン) 內においては液晶分子のダイ レクターが実質的に一致しており、 このような微小単位 (ドメイン) が互いに近 接している状態であることが好ましい。
更に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よ り短ければなおよい。
本実施態様によれば、 上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内に液晶 分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、 例えば 製造上の理由で膜厚分布が ± 5 %となった位相差層を、 液晶セルと偏光板との間 に配置した場合でも、 微小な間隔内にダイレクターの異なる液晶分子が存在する ため、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の低下を効果的に 抑制することができる。 その理由は、 微小な間隔内にダイレクターの異なる液晶 分子が存在するため、 明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、 上記コ レステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くなるよう に設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反射波長が入射光の波 長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、 例えば上述 した Y. Iimura et al., SID ,94 Digest, 915 (1994) の図 2で見られる様な凹凸 模様が観察されなくなり、 明暗模様が生じることがなくなるからである。
なお、 液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在すること は、 上記第 1実施態様と同様に、 位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察する ことによつて確認することができる。
また、 本実施態様において液晶分子のダイレクターが実質的に一致していない とは、 液晶分子のダイレクターが 1 0度〜 1 7 0度の範囲で異なることを意味す る。
なお、 位相差層のその他の点については、 上記第 1実施態様に記載したものと 同様であるので、 ここでの説明は省略する。
3 . 第 3実施態様
本発明の位相差層の第 3実施態様は、 コレステリック構造を固定化した負の C プレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層の 2つの主たる表面の うち、 少なくとも一方の表面において半径 5 0 mの領域内、 好ましくは半径 5 μ mの領域内に液晶分子のダイレクタ一が実質的に一致していないものが存在す ることを特徴とするものである。
また、 上記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 他方の表面においても所定の 半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在す ることが好ましい。
このとき、 上記位相差層は、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメ イン) が複数存在してなり、 微小単位 (ドメイン) 内においては液晶分子のダイ レクターが実質的に一致しており、 このような微小単位 (ドメイン) が互いに近 接している状態であることが好ましい。
更に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よ り短ければなおよい。
本実施態様によれば、 上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内 に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在することから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が ± 5 %となった位相差層を、 液晶セルと偏光板 との間に配置した場合でも、 微小な領域内にダイレクターの異なる液晶分子が存 在するため、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の低下を効 果的に抑制することができる。 その理由は、 微小な領域内にダイレクターの異な る液晶分子が存在するため、 明暗模様が人間の目では識別できなくなると共に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短くな るように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反射波長が入射 光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、 例え ば上述した Y. Iimura et al., SID ,94 Digest, 915 (1994) の図 2で見られる様 な凹凸模様が観察されなくなり、 明暗模様が生じることがなくなるからである。 なお、 液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在すること は、 上記第 1実施態様と同様に、 位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察する ことによって確認することができる。
また、 液晶分子のダイレクタ一が実質的に一致していないとは、 上記第 2実施 態様の項に記載したものと同様の意味である。
本実施態様においては、 所定の半径の領域内に液晶分子のダイレクターが実質 的に一致していないものが 1 0 %以上存在することが好ましく、 より好ましくは 5 0 %以上である。 液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが上 記範囲で存在すれば、 確実に表示画像に発生する明暗模様を見難くすることがで きるからである。
なお、 位相差層のその他の点については、 上記第 1実施態様に記載したものと 同様であるので、 ここでの説明は省略する。 4 . 第 4実施態様
本発明の位相差層の第 4実施態様は、 コレステリック構造を固定化した負の C プレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層の主たる表面において 1 0 0 i mの間隔内、 好ましくは 1 0 /z mの間隔内にある位置にコレステリック 構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴とす るものである。
このとき、 上記位相差層は、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメ イン) が複数存在してなり、 微小単位 (ドメイン) 内においてはコレステリック 構造におけるツイスト角が実質的に一致しており、 このような微小単位 (ドメイ ン) が互いに近接している状態であることが好ましい。
更に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よ り短ければなおよい。
本実施態様によれば、 上記位相差層の主たる表面において所定の間隔内にある 位置にコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していないものが 存在することから、例えば製造上の理由で膜厚分布が土 5 %となった位相差層を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 微小な間隔内にツイスト角の異な るものが存在するため、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位 の低下を効果的に抑制することができる。 その理由は、 微小な間隔内にツイスト 角の異なるものが存在するため、 明暗模様が人間の目では識別できなくなると共 に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より短 くなるように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反射波長が 入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さくなり、 例えば上述した Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図 2で見られ る様な凹凸模様が観察されなくなり、 明暗模様が生じることがなくなるからであ る。
ここで、 コレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していないも のが存在することは、 位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによつ て確認することができる。 詳細には、 例えば図 4に示すように、 透過型電子顕微 鏡により、 コレステリック規則性の分子構造のまま固化された位相差層 1 0の断 面を観察すると、 コレステリック規則性の分子構造特有の、 分子螺旋のピッチに 相当する明暗模様が観察される。 したがって、 このピッチが異なるものが存在す れば、 コレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していないものが 存在すると判断することができる。 なお、 図 4において、 1 2 Aおよび 1 2 Bは 位相差層 1 0の主たる表面であり、この位相差層 1 0には膜厚分布がある。また、 1 3は T A Cフィルムおよび配向膜であり、 T A Cフィルム、 配向膜、 位相差層 の順に積層されている。
また、 本実施態様においてコレステリック構造におけるツイスト角が実質的に 一致していないとは、ッイスト角が 1 0度以上異なることを意味するものであり、 中でも 9 0度以上異なることが好ましい。
なお、 位相差層のその他の点については、 上記第 1実施態様に記載したものと 同様であるので、 ここでの説明は省略する。
5 . 第 5実施態様
本発明の位相差層の第 5実施態様は、 コレステリック構造を固定ィヒした負の C プレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層の主たる表面において 半径 5 0 / mの領域内、 好ましくは半径 5 mの領域內にある位置にコレステリ ック構造におけるツイスト角が実質的に一致してないものが存在することを特徴 とするものである。
このとき、 上記位相差層は、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメ イン) が複数存在してなり、 微小単位 (ドメイン) 内においてはコレステリック 構造におけるッイスト角が実質的に一致しており、 このような微小単位 (ドメイ ン) が互いに近接している状態であることが好ましい。
更に、 上記コレステリ Vク構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よ り短ければなおよい。
本実施態様によれば、 上記位相差層の主たる表面において所定の半径の領域内 にある位置にコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していない ものが存在することから、 例えば製造上の理由で膜厚分布が ± 5 %となつた位相 差層を、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 微小な領域内にツイスト 角の異なるものが存在するため、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の低下を効果的に抑制することができる。 その理由は、 微小な領域内に ッイスト角の異なるものが存在するため、 明暗模様が人間の目では識別できなく なると共に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波 長より短くなるように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反 射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている場合よりもかなり小さ くなり、 例えば上述した Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図 2で 見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、 明喑模様が生じることがなくなるか らである。
ここで、 コレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していないも のが存在することは、 上記第 4実施態様と同様に、 位相差層の断面を透過型電子 顕微鏡で観察することによつて確認することができる。
また、コレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致していないとは、 上記第 4実施態様に記載したものと同様の意味である。
本実施態様においては、 所定の半径の領域内にコレステリック構造におけるッ イスト角が実質的に一致していないものが 1 0 %以上存在することが好ましく、 より好ましくは 5 0 %以上である。 コレステリック構造におけるッイス ト角が実 質的に一致していないものが上記範囲で存在すれば、 確実に表示画像に発生する 明暗模様を見難くすることができるからである。
なお、 位相差層のその他の点については、 上記第 1実施態様に記載したものと 同様であるので、 ここでの説明は省略する。
6 . 第 6実施態様
本発明の位相差層の第 6実施態様は、 コレステリック構造を固定化した負の C プレートとして機能する位相差層であって、 上記位相差層表面に立てた法線を含 む断面において半径 5 0 i mの領域内、 好ましくは半径 5 μ mの領域内に上記法 線と上記コレステリック構造を有するヘリカル軸構造領域のヘリカル軸とのなす 角が、 上記法線方向を基準に右回りに鋭角である上記ヘリカル軸構造領域と、 上 記法線方向を基準に左回りに鋭角である上記へリカル軸構造領域とを有すること を特徴とするものである。
ここで、 本実施態様におけるヘリ力ル軸構造領域とは、 例えば図 5に示すよう に、 コレステリック構造の中で実質的に一定方向のヘリカル軸 1 2 Eを持ったコ レステリック液晶のブロック構造 Hで、 螺旋ピッチが実質的に 1ピッチ以上のも のをいうこととする。
また、 位相差層 1 0は、 例えば図 5に示すように、 ヘリカル軸 1 2 Eが、 位相 差層 1 0の法線 1 2 Cに対して右回り方向に鋭角ひを形成するヘリカル軸構造領 域 Hと、 ヘリカル軸 1 2 Eが位相差層 1 0の法線 1 2 Eに対して左回り方向に鋭 角 βを形成するヘリカル軸構造領域 Ηとを有するものである。
このとき、 上記位相差層は、 上記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメ イン) が複数存在してなり、 微小単位 (ドメイン) 内においてはヘリカル軸構造 領域のヘリカル軸の角度が実質的に一致しており、 このような微小単位 (ドメイ ン) が互いに近接している状態であることが好ましい。
更に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よ り短ければなおよレ、。
本実施態様によれば、 位相差層が、 この位相差層表面に立てた法線を含む断面 において所定の半径の領域内に上記法線とコレステリック構造を有するヘリカル 軸構造領域のヘリカル軸とのなす角が、 上記法線方向を基準に右回りに鋭角であ るヘリカル軸構造領域と、 上記法線方向を基準に左回りに鋭角であるヘリカル軸 構造領域とを有することから、隣り合つた複数のへリ力ル軸構造領域が合体して、 大きなドメインになることを防止することができる。 これにより、 例えば製造上 の理由で膜厚分布が ± 5 %となつた位相差層を、 液晶セルと偏光板との間に配置 した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位の低下を 効果的に抑制することができる。 その理由は、 位相差層が、 微小な領域内にヘリ カル軸の角度が異なる複数のヘリカル軸構造領域を有するため、 明暗模様が人間 の目では識別できなくなると共に、 上記コレステリック構造の選択反射光の選択 反射波長が入射光の波長より短くなるように設定すると、 微小単位 (ドメイン) は選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より長くなるように設定されている 場合よりもかなり小さくなり、例えば上述した Y. Iimura et al., SID '94 Digest, 915 (1994) の図 2で見られる様な凹凸模様が観察されなくなり、明暗模様が生じ ることがなくなるからである。 本実施態様においては、 位相差層は、 例えば図 5に示すように、 上記位相差層 1 0の法線方向にヘリカル軸 1 2 Eを有するヘリカル軸構造領域 Hも有するもの であってもよレヽ。
ここで、 ヘリカル軸と位相差層表面に立てた法線とが形成する角度として、 具 体的には、 0度〜 3 0度の範囲内、 中でも 0度〜 1 0度の範囲内であるヘリカル 軸構造領域を有するものであることが好ましい。 上記角度が大きすぎると、 幅の 広いディスクリネーシヨンが生じて、 明暗模様が発生したり、 ヘーズ値が大きく なって光漏れの原因となったりするからである。
また、 ヘリカル軸構造領域のそれぞれのヘリカル軸と位相差層表面に立てた法 線とのなす角度の平均値が実質的に 0度であることが好ましい。 これにより、 液 晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 表示画像に明暗模様を発生させるこ とがなく、 表示品位の低下をさらに効果的に抑制することができるからである。 本実施態様においては、 上記角度を有するヘリカル軸構造領域が、 所定の半径 の領域内に 1 0 %以上、 中でも 5◦%以上含有されていることが好ましい。 上記 角度を有するヘリカル軸構造領域が上記範囲で含有されていれば、 確実に表示画 像に発生する明暗模様を見難くすることができるからである。
なお、 上記ヘリカル軸の角度は、 透過電子顕微鏡により撮影された断面構造の 写真から、 例えば図 6に示すように、 コレステリック構造の螺旋ピッチが実質的 に 1ピッチ以上のへリカル軸構造領域のへリカル軸 1 2 Eと、 位相差層 1 0表面 に立てた法線 1 2 Cとの角度を測定することにより得た値をいうこととする。 こ こで、 上記コレステリック構造の螺旋ピッチは、 透過電子顕微鏡において、 例え ば図 6に示すように、白色で観察される線と黒色で観察される線と力 らなる組が、 二組で 1ピッチとなる。 また上記へリ力ル軸 1 2 Eの軸方向は、 白色で観察され る線または黒色で観察される線の垂線方向とする。 なお、 図 6において、 1 3は T A Cフィルムおよび配向膜であり、 T A Cフィルム、 配向膜、 位相差層の順に 積層されている。
なお、 位相差層のその他の点については、 上記第 1実施態様に記載したものと 同様であるので、 ここでの説明は省略する。
B . 位相差光学素子 次に、本発明の位相差光学素子について説明する。本発明の位相差光学素子は、 透明基材と、 上記透明基材表面に形成された、 上記 「A. 位相差層」 の欄で説明 した位相差層とを有することを特徴とするものである。
本発明の位相差光学素子は、 上記透明基材上に配向膜を形成し、 その表面に上 述した位相差層が形成されていることが好ましい。 以下、 これらの基材および配 向膜について説明する。 なお、 位相差層に関しては、 上記 「A. 位相差層」 の欄 で説明したものと同様であるので、 ここでの説明は省略する。
1 . 透明基材
本発明の位相差光学素子に用いられる透明基材としては、 可視光を透過する材 料であれば特に限定されないが、 光学的不具合の少ない材料で形成されたものが 好ましい。 具体的には、 ガラス基板または T A C (三酢酸セルロース) フィルム 等の高分子フィルムが好適に用いられる。
2 . 配向膜
本発明に用いられる配向膜は、 特に限定されるものではないが、 例えば、 P I (ポリイミ ド) 、 P V A (ポリ ビュルアルコール) 、 H E C (ヒ ドロキシェチル セルロース) 、 P C (ポリカーボネート) 、 P S (ポリスチレン) 、 P MMA (ポ リメチルメタタリレート) 、 P E (ポリエステル) 、 P V C i (ポリビエルシン ナメート) 、 P V K (ポリ ビニルカルバゾール) 、 シンナモイノレを含むポリシラ ン、 クマリン、 カルコン等の既知の配向膜として用いられているものを用いるこ とができる。
本発明においては、 特にラビング処理がなされていない配向膜が好適に用いら れる。 これにより位相差層中の微小単位 (ドメイン) を小さくすることができ、 明喑模様の発生を抑えることができるからである。
3 . その他
本発明においては、 上記透明基材と、 上記位相差層との間に、 カラーフィルタ 一層が形成されているものであってもよい。 これにより、 透明基材、 カラーフィ ルター層、 および位相差層間の表面反射を防いでより透過率を高くすることがで きるからである。
C . 位相差光学素子の製造方法 次に、 本発明の位相差光学素子の製造方法について説明する。
本発明の位相差光学素子の製造方法は、 透明基材上に配向膜を形成する配向膜 形成工程と、 上記配向膜上に、 コレステリック液晶構造を形成するコレステリッ ク規則性を有する液晶材料を含む位相差層形成用塗工液を、 上記配向膜に対して ラビング処理を施さない状態で塗布する塗布工程と、 上記塗布工程により配向膜 上に形成された位相差層に配向処理を施す配向処理工程と、 上記配向処理で配向 させた位相差層に固化処理を施し固化させ、 上記位相差層内における液晶相の状 態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する固定化工程とを有することを 特徴とするものである。
このような、 本発明の位相差光学素子の製造方法は、 位相差層に用いられる液 晶材料の種類および位相差層の層数等によって態様が異なるものである。 以下、 本発明の位相差光学素子の製造方法を各態様に分けて説明する。
1 . 第 1の態様
本発明の位相差光学素子の製造方法の第 1の態様は、 重合性モノマーまたは重 合性オリゴマーを用いて一層の位相差層を形成する態様である。
図 7は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、 透明基材 1 4上に配向膜 1 6を形成し (図 7 (A) :配向膜形成工程) 、 上記配 向膜 1 6上に重合性モノマーまたは重合性オリゴマー 1 8をコーティングし (塗 布工程) 、 上記配向膜 1 6の配向規制力によって配向させる (図 7 ( B ) :配向 処理工程) 。 このとき、 コーティングされた重合性モノマーまたは重合性オリゴ マー 1 8は液晶層を構成している。 次に、 この配向状態のままで、 重合性モノマ 一または重合性オリゴマー 1 8を、 予め添加しておいた光重合開始剤と外部から 照射した紫外線 1 1 0とによって重合を開始させる力、 または電子線 1 1 0で直 接重合を開始させることにより、 3次元架橋 (ポリマー化) して固化すれば、 上 述したような負の Cプレートとして作用する一層の位相差層 1 0が形成される (図 7 ( C ) :固定化工程) 。
本態様においては、 配向膜の配向規制力の方向をラビングせずにランダムな状 態のままにしておけば、 これと接触する液晶分子のダイレクターの方向を、 その 接触面内で実質的にランダムにし、 複数の微小単位 (ドメイン) を作ることがで さる。
また、 本態様に用いられる重合性モノマーまたは重合性オリゴマーは、 コーテ イングし易いように粘度を低下させるため、 溶媒に溶かしてコ^"ティング液とし てもよいものである。 この場合には、 紫外線や電子線の照射により 3次元架橋す る前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。 好ましくは、 コーティン グ液をコーティングするコーティング工程を行った後、 溶媒を蒸発させる乾燥ェ 程を行い、 次いで、 液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。
さらに、 上記重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを所定の温度で液晶層に した場合には、 これがネマチック状態になるが、 ここに任意のカイラル剤を添加 すれば、 カイラルネマチック液晶相 (コレステリック液晶相) となる。 具体的に は、 重合性モノマーまたは重合性ォリゴマーに、 カイラノレ剤を数0 /0〜 2 0 %程度 入れるとよい。 また、 カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変える力 \ あ るいは、 カイラル剤の濃度を変化させることにより、 重合性モノマーまたは重合 性オリゴマーの分子構造に起因する選択反射波長を制御することができる。 本態 様においては、 選択反射波長を 3 8 0 n m以下、 好ましくは 2 8 0 n m以下にす ることが好ましい。
また、 本態様に用いられる配向膜は、 従来から知られている方法で形成するこ とができる。 例えば、 基材上に P I (ポリイミ ド) 、 P V A (ポリビニルァノレコ ール) 、 H E C (ヒ ドロキシェチルセルロース) 、 P C (ポリカーボネート) 、 P S (ポリスチレン) 、 P MMA (ポリメチルメタクリ レート) 、 P E (ポリエ ステル) 、 P V C i (ポリビニルシンナメート) 、 P V K (ポリビニルカルバゾ ール) 、 シンナモイルを含むポリシラン、 クマリン、 カルコン等の既知の配向膜 として用いることが可能な膜を成膜してラビングしない方法等を用いることがで さる。
上記基材として、 T A Cフィルム等の高分子フィルムを用いる場合には、 重合 性モノマーまたは重合性オリゴマーを溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が 侵されないように、 基材上にバリア層を設けることが好ましい。 この場合、 上記 配向膜がバリア層を兼ねるようにしても良く、 例えば、 P V A等の水溶性物質を 配向膜として用いればよいものである。 2 . 第 2の態様
次に、 本発明の位相差光学素子の製造方法の第 2の態様について説明する。 本 発明の位相差光学素子の製造方法の第 2の態様は、 液晶ポリマーを用いて一層の 位相差層を形成する態様である。
図 8は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、 透明基材 1 4上に配向膜 1 6を形成し (図 8 (A) :配向膜形成工程) 、 次に、 配向膜 1 6上に、 コレステリック規則性を有する液晶ポリマー 3 4をコーティン グし (塗布工程) 、 配向膜 1 6の配向規制力によって配向させる (図 8 ( B ) : 配向処理工程) 。 このとき、 コーティングされた液晶ポリマー 3 4は液晶層を構 成している。 その後、 液晶ポリマー 3 4をガラス転移温度 (T g ) 以下に冷却し てガラス状態にすれば、 一層の位相差層 1 0が形成される (図 8 ( C ) :固定化 工程) 。
本態様に用いられる液晶ポリマーは、 コーティングし易いように粘度を低下さ せるため、 溶媒に溶かしてコーティング液としてもよいものである。 この場合に は、 冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。 好ましくは、 コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、 溶媒を蒸発さ せる乾燥工程を行い、 次いで、 液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよ レ、。
また、 本態様に用いられる基材として T A Cフィルム等の高分子フィルムを用 いる場合には、 液晶ポリマーを溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が侵され ないように、 基材上にバリア層を設けて、 その上に液晶をコーティングするよう にすることが好ましい。 この場合、 上記配向膜がバリア層を兼ねるようにしても 良く、 例えば、 P VA等の水溶性物質を配向膜として用いればよい。
本態様に用いられる液晶ポリマーとしては、 液晶ポリマーそれ自体にカイラル 能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよく、 ネマチッ ク系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよいもの である。
このような液晶ポリマ一は、 温度によって状態が変わり、 例えばガラス転移温 度が 9 0 °C、 ァイソトロピック転移温度が 2 0 0 °Cである場合は、 9 0。C〜 2 0 0 °Cの間でコレステリック液晶の状態を呈し、 これを室温まで冷却すればコレス テリック構造を有したままでガラス状態に固化させることができる。
また、 上記液晶ポリマーのコレステリック規則性の分子構造に起因する、 入射 光の選択反射波長を調整する方法としては、 コレステリック液晶ポリマーを用い る場合には、 公知の方法で液晶分子中のカイラルパワーを調整すればよいもので ある。 また、 ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合 物を用いる場合は、その混合比を調整すればよいものである。本態様においては、 選択反射波長を 3 8 0 n m以下、 好ましくは 2 8 0 n m以下にする。
また、 本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲でラ ンダムにしておけば、 これと接触する位相差層の一方の表面における液晶分子の ダイレクターを、 その接触面内で実質的にランダムにし、 複数の微小単位 (ドメ イン) を形成させることができる。
3 . 第 3の態様
次に、 本発明の位相差光学素子の製造方法の第 3の態様について説明する。 本 発明の位相差光学素子の製造方法の第 3の態様は、 重合性モノマーまたは重合性 ォリゴマーを用いて多層の積層位相差層を形成するものである。
上述した第 1および第 2の態様における位相差光学素子はいずれも、 一層の位 相差層からなる単層構成の位相差光学素子の製造方法であつたが、 本発明はこれ に限定されるものでなく、 多層の積層位相差層を有する位相差光学素子の製造方 法をも含むものである。
具体的には、 図 9 ( E ) に示されるように、 プレーナー配向されたコレステリ ック規則性の分子構造を有する複数の位相差層 4 2、 4 4が順次直接積層されて いてもよい。 なお、 このような多層構成の積層位相差層 4 0においては、 各位相 差層 4 2、 4 4として、 複屈折値や螺旋ピッチ等が異なるものを用いることによ り、 多様な光学補償を実現することもできる。
このような多層構成の位相差層 4 0においては、 位相差層 4 2 , 4 4の最外面 に位置する互いに対向する 2つの主たる表面はそれぞれ、各微小単位 (ドメイン) 内の液晶分子のダイレクターは実質的に一致しているが、各微小単位 (ドメイン) 同士のダイレクタ一は実質的に一致していない。 図 9は、本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、 透明基材 1 4上に配向膜 1 6を形成し (図 9 (A) :配向膜形成工程) 、 配向膜 1 6上に液晶分子としての重合性モノマーまたは重合性オリゴマーを含有する塗 ェ液 1 8をコーティングし (塗布工程) 、 配向膜 1 6の配向規制力によって配向 させる (図 9 ( B ) :配向処理工程) 。 次に、 この配向状態のままで、 光重合開 始剤を用いての紫外線 1 1 0の照射または電子線 1 1 0の単独照射により、 重合 性モノマーまたは重合性オリゴマー 1 8を 3次元架橋して固化すれば、 第 1の位 相差層 4 2が形成される (図 9 ( C ) :固定化工程) 。 さらに、 3次元架橋され た第 1の位相差層 4 2上に別途用意しておいた他の重合性モノマー分子または重 合性オリゴマー分子を含有する第 2塗工液 1 9を直接コーティングする (図 9 (D ) ) 。 このとき、 図 1 0に示すように、 3次元架橋された位相差層 4 2の各 微小単位 (ドメイン) 表面の配向規制力によって配向させ、 この状態で、 光重合 開始剤を用いての紫外線の照射 1 1 0または電子線 1 1 0の単独照射により 3次 元架橋して固化すれば、 第 2の位相差層 4 4が形成される (図 9 ( E ) ) 。
また、 3層以上の多層構成とする場合には、上述したのと同様の工程(図 9 (D ) 〜 (E ) ) を繰り返し、 必要な数だけ順次位相差層を重ねていけばよいものであ る。
本態様に用いられる重合性モノマーまたは重合性オリゴマ一は、 コーティング し易いように粘度を低下させるため、 溶媒に溶かしてコーティング液としてもよ く、 この場合には、 紫外線や電子線の照射により 3次元架橋する前に溶媒を蒸発 させるための乾燥工程が必要となる。 好ましくは、 コーティング液をコーティン グするコーティング工程を行つた後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、 液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよレ、。
また、 本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲で実 質的にランダムにしておけば、 これと接触する液晶分子のダイレクターを、 その 接触面内で実質的にランダムにすることができる。
また、 位相差層およぴ第 2の位相差層を形成するために用いる液晶性材料は、 実質的に同一成分であることが好ましい。 これにより、 位相差層 4 2と第 2の位 相差層 4 4との間での物質移動を殆どなくすことができ、 さらに均一な位相差層 の積層体としての位相差光学素子を製造することができる。
4. 第 4の態様
次に、 本発明の位相差光学素子の製造方法の第 4の態様について説明する。 本 発明の位相差光学素子の製造方法の第 3の態様は、 液晶ポリマーを用いて多層の 積層位相差層を形成するものである。
図 1 1は、 本態様の位相差光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。 ま ず、 透明基材 14上に配向膜 16を形成し (図 1 1 (A) :配向膜形成工程) 、 次に配向膜 16上にコレステリック規則性を有する液晶ポリマー 32をコーティ ングし (塗布工程) 、配向膜 16の配向規制力によって配向させ (図 1 1 (B) : 配向処理工程) 、 液晶ポリマー 32をガラス転移温度 (Tg) 以下に冷却してガ ラス状態にすることにより、 第 1の位相差層 42' を形成する (図 1 1 (C) : 固定化工程) 。 その後、 第 1の位相差層 42' 上に、 別途用意しておいたコレス テリック規則性を有する他の液晶ポリマー 34を直接コーティングし、 ガラス状 態にした第 1の液晶層 42' の表面の配向規制力によって配向させ(図 1 1 (D))、 液晶ポリマー 34をガラス転移温度 (Tg) 以下に冷却してガラス状態にするこ とにより、 第 2の位相差層 44' が形成される (図 1 1 (E) ) 。
また、 上記位相差層を 3層以上の多層構成とする場合には、 上述したのと同様 の工程 (図 1 1 (D) 〜 (E) ) を繰り返せばよいものである。
本態様に用いられる配向膜の配向規制力の方向を配向膜上の全範囲で実質的に ランダムにしておけば、 これと接触する液晶分子のダイレクターを、 その接触面 内で実質的にランダムにすることができる。
D. 偏光素子
次に、 本発明の偏光素子について説明する。
本発明の偏光素子は、 上記 「B. 位相差光学素子」 の欄で説明した位相差光学 素子の透明基材における、 位相差層が形成されていない側の表面に、 偏光層が配 置されていることを特徴とするものである。
このような偏光素子は、 上記位相差光学素子の少なくとも片面に偏光層が設け られたものであるので、 位相差光学素子の表面での反射が極端に少なくなり、 明 暗模様の発生を効果的に抑制するとともにコントラストを向上させることができ、 表示品位の低下を効果的に抑制することができる。
図 1 2は、 本発明の偏光素子の一例を示す概略斜視図である。 図 1 2に示すよ うに、 本発明の偏光素子 5 0は、'偏光層 5 1 Aと、 偏光層 5 1 Aの入光側の表面 に配置された位相差光学素子 2 0とを有するものである。なお、図 1 2において、 位相差光学素子 2 0と偏光層 5 1 Aとは互いに離間して描かれているが、 これら は互レ、に貼り合わされた状態で構成されているものとする。
このようにして、 位相差光学素子 2 0の透明基材における、 位相差層が形成さ れていない側の表面に偏光層 5 1 Aを貼り合わせるようにすれば、 位相差光学素 子 2 0の表面での反射が極端に少なくなり、 明暗模様の発生を効果的に抑制する と共にコントラストを向上させることができ、 表示品位の低下を効果的に抑制す ることができる。
なお、 この際用いられる偏光層は、 通常液晶表示装置において用いられている ものを用いることができる。 また、 本発明に用いられる位相差光学素子に関して は、 上述した 「A. 位相差光学素子」 に記載したものと同様であるので、 ここで の説明は省略する。
E . 液晶表示装置
最後に、 本発明の液晶表示装置について説明する。
本発明の液晶表示装置は、 液晶セルと、 上記液晶セルを挟むように配置された 一対の偏光板と、 上記液晶セルと上記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配 置された、 上記記載の位相差光学素子とを有する液晶表示装置であって、 上記位 相差光学素子は、 上記液晶セルの法線から傾斜した方向の光の偏光状態を補償す ることを特徴とするものである。 これにより、 液晶表示装置における明暗模様の 発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、 表示品位の低下 を抑制することができる。
図 1 3は、 本発明の液晶表示装置の一例を示す斜面図である。 図 1 3に示すよ うに、 本発明の液晶表示装置 6 0は、 入射側の偏光板 1 0 2 Aと、 出射側の偏光 板 1 0 2 Bと、 液晶セル 1 0 4とを有するものである。 偏光板 1 0 2 A、 1 0 2 Bは、 所定の振動方向の振動面を有する直線偏光のみを選択的に透過させるよう に構成されたものであり、 それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるように クロスニコル状態で対向して配置されている。 また、 液晶セル 1 0 4は画素に対 応する多数のセルを含むものであり、 偏光板 1 0 2 A、 1 0 2 Bの間に配置され ている。
ここで、 液晶表示装置 6 0において、 液晶セル 1 0 4は、 負の誘電異方性を有 するネマチック液晶が封止された V A方式を揉用しており、 入射側の偏光板 1 0 2 Aを透過した直線偏光は、 液晶セル 1 0 4のうち非駆動状態のセルの部分を透 過する際には、 位相シフトされずに透過し、 出射側の偏光板 1 0 2 Bで遮断され る。これに対し、液晶セル 1 0 4のうち駆動状態のセルの部分を透過する際には、 直線偏光が位相シフトされ、 この位相シフト量に応じた量の光が出射側の偏光板 1 0 2 Bを透過して出射される。 これにより、 液晶セル 1 0 4の駆動電圧を各セ ル毎に適宜制御することにより、 出射側の偏光板 1 0 2 B側に所望の画像を表示 することができる。
このような構成からなる液晶表示装置 6 0において、 液晶セル 1 0 4と出射側 の偏光板 1 0 2 B (液晶セル 1 0 4から出射された所定の偏光状態の光を選択的 に透過させる偏光板) との間に、 上述した実施の形態に係る位相差光学素子 2 0 が配置されており、 位相差光学素子 2 0により、 液晶セル 1 0 4から出射された 所定の偏光状態の光のうち液晶セル 1 0 4の法線から傾斜した方向に出射される 光の偏光状態を捕償することができるようになっている。
以上のとおり、 上述した構成からなる液晶表示装置 6 0によれば、 液晶表示装 置 6 0の液晶セル 1 0 4と出射側の偏光板 1 0 2 Bとの間に、 上述した実施の形 態に係る位相差光学素子 2 0を配置し、 液晶セル 1 0 4から出射された光のうち 液晶セル 1 0 4の法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償するの で、 視角依存性の問題を効果的に改善しながら、 液晶表示装置 6 0における明暗 模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、 表示品位 の低下を抑制することができる。
なお、 図 1 3に示す液晶表示装置 6 0は、 光が厚さ方向の一方の側から他方の 側へ透過する透過型であるが、 本実施の形態はこれに限定されるものではなく、 上述した実施の形態に係る位相差光学素子 2 0は反射型の液晶表示装置にも同様 に組み込んで用いることができる。 また、 図 1 3に示す液晶表示装置 6 0では、 上述した実施の形態に係る位相差 光学素子 2 0を液晶セル 1 0 4と出射側の偏光板 1 0 2 Bとの間に配置している 、 光学補償の態様によっては、 位相差光学素子 2 0を液晶セル 1 0 4と入射側 の偏光板 1 0 2 Aとの間に配置してもよい。 また、 位相差光学素子 2 0を液晶セ ル 1 0 4の両側 (液晶セル 1 0 4と入射側の偏光板 1 0 2 Aとの間、 及び液晶セ ル 1 0 4と出射側の偏光板 1 0 2 Bとの間) に配置してもよい。 なお、 液晶セル 1 0 4と入射側の偏光板 1 0 2 Aとの間、 又は液晶セル 1 0 4と出射側の偏光板 1 0 2 Bとの間に配置される位相差光学素子は一つに限らず、 複数配置されてい てもよい。
本発明においては、 特に上記液晶セル 1 0 4力 V A (Vertical Alignment) 方式の液晶層で形成されていることが好ましい。 液晶表示装置における明暗模様 の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、 表示品位の低 下をさらに抑制することができるからである。
なお、 本発明は、 上記実施形態に限定されるものではない。 上記実施形態は例 示であり、 本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構 成を有し、 同様な作用効果を奏するものは、 いかなるものであっても本発明の技 術的範囲に包含される。
[実施例]
次に、 本発明について実施例おょぴ比較例を参照しながら述べる。
(実施例 1 )
実施例 1では、 単層の位相差層をガラス基板上に形成した。
両末端に重合可能なァクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと上記ァ クリ レートとの間にスぺーサーを有する、 ネマチック一アイソトロピック転移温 度が 1 1 0 °Cであるモノマー分子 (上記化学式 ( 1 1 ) で示されるような分子構 造を有するもの) 9 0重量部と、 両末端に重合可能なアタリレートを有するカイ ラル剤分子 (上記化学式 (1 4 ) で示されるような分子構造を有するもの) 1 0 重量部とを溶解させたトルェン溶液を準備した。 なお、 上記トルェン溶液には、 上記モノマー分子に対して 5重量%の光重合開始剤 (チバ · スペシャルティ ·ケ ミカルズ株式会社製、 ィルガキュア (登録商標) 9 0 7) を添加した。 一方、 透明なガラス基板上に、 溶媒に溶かしたポリイミド (J S R株式会社製、 ォプト マー(登録商標) AL 1 2 54)をスピンコーターによりスピンコーティングし、 乾燥後、 2 0 0°Cで成膜し (膜厚 0. 1 μ ιη) 、 配向膜としたが、 ラビングしな かった。
そして、 このような配向膜付きのガラス基板をスピンコーターにセットし、 上 記モノマー分子等を溶解させたトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるよう な条件でスピンコーティングした。 次に、 8 0°Cで上記トルエン溶液中のトルェ ンを蒸発させた。
そして、 上記塗膜に紫外線を照射し、 塗膜中の光重合開始剤から発生するラジ カルによってモノマー分子のァクリレートを 3次元架橋してポリマー化し、 単層 の位相差層を有する位相差光学素子を作製した。 このときの塗膜の膜厚は 2 μ πι ± 1. 5%であった。 また、 分光光度計で測定したところ、 塗膜の選択反射波長 の中心波長は 2 8 0 nmであった。 硬化した液晶分子の屈折率は約 1. 5であつ たので、 Ρ = λΖηから計算した 1ピッチ当たりの膜厚は約 1 9 0 nmであるの で、 位相差層のピッチ数は、 2 0 0 0/ 1 9 0 =約 1 1ピッチであった。
また、 このようにして作製した位相差光学素子を、 自動複屈折測定装置 (王子 計測機器株式会社製、 KOBRA (商標登録) 2 1 ADH) を用いて測定したと ころ、 面方向での位相差は 111 mで測定装置の誤差範囲内となり、 厚さ方向の位 相差は約 1 0 0 nmとなり、 負の Cプレートとして作用していることが確認でき た。
作製された位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、 複数の微小 単位 (ドメイン) が観測され、 表面のダイレクタ一はランダムな状態で一致して おらず、 複数の微小単位 (ドメイン) 同士のツイス ト角は一致していなかった。 そして、 微小単位 (ドメイン) 表面の大きさは裸眼では見えなかった。
作製した位相差層を J I S -K 7 1 0 5に準拠して測定したヘーズ値は 2%で、 偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を 0%、 偏光 板をパラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を 1 0 0%とし、 上記位相 差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで測定した際の 3 8 0 η π!〜 7 0 0 η mの範囲で測定した漏れ光の最大値は 1 %だった。
更に、 図 14に示されているように、 直 ,镍偏光板 70A、 7 OBをクロスニコ ル状態にして、 その間に、 作製した位相差光学素子 20を挟んで目視で観察した ところ、 面内に観察される明暗模様はなかった。
(実施例 2 )
実施例 2では、 重合性モノマー分子からなる単層の位相差層を高分子フィルム 上に形成した。 すなわち、 濃度が 2重量%となるように純水に溶かした PV A溶 液を、 バーコ一トによって透明な TACフィルム上にコーティングし、 乾燥後、 100°Cで成膜し(膜厚 0. 2 μπι)、配向膜として機能するようにした以外は、 実施例 1と同様にして位相差光学素子を作製した。 その結果、 このようにして作 製された位相差光学素子では、 実施例 1と同様な結果が得られたが、 ヘーズ値と 漏れ光の最大値は実施例 1よりも小さく、 それぞれ、 1%、 0. 8%だった。 偏 光顕微鏡で実施例 1で作製した位相差層と実施例 2で作製した位相差層を見比べ たところ、 複数の微小単位 (ドメイン) の大きさは実施例 2の方が小さく、 微小 単位(ドメィン)の内接楕円の最大長径は 5 μ mであったが、複数の微小単位 (ド メイン) 間のディスクリネーシヨンから光漏れが観測された。
(実施例 3 )
実施例 3では、 HEC (ヒドロキシェチルセルロース) を、 配向膜として機能 するようにした以外は、 実施例 2と同様にして位相差光学素子を作製した。 その 結果、 このようにして作製された位相差光学素子では、 実施例 2と同様な結果が 得られたが、 - ^一ズ値と漏れ光の最大値は実施例 2よりも小さく、それぞれ、 0. 5 %、 0. 08 %だつた。 偏光顕微鏡で実施例 2で作製した位相差層と実施例 3 で作製した位相差層を見比べたところ、 複数の微小単位 (ドメイン) の大きさは 実施例 3の方が小さく、 TEM写真で実測したところ、 微小単位 (ドメイン) の 内接楕円の最大長径は 1. 5 ^mであった。 また、 ディスクリネーシヨンは、 T E M写真からは計測できなレ、程度であつた。
(実施例 4)
実施例 4では、 重合性モノマー分子からなる単層の位相差層の膜厚を不均一に した。 すなわち、 スピンコ一ターの条件を変更して膜厚を 2 μιη± 5%にした以 外は実施例 1と同様に作製した位相差光学素子を、 同様に観察したところ、 実施 例 1と同様に面内には明暗模様は観察されなかったが、 作製された位相差層の断 面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、 複数の微小単位 (ドメイン) のへリカ ル軸と位相差層表面に立てた法線とは一致していなかつたが、 各ヘリカル軸と上 記法線とのなす角の平均値は 0度だつた。
(比較例 1 )
比較例 1では、 重合性モノマー分子からなる単層の位相差層が形成される配向 膜をラビングして、 液晶分子のダイレクターを一致させた。 すなわち、 配向膜の ラビング方向を面内で均一にした以外は実施例 1と同様に作製した位相差光学素 子を、 同様に観察したところ、 面内にははつきりとした明暗模様が観察された。
(実施例 5 )
実施例 5では、 重合性モノマー分子からなる多層の位相差層を有する位相差素 子を作製した。
実施例 1で作製した位相差層を第 1の位相差層として、 その配向膜と反対側の 表面に、 実施例 1と同様に調整したトルエン溶液を、 実施例 1よりは速い回転数 でスピンコーティングした。 次に、 8 0 °Cで上記トルエン溶液中のトルエンを蒸 発させた。
そして、 上記塗膜に紫外線を照射し、 塗膜中の光重合開始剤から発生するラジ 力ルによってモノマー分子のァクリレートを 3次元架橋してポリマー化し、 第 2 の位相差層を形成し、多層の位相差光学素子を作製した。このときの総膜厚は 3 . 5 m± 1 . 5 %であった。 また、 分光光度計で測定したところ、 多層構成の位 相差層の塗膜の選択反射波長の中心波長は 2 8 0 n mだった。
作製された複数の位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、 ポリ マー化した各位相差層間の明暗模様は互いに平行な状態で (このことから、 螺旋 軸の方向が一致していることが分かる) 、 位相差層間には断層が観察されなかつ た (このことから、 近接する位相差層の表面間の、 液晶分子のダイレクターが一 致していることが分かる) 。 また、 複数の微小単位 (ドメイン) が観測された。 更に、 図 1 4に示されているように、 直線偏光板 7 O A, 7 0 Bをクロスニコ ル状態にして、 その間に、 作製した位相差光学素子 2 0を挟んで目視で観察した ところ、 面内に観察される明暗模様はなかった。
(実施例 6 )
実施例 6では、 重合性モノマー分子からなる多層の位相差層の膜厚を不均一に した。 すなわち、 スピンコーターの条件を変更して総膜厚を 3. 5 111±5%に した以外は実施例 4と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、 面内には明暗模様は観察されなかつた。
(実施例 7)
実施例 7では、 液晶ポリマーからなる多層の位相差層を作製した。
ガラス転移温度が 80 °Cでアイソトロピック転移温度が 200 °Cであるアタリ ル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液を準備した。 一方、 透明な ガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド(J SR株式会社製、ォプトマ一(登 録商標) AL 1254)をスピンコーターによりスピンコーティングし、乾燥後、 200 °Cで成膜し (膜厚 0. 1 m) 、 配向膜として機能するようにしたがラビ ングしな力つた。
そして、 このような配向膜付きのガラス基板をスピンコーターにセットし、 上 記液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような 条件でスピンコーティングした。
次に、 90°Cで上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、 更に、 配向膜上に 形成された塗膜を 150°Cで 10分間保持した。 更に、 上記塗膜を室温まで冷却 して液晶ポリマーをガラス状態にして固定化し、 位相差層を形成した。 このとき の膜厚は 2μπι±1. 5%だった。 また、 分光光度計で測定したところ、 第 1の 位相差層の選択反射波長の中心波長は 370 nmだった。
更に、ガラス状態にして固定化した位相差層上に、ガラス転移温度が 75 °Cで、 ァイソトロピック転移温度が 190°Cであるァクリル系の側鎖型液晶ポリマーを 溶解させたトルエン溶液を、 前回よりは速い回転数でスピンコーティングした。 次に、 90°Cで上記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、 更に、 上記塗膜を 150°Cで 10分間保持した。 更に、 上記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマー をガラス状態にして固定化し、 第 2の位相差層を形成し、 多層の位相差光学素子 を作製した。 このときの総膜厚は 3. 5 m± 1. 5%だった。 また、 分光光度 計で測定したところ、 多層構成の位相差層の塗膜の選択反射波長の中心波長は 3
7 0 n mにった。
作製された複数の位相差層の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、 固定 化した各位相差層間の明暗模様は互いに平行な状態で (このことから、 螺旋軸の 方向が一致していることが分かる)、位相差層間には断層が観察されなかった(こ のことから、 近接する液晶層の表面間の、 液晶分子のダイレクターが一致してい ることが分かる) 。 また、 複数の微小単位 (ドメイン) が観測された。
更に、 図 1 4に示されているように、 直線偏光板 7 0 A、 7 O Bをクロスニコ ル状態にして、 その間に、 作製した位相差光学素子 2 0を挟んで目視で観察した ところ、 面内に観察される明暗模様はなかった。
(実施例 8 )
実施例 8では、 液晶ポリマーからなる多層の液晶層の膜厚を不均一にして、 液 晶分子のダイレクターを乱した。 すなわち、 スピンコーターの条件を変更して総 膜厚を 3 . 5 m± 5 %にした以外は実施例 6と同様に作製した位相差光学素子 を、 同様に観察したところ、 面内には明暗模様は観察されなかった。
(比較例 2 )
比較例 2では、コレステリック構造の選択反射波長を、それぞれ、 6 0 0 n m、
8 0 0 n mとした以外は、実施例 1と同様にして位相差層を作製した。その結果、 選択反射波長が 6 0 0 n m、 8 0 0 n mの位相差層は、 目視ではつきりと分る白 濁現象が観測され、 白濁度合いは選択反射波長が 8 0 0 n mの位相差層の方が大 きく、 位相差層として使えないレベルだった。 また、 選択反射波長が 6 0 0 n m の位相差層は、緑色の光を反射し、これも位相差層として使えないレベルだった。
[産業上の利用可能性]
本発明の位相差層は、 液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも、 表示画像 に明暗模様を発生させることがなく、 表示品位が低下してしまうことを効果的に 抑制することができる。

Claims

請求の範囲
1 . コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層 であって、 前記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 少なくとも一方の表面にお いて 1 0 0 μ πιの間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないも のが存在することを特徴とする位相差層。
2 . 前記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 他方の表面においても 1 0 0 mの間隔内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していないものが存在する ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の位相差層。
3 . コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層 であって、 前記位相差層の 2つの主たる表面のうち、 少なくとも一方の表面にお いて半径 5 0 μ πιの領域内に液晶分子のダイレクターが実質的に一致していない ものが存在することを特徴とする位相差層。
4 . コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層 であって、 前記位相差層の主たる表面において 1 0 0 μ πιの間隔内にある位置に コレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致してないものが存在する ことを特徴とする位相差層。
5 . コレステリック構造を固定ィ匕した負の Cプレートとして機能する位相差層 であって、 前記位相差層の主たる表面において半径 5 0 mの領域内にある位置 にコレステリック構造におけるッイスト角が実質的に一致してないものが存在す ることを特徴とする位相差層。
6 . コレステリック構造を固定化した負の Cプレートとして機能する位相差層 であって、 前記位相差層表面に立てた法線を含む断面において半径 5 O ^ mの領 域内に前記法線と前記コレステリ Vク構造を有するヘリカル軸構造領域のへリ力 ル軸とのなす角が、 前記法線方向を基準に右回りに鋭角である前記へリカル軸構 造領域と、 前記法線方向を基準に左回りに鋭角である前記へリ力ル軸構造領域と を有することを特徴とする位相差層。
7 . 前記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン) が複数存在してな ることを特徴とする請求の範囲第 1項から第 6項までのいずれかに記載の位相差 層。
8 . コレステリック構造の螺旋ピッチが 1ピッチ以上である範囲で固定ィ匕した 負の Cプレートとして機能する位相差層であって、 前記コレステリック構造を有 する微小単位 (ドメイン) が複数存在してなることを特徴とする位相差層。
9 . 前記コレステリック構造の選択反射光の選択反射波長が入射光の波長より 短いことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 8項までのいずれかに記載の位相 差層。
1 0 . 前記微小単位 (ドメイン) 表面の内接楕円の最大長径が、 4 0 μ πι以下 であることを特徴とする請求の範囲第 7項から第 9項までの!/、ずれかに記載の位 相差層。
1 1 . 前記微小単位 (ドメイン) 表面の内接楕円の最大長径が、 前記入射光の 波長以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の位相差層。
1 2 . 前記微小単位 (ドメイン) 間の配向欠陥 (ディスクリネーシヨン) の距 離が、 前記入射光の波長以下であることを特徴とする請求の範囲第 7項から第 1 1項までのいずれかに記載の位相差層。
1 3 . 前記位相差層を J I S - K 7 1 0 5に準拠して測定した際のヘーズ値が 2 %以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項から第 1 2項までのいずれか に記載の位相差層。
1 4 . 偏光板をクロスニコル状態にして法線方向から測定した際の漏れ光を 0 %、偏光板をパラレル状態で法線方向から測定した際の漏れ光を 1 0 0 %とし、 前記位相差層を偏光板クロスニコル状態の間に挟んで測定した際の 3 8 0 n m〜 7 0 0 n mの範囲で測定した漏れ光の最大値が 1 %以下であることを特徴とする 請求の範囲第 1項から第 1 3項までのいずれかに記載の位相差層。
1 5 . 前記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン) のヘリカル軸と 前記位相差層表面に立てた法線とが実質的に一致していないことを特徴とする請 求の範囲第 1項から第 1 4項までのいずれかに記載の位相差層。
1 6 . 前記コレステリック構造を有する微小単位 (ドメイン)'のヘリカル軸と 前記位相差層表面に立てた法線とのなす角度の平均値が実質的に 0度であること を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の位相差層。
1 7 . 前記位相差層の主たる表面の上に、 さらに、 第 2の位相差層を積層して なることを特徴とする請求の'範囲第 1項から第 1 6項までのいずれかに記載の位 相差層。
1 8 . 前記位相差層および前記第 2の位相差層の選択反射光がいずれも、 実質 的に同一な選択反射波長を有することを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の 位相差層。
1 9 . 前記位相差層は、 カイラルネマチック液晶が 3次元架橋された分子構造 を有することを特徴とする請求の範囲第 1項から第 1 8項までのいずれかに記載 の位相層。
2 0 . 前記位相差層は、 高分子コレステリック液晶がガラス状態にされた分子 状態を有することを特徴とする請求の範囲第 1項から第 1 8項までのいずれかに 記載の位相差層。
2 1 . 透明基材と、 前記透明基材表面に形成された、 請求の範囲第 1項から第 2 0項までのいずれかに記載の位相差層とを有することを特徴とする位相差光学 素子。
2 2 . 前記透明基材と、 前記位相差層との間に、 配向膜が形成されていること を特徴とする請求の範囲第 2 1項に記載の位相差光学素子。
2 3 . 前記透明基材と、 前記位相差層との間に、 カラーフィルタ一層が形成さ れていることを特徴とする請求の範囲第 2 1項または第 2 2項に記載の位相差光 学素子。
2 4 . 請求の範囲第 2 1項から第 2 3項までのいずれかに記載の位相差光学素 子の透明基材における、 位相差層が形成されていない側の表面に、 偏光層が配置 されていることを特徴とする偏光素子。
2 5 . 液晶セルと、 前記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、 前 記液晶セルと前記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、 請求の範 囲第 2 1項から第 2 3項までのいずれかに記載の位相差光学素子とを有すること を特徴とする液晶表示装置。
2 6 . 透明基材上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、 前記配向膜上に、 コ レステリック液晶構造を形成するコレステリック規則性を有する液晶材料を含む 方
位相法差層形成用塗工液を、 前記配向膜に対してラビング処理を施さない状態で塗 布する塗布工程と、 前記塗布工程により配向膜上に形成された位相差層に配向処 理を施す配向処理工程と、 前記配向処理で配向させた位相差層に固化処理を施し 固化させ、 前記位相差層内における液晶相の状態で発現したコレステリック液晶 構造を固定化する固定化工程とを有することを特徴とする位相差光学素子の製造
PCT/JP2004/010591 2003-07-17 2004-07-20 位相差層およびそれを用いた液晶表示装置 WO2005008303A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/563,280 US7719643B2 (en) 2003-07-17 2004-07-20 Retardation layer and liquid crystal display apparatus using the same
DE112004001318T DE112004001318B4 (de) 2003-07-17 2004-07-20 Verzögerungsschicht und Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der diese eingesetzt wird
US12/749,846 US7859622B2 (en) 2003-07-17 2010-03-30 Retardation layer and liquid crystal display apparatus using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003276308 2003-07-17
JP2003-276308 2003-07-17

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US10/563,280 A-371-Of-International US7719643B2 (en) 2003-07-17 2004-07-20 Retardation layer and liquid crystal display apparatus using the same
US12/749,846 Continuation US7859622B2 (en) 2003-07-17 2010-03-30 Retardation layer and liquid crystal display apparatus using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005008303A1 true WO2005008303A1 (ja) 2005-01-27

Family

ID=34074583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/010591 WO2005008303A1 (ja) 2003-07-17 2004-07-20 位相差層およびそれを用いた液晶表示装置

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7719643B2 (ja)
KR (1) KR101096910B1 (ja)
CN (5) CN101334498B (ja)
DE (1) DE112004001318B4 (ja)
WO (1) WO2005008303A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064136B2 (en) * 2005-09-29 2011-11-22 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical functional film, retardation film, composition for forming optical functional layer and producing method of optical functional film
US10564336B2 (en) 2015-06-04 2020-02-18 Osaka University Reflective structure, device, and method for producing reflective structure

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112004001318B4 (de) * 2003-07-17 2013-03-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Verzögerungsschicht und Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der diese eingesetzt wird
US8531627B2 (en) * 2008-12-25 2013-09-10 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical rotation plate and liquid crystal display device using the same
KR101798584B1 (ko) 2010-06-24 2017-11-17 삼성전자주식회사 광학 보상 필름 및 그 제조 방법과 상기 광학 보상 필름을 구비하는 액정 표시 장치
CN103959159B (zh) * 2011-10-07 2017-12-05 北卡罗莱纳州立大学 用于宽带偏振变换的多扭曲延迟器及相关制造方法
CN102789065A (zh) * 2012-08-13 2012-11-21 京东方科技集团股份有限公司 3d显示装置及系统
KR101696513B1 (ko) * 2014-06-20 2017-01-13 주식회사 엘지화학 입체영상 표시장치용 광학 필터 및 그 제조방법
US9693839B2 (en) * 2014-07-17 2017-07-04 Align Technology, Inc. Probe head and apparatus for intraoral confocal imaging using polarization-retarding coatings
CN108885293B (zh) * 2016-03-28 2021-05-07 富士胶片株式会社 反射层的制造方法及反射层
US10802344B2 (en) * 2016-09-29 2020-10-13 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device
JP6857384B2 (ja) * 2016-11-24 2021-04-14 国立大学法人大阪大学 光学素子
CN106918863B (zh) 2017-05-12 2019-09-13 京东方科技集团股份有限公司 相位膜基板及其制造方法和显示装置
WO2019189818A1 (ja) * 2018-03-29 2019-10-03 富士フイルム株式会社 光学素子、導光素子および画像表示装置
CN109143446A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 惠科股份有限公司 偏光板及显示装置
US11199721B1 (en) * 2018-12-18 2021-12-14 Facebook Technologies, Llc Polarization volume hologram lens
WO2021152976A1 (ja) * 2020-01-28 2021-08-05 富士フイルム株式会社 コレステリック液晶膜

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0367219A (ja) * 1989-05-15 1991-03-22 Ricoh Co Ltd 液晶表示素子
JPH04322223A (ja) * 1991-04-23 1992-11-12 Toshiba Corp 液晶表示素子
JPH07175058A (ja) * 1993-05-12 1995-07-14 Toshiba Corp 液晶表示素子
JPH07175065A (ja) * 1993-07-23 1995-07-14 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示素子
JPH08292432A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Nippon Oil Co Ltd 光学フィルムの製造方法
JPH0954315A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Nec Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JPH10177348A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Toshiba Corp 反射型液晶表示素子
JP2001188125A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Nippon Mitsubishi Oil Corp 位相差フィルム
WO2002050581A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Element optique d'extraction de lumiere a polarisation circulaire et son procede de fabrication
JP2002338575A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Fuji Photo Film Co Ltd 光学活性イソソルビド誘導体及びその製造方法、光反応型キラル剤、液晶組成物、液晶カラーフィルタ、光学フィルム及び記録媒体、並びに液晶の螺旋構造を変化させる方法、液晶の螺旋構造を固定化する方法
JP2003084131A (ja) * 2001-09-13 2003-03-19 Sharp Corp コレステリック膜およびその製造方法ならびにコレステリック膜を備えた反射素子

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69421757T2 (de) * 1993-06-29 2000-06-21 Stanley Electric Co Ltd Verfahren zur Orientierung von Flüssigkristall-Molekülen in einer Flüssigkristall-Anzeigezelle mit vielfachdomänen Struktur
JPH0717508A (ja) 1993-06-29 1995-01-20 Green Cross Corp:The ガスバリア性包装体
US5619352A (en) * 1994-04-04 1997-04-08 Rockwell International Corporation LCD splay/twist compensator having varying tilt and /or azimuthal angles for improved gray scale performance
GB2315072B (en) * 1996-07-04 2000-09-13 Merck Patent Gmbh Circular UV polariser
CN1186966A (zh) 1996-12-30 1998-07-08 三星电管株式会社 液晶显示器及其制造方法
GB2321529A (en) * 1997-01-24 1998-07-29 Sharp Kk Broadband cholesteric optical device
CN1109061C (zh) * 1998-04-23 2003-05-21 日石三菱株式会社 液晶薄膜
US6903789B1 (en) * 1999-09-16 2005-06-07 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display II
WO2001020394A1 (en) * 1999-09-16 2001-03-22 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display i
EP1212654A1 (en) * 1999-09-16 2002-06-12 MERCK PATENT GmbH Optical compensator and liquid crystal display iii
JP3728212B2 (ja) 2001-03-05 2005-12-21 大日本印刷株式会社 円偏光抽出光学素子、偏光光源装置及び液晶表示装置
EP1373946A2 (en) 2001-03-16 2004-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Cholesteric colour filter
US20050078266A1 (en) * 2001-11-28 2005-04-14 Roosendaal Sander Jurgen Colour liquid crystal display device
JP3852342B2 (ja) 2002-01-28 2006-11-29 セイコーエプソン株式会社 反射板、反射板の製造方法、液晶装置、電子機器
JP2004078171A (ja) * 2002-06-18 2004-03-11 Nitto Denko Corp 光学補償層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置
DE112004001318B4 (de) * 2003-07-17 2013-03-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Verzögerungsschicht und Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der diese eingesetzt wird

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0367219A (ja) * 1989-05-15 1991-03-22 Ricoh Co Ltd 液晶表示素子
JPH04322223A (ja) * 1991-04-23 1992-11-12 Toshiba Corp 液晶表示素子
JPH07175058A (ja) * 1993-05-12 1995-07-14 Toshiba Corp 液晶表示素子
JPH07175065A (ja) * 1993-07-23 1995-07-14 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示素子
JPH08292432A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Nippon Oil Co Ltd 光学フィルムの製造方法
JPH0954315A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Nec Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JPH10177348A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Toshiba Corp 反射型液晶表示素子
JP2001188125A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Nippon Mitsubishi Oil Corp 位相差フィルム
WO2002050581A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Element optique d'extraction de lumiere a polarisation circulaire et son procede de fabrication
JP2002338575A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Fuji Photo Film Co Ltd 光学活性イソソルビド誘導体及びその製造方法、光反応型キラル剤、液晶組成物、液晶カラーフィルタ、光学フィルム及び記録媒体、並びに液晶の螺旋構造を変化させる方法、液晶の螺旋構造を固定化する方法
JP2003084131A (ja) * 2001-09-13 2003-03-19 Sharp Corp コレステリック膜およびその製造方法ならびにコレステリック膜を備えた反射素子

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064136B2 (en) * 2005-09-29 2011-11-22 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical functional film, retardation film, composition for forming optical functional layer and producing method of optical functional film
US8355203B2 (en) 2005-09-29 2013-01-15 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical functional film, retardation film, composition for forming optical functional layer and producing method of optical functional film
TWI391757B (zh) * 2005-09-29 2013-04-01 Dainippon Printing Co Ltd 光學功能薄膜,相位差薄膜,光學功能層形成用組成物,及光學功能薄膜之製造方法
US10564336B2 (en) 2015-06-04 2020-02-18 Osaka University Reflective structure, device, and method for producing reflective structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060039909A (ko) 2006-05-09
CN101398502A (zh) 2009-04-01
CN101408631A (zh) 2009-04-15
US20060152656A1 (en) 2006-07-13
CN101334498A (zh) 2008-12-31
KR101096910B1 (ko) 2011-12-22
US20100182545A1 (en) 2010-07-22
US7859622B2 (en) 2010-12-28
CN101398502B (zh) 2010-12-01
CN101408632A (zh) 2009-04-15
CN100432715C (zh) 2008-11-12
CN1823284A (zh) 2006-08-23
DE112004001318B4 (de) 2013-03-07
CN101408632B (zh) 2010-12-08
CN101408631B (zh) 2012-03-28
US7719643B2 (en) 2010-05-18
DE112004001318T5 (de) 2006-10-26
CN101334498B (zh) 2010-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7859622B2 (en) Retardation layer and liquid crystal display apparatus using the same
EP1345048A1 (en) Optical film, polarizing film using the optical film, and method of improving visibility angle of polarizing film
TWI338151B (en) Liquid crystal display device
TWI257508B (en) Methods of making polarization rotators and articles containing the polarization rotators
KR20090080133A (ko) 타원편광판 및 이것을 이용한 수직배향형 액정표시장치
JP2004118185A (ja) 積層位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置
EP1582893A1 (en) Broad-band-cholesteric liquid-crystal film, process for producing the same, circularly polarizing plate, linearly polarizing element, illuminator, and liquid-crystal display
WO2005116741A1 (ja) 液晶表示装置
JP2008129175A (ja) 楕円偏光板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置
KR100744818B1 (ko) 위상차 광학소자와 그 제조방법 및 액정표시장치
JP2009053292A (ja) 楕円偏光板、その製造方法およびそれを用いた液晶表示装置
JPWO2016031946A1 (ja) 輝度向上フィルムおよび液晶表示装置
JP2005049866A (ja) 位相差層およびそれを用いた液晶表示装置
JP2024022690A (ja) 光学積層体、画像表示装置及びガラス複合体
JP2004226686A (ja) 広帯域1/4波長板原反、広帯域円偏光板原反、光学素子原反及び表示装置
JP2006323312A (ja) 位相差光学素子およびこれを用いた液晶表示装置
JP2005202313A (ja) 位相差フィルム、その製造方法、およびこれを用いた光学フィルム
JP2007072213A (ja) 垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置
JP5274929B2 (ja) 液晶パネル及び液晶表示装置
JP4377633B2 (ja) 位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置
TW200909934A (en) Liquid-crystal display device
JP2008129176A (ja) 楕円偏光板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置
JP4420818B2 (ja) 負のリタデーションフィルムおよび線形偏光子からなる積層体
JP3728212B2 (ja) 円偏光抽出光学素子、偏光光源装置及び液晶表示装置
JP2004163523A (ja) 位相差光学素子及び液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200480020669.1

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2006152656

Country of ref document: US

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10563280

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020067000999

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10563280

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase