JP2000066192A - 光学素子用フィルム - Google Patents

光学素子用フィルム

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JP2000066192A JP10235834A JP23583498A JP2000066192A JP 2000066192 A JP2000066192 A JP 2000066192A JP 10235834 A JP10235834 A JP 10235834A JP 23583498 A JP23583498 A JP 23583498A JP 2000066192 A JP2000066192 A JP 2000066192A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性および強度に優れ、欠陥やムラの少な
い良質な光学素子用フィルムを提供する。 【解決手段】 光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子
(a)に複数個の脂環族環および/または芳香族環が、
異なる環炭素原子に結合した主鎖原子数0〜4の連結鎖
を介して連結しており、両末端環にはそれぞれ炭素数1
〜20の炭化水素基が主鎖原子数0〜4の連結鎖を介し
て結合している分子量1000以下の多環化合物(b)
を添加した液晶性組成物を製膜し、該液晶性組成物が液
晶状態において形成した配向形態を固定化して光学素子
フィルムとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に正の一軸
性を示す液晶性高分子組成物の配向を固定化した光学素
子用フィルムに関し、詳しくは視野角改良フィルム並び
に該フィルムを備えたツイステッドネマチック型液晶表
示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】TFT素子あるいはMIM素子などを用
いたアクティブ駆動のツイステッドネマチック型液晶表
示装置(以下TN−LCDと略称する)は、薄型、軽
量、低消費電力というLCD本来の特長に加えて、正面
から見た場合CRTに匹敵する画質を有するために、ノ
ートパソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末などの表
示装置として広く普及している。しかしながら、従来の
TN−LCDにおいては、液晶分子の持つ屈折率異方性
のため斜めから見たときに表示色が変化するとか表示コ
ントラストが低下するという視野角の問題が本質的に避
けられず、その改良が強く望まれており、改良のための
様々な試みがなされている。
【0003】一つの画素を分割してそれぞれの画素への
印可電圧を一定の比で変える方法(ハーフトーングレー
スケール法)、一つの画素を分割してそれぞれの画素で
の液晶分子の立ち上がり方向を変える方法(ドメイン分
割法)、液晶に横電解をかける方法(IPS法)、垂直
配向させた液晶を駆動する方法(VA液晶法)、あるい
はベンド配向セルと光学補償板を組み合わせる方法(O
CB法)などが提案され、これらを利用した液晶表示装
置が開発・試作されている。
【0004】しかしながらこれらの方法は一定の効果は
あるものの、配向膜、電極、液晶配向などを変えなけれ
ばならず、そのための製造技術確立および製造設備の新
設が必要となり、結果として製造の困難さとコスト高を
招いている。一方TN−LCDの構造は一切変えず、従
来のTN−LCDに光学補償フィルムを組み込むことで
視野角を拡大させる方法がある。この方法はTN−LC
D製造設備の改良・増設が不要でコスト的に優れてお
り、簡便に使用できる利点があるため注目されている。
【0005】上記の如きフィルムを製造するにあたり、
当該フィルム材料に要求される条件例として、 1)耐熱性、耐湿性、耐光性などの面において十分な商
品化に値する信頼性を持つ、 2)配向処理にあたり広範な条件で配向が可能であり、
ムラ・配向欠陥の少ない製品が得られる、 3)強いフィルム強度を持ち十分な耐衝撃性および取り
扱い性を示す、といったことを挙げることができる。し
かしながら従来知られていたフィルム材料を用いて製造
した場合、上記要件を全て十分に満足することは困難で
あった。そこでフィルムの光学性能を低下させることな
く、上記要件を満足する材料系の開発が必要とされてい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するものであり、詳しくは特定化合物を配合した液晶
性高分子を用いて配向形成・配向固定化することによ
り、信頼性および強度に優れ、欠陥やムラの少ない良質
な光学素子用フィルムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第1
は、光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子(a)およ
び複数個の脂環族環および/または芳香族環が、異なる
環炭素原子に結合した主鎖原子数0〜4の連結鎖を介し
て連結しており、両末端環にはそれぞれ炭素数1〜20
の炭化水素基が主鎖原子数0〜4の連結鎖を介して結合
している分子量1000以下の多環化合物(b)を少な
くとも含有する液晶性組成物から形成され、該液晶性組
成物が液晶状態において形成した配向形態が固定化され
ていることを特徴とする光学素子用フィルムである。本
発明の第2は、配向形態がネマチックハイブリッド配向
であることを特徴とする上記の光学素子用フィルムであ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明の光学素子用フィルムは、当該フィ
ルムの光学特性を決定付ける高分子液晶の配向形態によ
って様々な光学素子用途に用いることができる。例えば
視野角改良フィルム、色補償フィルム、偏光フィルムに
代表される光学機能性フィルムとして好適に用いること
ができる。なかでもネマチックハイブリッド配向形態を
固定化した光学素子用フィルムは、TN−LCD用の視
野角改良フィルムとして好適に用いることができ、TN
−LCDの視野角依存性を大幅に改良することができ
る。
【0009】補償対象となるTN−LCDについて説明
すると、TN−LCDは駆動方式で分類すれば、単純マ
トリクス方式、能動素子を電極として用いるTFT(T
hin Film Trasistor)電極、MIM
(Metal Insulator Metal,ある
いはTFD;Thin Film Diode)電極を
用いるアクティブマトリクス方式等のように細分化でき
る。本発明の視野角改良フィルムは、いずれの駆動方式
に対しても顕著な視野角改良効果を有するものである。
尚、公知の技術であるハーフトーングレースケール方式
(画素分割方式)、ドメイン分割方式は、LCDの視野
角拡大を液晶セル側から行おうという試みである。この
ような視野角がある程度改善されたLCDに対しても本
発明の視野角改良フィルムは、有効に作用し、更なる視
野角拡大効果が可能となる。
【0010】当該フィルムは、ネマチックハイブリッド
配向状態を固定化したものであることが望ましい。ここ
でネマチックハイブリッド配向とは、液晶性高分子がネ
マチック配向しており、このときの液晶性高分子のダイ
レクターとフィルム平面のなす角がフィルム上面と下面
とで異なった配向形態をいう。したがって、上面界面近
傍と下面界面近傍とで該ダイレクターとフィルム平面と
の成す角度が異なっていることから、該フィルムの上面
と下面との間では該角度が連続的に変化しているものと
いえる。
【0011】さらにネマチックハイブリッド配向形態を
有した本発明の視野角改良フィルムは、液晶性高分子の
ダイレクターがフィルム膜厚方向のすべての場所におい
て異なる角度を向いている。したがってフィルムという
構造体として見た場合、もはや光軸は存在しない。上記
の如きフィルムは、少なくとも光学的に正の一軸性を示
す液晶性高分子(a)および後述する特定化合物(b)
を含む液晶性組成物をフィルム材料とすることにより得
ることができる。
【0012】当該液晶性高分子としては、カルボン酸
基、アルコール基、フェノール基、アミノ基、チオール
基などを有する化合物を縮合させる成る縮合系液晶性高
分子、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、
アリル基など二重結合を有する液晶性化合物などを原料
として得られる液晶性ビニルポリマー、アルコキシシラ
ン基を有する液晶化合物などから合成される液晶性ポリ
シロキサン、エポキシ基を有する液晶性化合物などから
合成される液晶性エポキシ樹脂および上記液晶性高分子
の混合物などを例示として挙げることができる。上記液
晶性高分子の中でも、得られるフィルムの光学特性など
の点から縮合系液晶性高分子が最も好ましい。
【0013】縮合系液晶性高分子は、通常二官能性のモ
ノマーを適当な方法で縮合して得ることができる。当該
二官能性モノマーとしては、芳香族またはシクロヘキサ
ン環を有する二官能性モノマーが望ましく、具体的には
フェニレンジアミンなどのジアミン類、ハイドロキノ
ン、2−メチルハイドロキノン、レゾルシノール、カテ
コール、4−メチルカテコール、4−tert−ブチル
カテコール、2,3−ジヒドロキシナフタレンなどのジ
オール類、1,4−フェニレンジチオール、1,2−フ
ェニレンジチオールなどのジチオール類、サリチル酸、
3−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸、3
−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、6−ヒドロキシ−2−
ナフトエ酸、7−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸などのヒ
ドロキシカルボン酸類、2−アミノ安息香酸、3−アミ
ノ安息香酸、4−アミノ安息香酸などのアミノ酸類、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタ
レンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、
2,7−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニ
ルジカルボン酸、4,4’−スチルベンジカルボン酸、
1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などのジカルボン
酸類などを例示できる。なかでもヒドロキシ基を持つ成
分としてカテコール単位を必須構造単位として含有する
縮合系液晶性高分子が最も好ましく使用される。
【0014】また液晶性を破壊しない程度において、例
えばシュウ酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジ
ピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバ
シン酸などの脂肪族ジカルボン酸、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタン
ジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オク
タンジオール、ノナンジオール、デカンジオールなどの
脂肪族ジーオル、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、
ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサ
ン、ジアミノヘプタン、ジアミノオクタン、ジアミノノ
ナン、ジアミノデカンなどの脂肪族ジアミン、ヒドロキ
シ酢酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒ
ドロキシ吉草酸、ヒドロキシヘキサン酸、ヒドロキシヘ
プタン酸、ヒドロキシオクタン酸、ヒドロキシノナン
酸、ヒドロキシデカン酸などの脂肪族ヒドロキシカルボ
ン酸類などを原料モノマー中に添加して得られる縮合系
液晶性高分子も用いることができる。
【0015】さらに必要であれば当該液晶性高分子の主
鎖末端を修飾するために、一官能性モノマーを原料モノ
マー中に添加することもできる。一官能性モノマーとし
て具体的には、カルボン酸基、アミン基、アルコール
基、フェノール基、チオール基などを一分子中に一個有
するモノマーを例示することができる。カルボン酸基を
有する一官能性モノマーとしては、芳香族カルボン酸、
脂肪族カルボン酸などが挙げられる。
【0016】芳香族カルボン酸としては、2位、3位も
しくは4位の位置が炭素数1〜20のアルキル基または
アルコキシ基により置換された安息香酸類、具体的には
メトキシ安息香酸、エトキシ安息香酸、プロポキシ安息
香酸、ブトキシ安息香酸、ペントキシ安息香酸、ヘキシ
ロキシ安息香酸、ヘプチロキシ安息香酸、オクチロキシ
安息香酸、ノニロキシ安息香酸、デシロキシ安息香酸、
トルイル酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ブチ
ル安息香酸、ペンチル安息香酸、ヘキシル安息香酸、ヘ
プチル安息香酸、オクチル安息香酸、ノニル安息香酸、
デシル安息香酸などを好適なものとして挙げることがで
きる。
【0017】一方、脂肪族カルボン酸としては炭素数2
〜20の脂肪族カルボン酸類、具体的には酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、
オクタン酸、ノナン酸、デカン酸などを例示できる。以
上の一官能性モノマーの中でも4位の位置を置換した4
−メトキシ安息香酸、4−エトキシ安息香酸、4−プロ
ポキシ安息香酸、4−ブトキシ安息香酸、4−ペントキ
シ安息香酸、4−ヘキシロキシ安息香酸、4−ヘプチロ
キシ安息香酸、4−オクチロキシ安息香酸、4−ノニロ
キシ安息香酸、4−デシロキシ安息香酸などを好適なも
のとして挙げることができる。
【0018】またアミン基を有する一官能性モノマーと
しては、例えば芳香族アミン類、脂肪族アミン類が挙げ
られる。芳香族アミン類としては、2位、3位もしくは
4位の位置が炭素数1〜20のアルキル基またはアルコ
キシ基により置換されたアニリン類が例示される。また
脂肪族アミン類としては、炭素数2〜20の脂肪族アミ
ン類が例示される。
【0019】上記の如き一官能性モノマーを使用する場
合、必要であれば光学活性な基を有する一官能性モノマ
ーを用いることも可能である。具体的には、光学活性な
基で芳香族環の一部が置換された安息香酸誘導体、光学
活性な脂肪族酸等を挙げることができるが、この中でも
4−メチルプロポキシ安息香酸、4−(2−メチルブト
キシ)安息香酸、4−メチルブトキシ安息香酸、4−メ
チルペンチロキシ安息香酸、4−メチルヘキシロキシ安
息香酸、4−メチルヘプチロキシ安息香酸、4−メンチ
ロキシ安息香酸、4−イソメンチロキシ安息香酸、4−
ボルニロキシ安息香酸など光学活性な基で芳香族環の一
部が置換された安息香酸化合物が好ましく使用される。
【0020】またアルコール基またはフェノール基を有
する一官能性モノマーとしては、フェノール類、脂肪族
アルコール類を挙げることができる。フェノール類とし
ては、2位、3位もしくは4位の位置が炭素数1〜20
のアルキル基、アルコキシ基またはアルコキシカルボニ
ルオキシ基により置換されたフェノール類が例示され
る。また脂肪族アルコール類としては、炭素数2〜20
の脂肪族アルコール類が挙げられる。当該フェノール
類、脂肪族アルコール類として具体的には、クレゾー
ル、エチルフェノール、ノニルフェノール、ブタノー
ル、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノー
ル、などを挙げることができるが、好ましくはクレゾー
ル、ノニルフェノールなどが使用される。
【0021】以上述べたアルキル基、アルコキシ基、脂
肪族基としては、不飽和結合を含有するものであっても
よく、さらには光学活性な基を有するものであっても良
い。さらに必要であれば、3個以上の官能基を持つモノ
マーとしてトリメリット酸、ジヒドロキシ安息香酸、ヒ
ドロキシベンゼンジカルボン酸、ベンゼントリカルボン
酸、ピロメリット酸など、光学活性なモノマーとして1
−メチルエタンジオール、1−エチルエタンジオール、
1−メチルプロパンジオール、1−メチルブタンジオー
ル、2−メチルブタンジオール、1−メチルペンタンジ
オール、2−メチルペンタンジオール、シクロペンタン
ジオール、シクロヘキサンジオール、2−メチルコハク
酸、3−メチルアジピン酸などを使用することもでき
る。
【0022】これらのモノマーを縮合して縮合系液晶性
高分子、具体的には液晶性ポリエステルを得る方法は、
特に限定されるものではなく、当該分野で公知のいかな
る方法も適宜採用することができる。例えばカルボン酸
を酸ハロゲン化物としたりジシクロヘキシルカルボジイ
ミドなどを存在させることによってカルボン酸を活性化
した後、アルコール、アミンなどと反応させる方法、フ
ェノールを酢酸エステル化した後、カルボン酸と反応さ
せ脱酢酸反応により合成する方法、カルボン酸をメチル
エステルのようなエステル化物とした後、必要であれば
適当な触媒の存在下、アルコールと反応させ脱アルコー
ル反応により合成する方法などを採用することができ
る。
【0023】以上の如き縮合系液晶性高分子を本発明に
供する場合、2種類または3種類以上の縮合系液晶性高
分子の混合物を用いることもできるし、さらに本発明の
効果を損なわない範囲であれば非液晶性高分子や液晶性
ビニルポリマー、液晶性ポリシロキサン、液晶性エポキ
シ樹脂などを混合することもできる。上記液晶性高分子
は、当該高分子が液晶状態においてチルト配向性または
ホメオトロピック配向性を有することが望ましい。ここ
でチルト配向性とは、該液晶性高分子を適当な基板上で
上面を空気あるいは真空として熱処理した場合に、基板
近傍における該液晶性高分子のダイレクターとフィルム
平面とのなす鋭角側の角度より空気あるいは真空側の界
面近傍の該角度が大きいような状態を取り得る性質を意
味する。一方ホメオトロピック配向性とは同様な場合に
おいて該液晶性高分子のダイレクターが基板平面に略垂
直な配向状態となり得る性質をいう。
【0024】液晶性高分子がチルト配向性またはホメオ
トロピック配向性であるか否かの判定は、基板上に液晶
性高分子層を形成し、その配向状態を判定することで行
う。この判定に用いることのできる基板としては特に限
定はないが、例えばガラス基板(具体的には、ソーダガ
ラス、カリガラス、ホウ珪酸ガラスあるいはクラウンガ
ラス、フリントガラスといった光学ガラスなど)、液晶
性高分子が液晶状態を呈する温度領域において耐熱性の
ある例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミ
ド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン
などに代表されるプラスチックフィルム・シートを挙げ
ることができる。
【0025】上記に例示した基板は、酸、アルコール
類、洗剤などで表面を清浄にした後に用いる。さらに上
記の該配向性の判定は、シリコン処理、ラビング処理、
一軸延伸処理などの表面処理を施していない基板上にお
いて行うことが望ましいが、チルト配向性の判定にはラ
ビング処理あるいは一軸延伸処理した基板も用いること
ができる。
【0026】本発明に供される光学的に正の一軸性を示
す液晶性高分子は、上記基板上に0.1μm〜1000
μmの液晶性高分子の膜を形成し、該液晶性高分子が液
晶状態を示す温度で熱処理したとき、これら例示した基
板の内少なくともどれか1種類の基板上でチルト配向ま
たはホメオトロピック配向するものであることが望まし
い。ただし液晶性高分子によっては、液晶−等方相転移
点付近の温度で特異的にホメオトロピック配向するもの
がある。したがって通常、上記の如き熱処理操作は、液
晶−等方相転移点より15℃以下、好ましくは20℃以
下の温度で行うことが望ましい。この時、該液晶性高分
子がチルト配向性を示すものであれば偏光顕微鏡下の観
察において、隣接したドメインの消光軸が同一でありな
がらディスクリネーションラインの入っている状態(後
述のチルト方向が相反している状態)を見いだすことが
できる。またホメオトロピック配向性を示すものであれ
ばコノスコープなどにより当該配向性を確認することが
できる。
【0027】本発明に供される液晶性高分子の分子量
は、各種溶媒中、例えばフェノール/テトラクロロエタ
ン(60/40(重量比))混合溶媒中、30℃で測定
した対数粘度が通常0.01〜1.0、好ましくは0.
03〜0.5、さらに好ましくは0.05〜0.3の範
囲である。対数粘度が0.01より小さい場合、フィル
ムの機械的強度が弱くなる、あるいは高温および高湿に
対する信頼性が損なわれる恐れがある。また1.0より
大きい場合、配向を阻害する、あるいは液晶形成時の粘
性が高くなりすぎ、配向に要する時間が長くなる、とい
った恐れがある。
【0028】本発明は、上述した光学的に正の一軸性を
示す液晶性高分子(a)に、複数個の脂環族環および/
または芳香族環が、異なる環炭素原子に結合した主鎖原
子数0〜4の連結鎖を介して連結しており、両末端環に
はそれぞれ炭素数1〜20の炭化水素基が主鎖原子数0
〜4の連結鎖を介して結合している分子量1000以下
の多環化合物(b)を添加した液晶性組成物を提供する
ものである。
【0029】本発明に用いる多環化合物(b)は上記の
化学構造特性をもつものであるが、これを一般式として
示すと次のように表現できる: R1 −(B1 −A1 )−(B2 −A2 )−……−(Bn −An )−Bn+1 −R2 (式中、R1 、R2 はそれぞれ炭素数1個から20個の
炭化水素基であり、A1〜An は環構造であるが隣接す
る2個のBn に該環構造を構成するそれぞれ別の原子か
ら結合している環構造であり、B1 〜Bn+1 は単結合ま
たは隣接するR1、R2 、若しくはAn 間に介在する原
子数が1以上4個以下の有機基であり、nは2以上8以
下の整数である。)
【0030】ここでA1 〜An は、隣接する2個のBn
に該環構造を構成するそれぞれ別の原子から結合してい
る環構造である。なかでも環構造として6員環構造を少
なくとも一つ持つものであることが本発明では望まし
い。ここで環構造としては、脂環族環および/または芳
香族環と表現されるものであり、具体的にはベンゼン
基、インデン基などの他、ナフタレン基、アントラセン
基、フェナントレン基、トリフェニレン基、ピレン基、
ペリレン基などの多環芳香族基、ピリジン基、ピリミジ
ン基、ピラジン基、ピリダジン基、トリアゾール基など
のヘテロ芳香族基、イソキノリン基、キノリン基などヘ
テロ原子を含む多環芳香族基などであることができる。
またこれらの芳香族基が複数の非芳香族の環状構造によ
って連結した構造でもよく、例えばフルオレン基、アセ
ナフチレン基、ジベンゾフラン基、カルバゾール基、キ
サンテン基、フェノキサジン基、フェナジン基、ジベン
ゾダイオキシン基などであることもできる。またこれら
環構造の一部または全部の不飽和結合が水素化された環
構造であってもよく、具体的にはシクロヘキサン基、シ
クロヘキセン基、テトラヒドロキシナフタレン基、デカ
ヒドロキシナフタレン基、アセナフテン基などを挙げる
ことができる。さらに必要であれば上記環構造には、1
個または複数個の置換基を有してもよい。当該置換基と
しては、例えば炭素数1〜10の炭化水素基あるいはア
ルコキシ基、フェノキシ基、トリフルオロメチル基、ヒ
ドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子などが
挙げられる。なお複数個の置換基を有する場合、当該置
換基は同一であっても異なるものであっても特に構わな
い。
【0031】一般式(1)中のB1 〜Bn+1 はそれぞれ
単結合または隣接するR1 、R2 若しくはAn 間に介在
する原子数が1個以上4個以下の有機基であるが、介在
する原子が環構造の一部を構成することはない。有機基
として具体的には、−O−,−NR1 −,−(C=O)
−,−O−(C=O)−,−NR−(C=O)−,−C
1 =CR1 −,−C≡C−,−CR2 −CR1 =CR
1 −CR2 −,−CR2 −C≡C−CR2 −,−O−
(C=O)−C≡C−,−(S=O)−,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−CR1 =CR1
−O−,−O−(C=O)−C=C−,−(CR2 n
−(n=1〜4),−O−(CR2 n −O−(n=1
〜2),−(CR2 n −O−CH2 −(n=1,
2),−O−(CR2 n −(n=1〜3),−O−
(C=O)−(CR2 n −(n=1〜2),−NR−
(CR2 n −(n=1〜3),−N=CH−(C
2 n −(n=0〜2),−(CR2 n −O−(C
O)−(n=1〜2)などを例示できる。ここで式中、
1 、R2 は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素
基を表す。またR1 は、互いに同一である必要はなく、
さらにR2 がn個ある場合には、それぞれ異なるもので
あってもよい。
【0032】上記有機基としては特に、−O−,−(C
=O)−,−O−(C=O)−,−NR1 −(C=O)
−,−CR1 =CR1 −,−NR1 −(C=O)−CR
1 =CR1 −,−O−(C=O)−CR1 =CR1 −,
−(CR2 n −(n=1〜4),−O−(CR2 n
−O−(n=1〜4),−(CR2 n −O−CH2
(n=1,2),−O−(CR2 n −(n=1〜
3),−O−(C=O)−(CR2 n −(n=1〜
2),−(CR2 n −O−(CO)−(n=1〜
2),などが好適である。
【0033】さらに一般式(1)中のR1 およびR
2 は、それぞれ炭素数1個から20個の炭化水素基であ
り、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチ
ル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル
基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、
ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノ
ナデシル基、イコシル基などの直鎖飽和炭化水素基、メ
チルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロ
ピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3
−メチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチル
ペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチ
ル基、1−メチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、
3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メ
チルヘキシル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘ
プチル基、3−メチルヘプチル基、4−メチルヘプチル
基、5−メチルヘプチル基、6−メチルヘプチル基、1
−メチルオクチル基、1−メチルノニル基、2−メチル
ヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、3,5,5
−トリメチルヘキシル基、ジメチルエチル基などの分
枝、2級または3級の飽和炭化水素基、アリル基、ブテ
ニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基などの不飽和炭化
水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロ
ヘキセニル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシ
ルエチル基、シクロヘキシルプロピル基、フェニル基、
ベンジル基、フェネチル基、ナフチル基、ナフチルメチ
ル基、メンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基、イソ
メンチル基などの環状構造を持つ炭化水素基などを例示
することができる。ここで上記一般式(1)の、より具
体的な構造式を以下に例示する。
【0034】
【化1】
【0035】構造式1において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R10は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 は単結合あるいはA群から選ばれる少なくと
も1種の有機基であり、X2 、X3 は単結合、−O−、
−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。但しX
1 、X2 およびX3 の有機基において、結合手が左右逆
となる構造式も包含する。
【0036】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0037】
【化2】
【0038】構造式2において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R14は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0039】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0040】
【化3】
【0041】構造式3において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R18は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0042】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0043】
【化4】
【0044】構造式4において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R14は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0045】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0046】
【化5】
【0047】構造式5において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R14は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0048】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0049】
【化6】
【0050】構造式6において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R18は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0051】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0052】
【化7】
【0053】構造式7において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R18は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 、X3 は単結合あるいはA群から選ば
れる少なくとも1種の有機基であり、X4 、X5 は単結
合、−O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基で
ある。但しX1 、X2 、X3 、X4 およびX5 の有機基
において、結合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0054】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0055】
【化8】
【0056】構造式8において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R22は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 、X3 、X4 は単結合あるいはA群か
ら選ばれる少なくとも1種の有機基であり、X5 、X6
は単結合、−O−、−O−(C=O)−から選ばれる有
機基である。但しX1 、X2 、X3 、X4 、X5 および
6 の有機基において、結合手が左右逆となる構造式も
包含する。
【0057】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0058】
【化9】
【0059】構造式9において、R1 、R2 は炭素数1
〜20の炭化水素基、R3 〜R6 は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合、−O−、−O−(C=O)
−から選ばれる有機基である。但しX1 およびX2 の有
機基において、結合手が左右逆となる構造式も包含す
る。
【0060】
【化10】
【0061】構造式10において、R1 、R2 は炭素数
1〜20の炭化水素基、R3 〜R6は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合、−O−、−O−(C=O)
−から選ばれる有機基である。但しX1 およびX2 の有
機基において、結合手が左右逆となる構造式も包含す
る。
【0062】
【化11】
【0063】構造式11において、R1 、R2 は炭素数
1〜20の炭化水素基、R3 〜R10は水素原子、F、C
l、Br、炭素数1〜6の炭化水素基あるいはアルコキ
シ基、X1 、X2 は単結合あるいはA群から選ばれる少
なくとも1種の有機基であり、X3 、X4 は単結合、−
O−、−O−(C=O)−から選ばれる有機基である。
但しX1 、X2 、X3 およびX4 の有機基において、結
合手が左右逆となる構造式も包含する。
【0064】A群 −O−,−(C=O)−,−O−(C=O)−,−NR
1 −(C=O)−,−CR1 =CR1 −,−NR1
(C=O)−CR1 =CR1 −,−O−(C=O)−C
1 =CR1 −,−(CR2 n −(n=1〜4),−
O−(CR2 n −O−(n=1〜4),−(CR2
n −O−CH2 −(n=1,2),−O−(CR2 n
−(n=1〜3),−O−(C=O)−(CR2 n
(n=1〜2),−(CR2 n −O−(C=O)−
(n=1〜2)、(A群中、R1 およびR2 は水素原子
または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。またR
1 は、互いに同一である必要はなく、さらにR2 がn個
ある場合には、それぞれ異なるものであってもよい。)
【0065】以上のような構造を有する当該化合物の合
成方法については特に制限はなく、当該分野において公
知のいかなる方法も採用可能である。また当該化合物
は、純水な化合物である必要はなく、配向性を落とす、
着色するなど本発明のフィルムの作成時または使用時に
支障がない限りにおいて、例えば合成時に副生する不純
物を除去することなしに用いることもできる。さらには
複数種の当該化合物の混合物として用いることもでき
る。
【0066】一般式(1)で表される化合物は、先に説
明した液晶性高分子に対して、0.1重量%〜20重量
%、好ましくは0.3重量%〜10重量%添加する。添
加量が0.1重量%より少ない場合、均一な配向形態を
得ることができない恐れがある。一方20重量%より多
いと、耐熱性など信頼性試験において悪影響が出現する
恐れがある。
【0067】本発明では、以上のような光学的に正の一
軸性を示す液晶性高分子と一般式(1)で表される化合
物を少なくとも含有する液晶性組成物を、配向基板上で
均一に液晶状態、好ましくはネマチックハイブリッド配
向を配向させ、続いて該配向形態を固定化せしめること
で、光学素子用フィルムを製造する。そのためには以下
に説明する配向基板および各工程を踏むことが望まし
い。
【0068】先ず、配向基板について説明する。一般に
液晶性組成物を用いてネマチックハイブリッド配向を得
るためには、該液晶性組成物層の上下を異なる界面で挟
むことが望ましく、上下を同じ界面で挟んだ場合には、
該液晶性組成物層の上下界面における配向が同一となっ
てしまい、ネマチックハイブリッド配向を得ることが困
難となってしまう。
【0069】本発明の光学素子用フィルムを製造するに
あたって具体的な態様としては、一枚の配向基板と空気
界面とを利用し、液晶性組成物層の下界面を配向基板
に、また該液晶性組成物層の上界面を空気に接するよう
にする。上下に界面の異なる配向基板を用いることもで
きるが、製造プロセス上、一枚の配向基板と空気界面と
を利用する方が望ましい。
【0070】本発明に用いることのできる配向基板は、
液晶分子の傾く向き(ダイレクターの配向基板への投
影)を規定できるように、異方性を有していることが望
ましい。配向基板が、全く液晶の傾く向きを規定できな
い場合には、無秩序な方位に傾いた配向形態しか得るこ
とができない(ダイレクターを該基板へ投影したベクト
ルが無秩序になる)。
【0071】本発明に用いることのできる配向基板とし
て、具体的には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ
アミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、
ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカー
ボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニル
アルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチッ
クス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などのプラスチッ
クフィルム基板および一軸延伸プラスチックフィルム基
板、表面にスリット状の溝を付けたアルミ、鉄、銅など
の金属基板、表面をスリット状にエッチング加工したア
ルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどの
ガラス基板、などである。
【0072】本発明においては上記プラスチックフィル
ム基板にラビング処理を施したラビングプラスチックフ
ィルム基板、またはラビング処理を施したプラスチック
薄膜、例えばラビングポリイミド膜、ラビングポリビニ
ルアルコール膜などを有する上記各種基板、さらに酸化
珪素の斜め蒸着膜などを有する上記各種基板なども用い
ることができる。
【0073】上記各種配向基板において、本発明の液晶
性組成物をネマチックハイブリッド配向に形成せしめる
のに好適な該基板としては、ラビングポリイミド膜を有
する各種基板、ラビングポリイミド基板、ラビングポリ
エーテルエーテルケトン基板、ラビングポリエーテルケ
トン基板、ラビングポリエーテルスルフォン基板、ラビ
ングポリフェニレンサルファイド基板、ラビングポリエ
チレンテレフタレート基板、ラビングポリエチレンナフ
タレート基板、ラビングポリアリレート基板、セルロー
ス系プラスチック基板を挙げることができる。
【0074】本発明の光学素子用フィルムにおいて、液
晶性組成物がネマチックハイブリッド配向を形成してい
る場合、該フィルムの上面と下面とでは液晶性組成物の
ダイレクターとフィルム平面とのなす角度が異なる。該
基板側のフィルム面は、その配向処理の方法や液晶性組
成物の種類によって0度以上20度以下または30度以
上90度以下のどちらかの角度範囲に調節できる。通
常、配向基板に接したフィルム界面近傍の該液晶性組成
物のダイレクターとフィルム平面とのなす角度を0度以
上20度以下の角度範囲に調整する方が製造プロセス上
望ましい。この場合、配向基板に接していない側のフィ
ルム界面近傍における当該ダイレクターとフィルム平面
とのなす角度は、30度以上90度以下の角度範囲に調
整される。
【0075】本発明の光学素子用フィルムは、上記の如
き配向基板上に均一に液晶性組成物を塗布し、次いで均
一配向過程、配向形態の固定化過程を経て得られる。該
液晶性組成物の配向基板への塗布は、通常液晶性組成物
を各種溶媒に溶解した溶液状態または該液晶性組成物を
溶融した溶融状態で行うことができる。製造プロセス
上、液晶性組成物を溶媒に溶解した該溶液を用いて塗布
する、溶液塗布が望ましい。溶液塗布は、先ず液晶性組
成物を溶媒に溶かし、所定濃度の溶液を調製する。ここ
でフィルムの膜厚(液晶性高分子組成物より形成される
層の膜厚)は、該液晶性組成物を基板に塗布する段階で
決まるため、精密に濃度、塗布膜の膜厚などの制御をす
る必要がある。
【0076】上記溶媒としては、液晶性組成物の種類
(組成比など)によって一概には言えないが、通常クロ
ロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタ
ン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラ
クロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベン
ゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラク
ロロフェノールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキベ
ンゼンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、酢酸エチ
ル、tert−ブチルアルコール、グリセリン、エチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリ
コールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、
2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ピリジ
ン、トリエチルアミン、テトラヒドロフラン、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素
など、およびこれらの混合溶媒、例えばハロゲン化炭化
水素類とフェノール類との混合溶媒などが用いられる。
【0077】溶液の濃度は、用いる液晶性組成物の溶解
性や最終的に目的とする光学素子用フィルムの膜厚に依
存するため一概には言えないが、通常3〜50重量%の
範囲で使用され、好ましくは5〜30重量%の範囲であ
る。また、表面張力の高い溶媒を用いる場合などにおい
ては塗布を安定に行うために必要であれば溶液に界面活
性剤を添加することも可能である。用いることができる
界面活性剤は、溶液の表面張力を下げ、塗布膜を安定化
できるものであればいずれのものでも使用できるが、フ
ッ素系界面活性剤が特に好ましく使用される。当該界面
活性剤としては市販されているものを適宜使用すること
ができ、例えばフロラード(3M社製)、ペインタッド
(ダウ・コーニング社製)、サーフロン(旭硝子社
製)、ユニダイン(ダイキン工業社製)、メガファック
(大日本インキ社製)、エフトップ(新秋田化成社
製)、フタージェント(ネオス社製)、アロン−G(東
亞合成社製)、モディパー(日本油脂社製)などが挙げ
られる。なお本発明はこれらに限定されるものではな
く、例えば同等の化学構造を持つ他社品を使用すること
もできることは言うまでもない。
【0078】上記界面活性剤の使用量は、溶液1Kgに
対し通常0.001g〜1gの範囲である。使用量が1
gより多すぎると液晶性組成物中の異物となり欠陥の原
因となる恐れがある。また配向形成に時間を要す、配向
阻害を起こすなど液晶の配向形態に悪影響を与える恐れ
もあり望ましくない。上記の溶媒を用いて所望の濃度に
調整した液晶性組成物溶液を、上述にて説明した配向基
板上に塗布する。塗布の方法としては、スピンコート
法、ロールコート法、ダイコート法、プリント法、浸漬
引き上げ法、カーテンコート法などを採用できる。
【0079】塗布後、溶媒を除去し、配向基板上に膜厚
の均一な液晶性組成物の層を形成させる。溶媒除去条件
は、特に限定されず、溶媒がおおむね除去でき、液晶性
組成物の層が流動したり、流れ落ちたりさえしなければ
良い。通常、室温での乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱
風の吹き付けなどを利用して溶媒を除去する。この塗布
・乾燥工程の段階は、先ず基板上に均一に液晶性組成物
の層を形成させることが目的であり、該液晶性組成物
は、まだ液晶配向を形成していない。次の熱処理工程に
より、モノドメインな液晶配向、好ましくはネマチック
ハイブリッド配向を完成させる。
【0080】熱処理によってネマチックハイブリッド配
向を形成するにあたって、液晶性組成物の粘性は、界面
効果による配向を助ける意味で低い方が良く、従って熱
処理温度は高い方が望ましい。また液晶性組成物によっ
ては、後述する平均チルト角が熱処理温度により異なる
ことがある。その場合には、目的に応じた平均チルト角
を得るために熱処理温度を設定する必要がある。例え
ば、あるチルト角を有する配向を得るために比較的低い
温度で熱処理を行う必要が生じた場合、低い温度では液
晶性組成物の粘性が高く、配向に要する時間が長くな
る。このような場合には、一旦高温で熱処理し、モノド
メインな配向を得た後に、段階的、もしくは徐々に熱処
理の温度を目的とする温度まで下げる方法が有効とな
る。いずれにせよ、用いる液晶性組成物、具体的には液
晶性高分子の特性に従い、ガラス転移点以上の温度で熱
処理することが望ましい。また液晶性高分子として2種
以上の組成物を本発明の液晶性組成物として供した際に
は、当該液晶性高分子のガラス転移点に応じて熱処理温
度を設定することが望ましい。具体的には液晶性高分子
を構成する2種以上の液晶性高分子化合物のうち、その
中でガラス転移点の最も高い液晶性高分子化合物のガラ
ス転移点より高温にて熱処理することが好ましい。
【0081】液晶配向を形成させるに要する熱処理温度
は、通常50〜300℃、好ましくは70〜280℃、
さらに好ましくは100〜260℃の範囲である。また
上記にて説明したように複数の温度で連続して熱処理す
る、すなわち一旦ある温度で熱処理した後、該温度より
低温または高温で熱処理することも本発明では可能であ
る。また配向基板上において、液晶性組成物が十分な配
向をするために必要な熱処理時間は、用いる液晶性組成
物の種類(例えば組成比など)、熱処理温度によって異
なるため一概にはいえないが、通常10秒〜120分、
好ましくは30秒〜60分の範囲が好ましい。10秒よ
り短い場合は配向が不十分となる恐れがある。また12
0分より長い場合は、生産性が低下する恐れがあり望ま
しくない。
【0082】このようにして、まず液晶状態で配向基板
上全面にわたって均一なネマチックハイブリッド配向を
得ることができる。なお、本発明においては上記の熱処
理工程において磁場や電場を利用しても差し支えない。
しかし熱処理しつつ余りに強力な磁場や電場を印加した
場合、印加中は均一な場の力が液晶性組成物に働くため
に、該液晶のダイレクターは一定の方向を向きやすくな
る。すなわち、本発明の如くダイレクターがフィルムの
膜厚方向によって異なる角度を形成しているネマチック
ハイブリッド配向は得られ難くなる。
【0083】こうして液晶性組成物の液晶状態において
形成したネマチックハイブリッド配向を、次に該液晶性
組成物の液晶転移点以下の温度に冷却することにより、
該配向の均一性を全く損なわずに固定化することができ
る。一般的にネマチック相より低温部にスメクチック相
または結晶相を持っている液晶性組成物を用いた場合、
液晶状態におけるネマチック配向は冷却することによっ
て壊れてしまう恐れがある。本発明においては、 ネマチック相を示す温度領域より下の温度において
スメクチック相または結晶相を全く有しない、 潜在的に結晶相またはスメクチック相を有していて
も冷却時にはスメクチック相または結晶相が現れない性
質を持ち、かつ 光学素子用フィルムの使用温度範囲において流動性
がなく外場や外力を加えても配向形態が変化しない、と
いった性質を有する液晶性組成物を用いるため、スメク
チック相または結晶相への相転移による配向形態の破壊
は起こらず、完全にモノドメインな液晶配向、好ましく
はネマチックハイブリッド配向を固定化することができ
る。
【0084】上記冷却温度は、液晶転移点以下の温度で
あれば特に制限はない。例えば液晶転移点より10℃低
い温度において冷却することにより、均一な液晶配向を
固定化することができる。冷却の手段は、特に制限はな
く、熱処理工程における加熱雰囲気中から液晶転移点以
下の雰囲気中、例えば室温中に出すだけで固定化するこ
とができる。また生産の効率を高めるために、空冷、水
冷などの強制冷却、除熱を行ってもよい。ただし液晶性
組成物によっては、冷却速度の影響で得られる平均チル
ト角が若干異なることがある。このような液晶性組成物
を使用し、厳密に平均チルト角を制御する必要が生じた
際には、冷却操作も適宜冷却条件を考慮して行うことが
望ましい。
【0085】次いで、本発明においてネマチックハイブ
リッド配向のフィルム膜厚方向における角度制御につい
て説明する。本発明の光学素子用フィルムではネマチッ
クハイブリッド配向を固定化した際、当該フィルム界面
近傍における液晶性組成物のダイレクターとフィルム平
面との成す角度の絶対値が、該フィルムの上面または下
面の一方においては、0度以上20度以下の範囲内、ま
た当該面の反対面では30度以上90度以下の範囲であ
る。使用する液晶性組成物の種類や組成比、配向基板お
よび熱処理条件などを適宜選択することにより、所望の
角度にそれぞれ制御することができる。またネマチック
ハイブリッド配向を固定化した後でも、例えばフィルム
表面を均一に削る、溶剤に浸してフィルム表面を均一に
溶かす、などといった方法を用いることにより所望の角
度に制御することも可能である。なおこの際に用いられ
る溶剤は、液晶性組成物の種類や組成比、配向基板の種
類によって適宜選択する必要がある。
【0086】以上の工程によって得られる本発明の光学
素子用フィルムは、ネマチックハイブリッド配向という
配向形態を均一に配向・固定化したものを得ることがで
きる。また該配向を形成しているので、該フィルムの上
下は等価ではなく、また面内方向にも異方性がある。し
たがって該フィルムを液晶表示素子用の視野角改良フィ
ルムとして利用し、該フィルムをLCDに配置すること
によって様々な特性を引き出すことが可能となる。
【0087】以下に本発明の光学素子用フィルムを視野
角改良フィルムとして用いる方法についてさらに詳細に
説明する。視野角改良フィルムをツイステッドネマチッ
ク型液晶セルに配置する場合、該フィルムの使用形態と
して 上述の配向基板を該フィルムから剥離して、視野角改
良フィルム単体で用いる、 配向基板上に形成したそのままの状態で用いる、 配向基板とは異なる別の基板に視野角改良フィルムを
積層して用いる、ということが可能である。
【0088】フィルム単体として用いる場合には、配向
基板を視野角改良フィルムとの界面で、ロールなどを用
いて機械的に剥離する方法、構造材料すべてに対する貧
溶媒に浸漬した後、機械的に剥離する方法、貧溶媒中で
超音波をあてて剥離する方法、配向基板と該フィルムと
の熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する
方法、配向基板そのものまたは配向基板上の配向膜を溶
解除去する方法などによってフィルム単体を得ることが
できる。剥離性は、用いる液晶性組成物の種類と配向基
板との密着性によって異なるため、その系に最も適した
方法を採用すべきである。なお視野角改良フィルム単体
で用いる場合、膜厚によっては自己支持性を有しない場
合があるが、その際には光学性質上好ましい基板、例え
ばポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニル
アルコール、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォ
ン、ポリアリレート、ポリイミド、アモルファスポリオ
レフィン、トリアセチルセルロースなどのプラスチック
基板上に接着剤または粘着剤を介して固定して用いるほ
うが、当該フィルムの強度、信頼性などのために望まし
い。
【0089】次に配向基板上に形成した状態で視野角改
良フィルムを用いる場合について説明する。配向基板が
透明で光学的に等方であるか、あるいは配向基板がTN
−LCDにとって必要な部材である場合には、そのまま
目的とする補償素子としてTN−LCDに組み込むこと
ができる。
【0090】さらに配向基板上で液晶性組成物を配向固
定化して得られた本発明の視野角改良フィルムを該基板
から剥離して、光学用途により適した別の基板上に積層
して用いる場合について説明する。すなわち本発明の視
野角改良フィルムは、配向基板とは異なる別の基板とか
ら少なくとも構成される積層体を補償素子としてTN−
LCDに組み込むことができる。例えば使用する配向基
板がネマチックハイブリッド配向を得るために必要なも
のではあるが、TN−LCDに対して好ましくない影響
を与えるような該基板を用いた場合、その基板を配向固
定化後の視野角改良フィルムから除去して用いることが
できる。具体的には次のような方法を採ることができ
る。
【0091】目的とするTN−LCDに組み込む液晶表
示素子に適した基板(以下、第2の基板という)と配向
基板上の視野角改良フィルムとを、例えば接着剤または
粘着剤を用いて貼りつける。次いで配向基板を視野角改
良フィルムとの界面で剥離し、当該フィルムを液晶表示
素子に適した第2の基板側に転写して補償素子を得るこ
とができる。
【0092】転写に用いられる第2の基板としては、適
度な平面性を有するものであれば特に限定されないが、
ガラス基板や透明で光学的等方性を有するプラスチック
フィルムが好ましく用いられる。かかるプラスチックフ
ィルムの例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリ
スチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ア
モルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロースま
たはエポキシ樹脂などを挙げることができる。なかでも
ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリア
リレート、ポリエーテルスルフォン、トリアセチルセル
ロースなどが好ましく用いられる。また光学的に異方性
であっても、TN−LCDにとって必要な部材である場
合には、光学的異方性フィルムなども用いることができ
る。光学的異方性フィルムとしては、例えばポリカーボ
ネートやポリスチレンなどのプラスチックフィルムを延
伸して得られる位相差フィルム、偏光フィルムなどが挙
げられる。
【0093】さらに、用いられる第2の基板の例として
液晶セルそのものを挙げることができる。液晶セルは、
上下2枚の電極付きガラスまたはプラスチック基板を用
いており、この上下いずれか、あるいは両面のガラスま
たはプラスチック基板上に本発明の視野角改良フィルム
を転写すれば、当該フィルムの組み込みがすでに達成さ
れたことになる。また液晶セルを形成するガラスまたは
プラスチック基板そのものを配向基板として本発明の視
野角改良フィルムを製造することももちろん可能であ
る。以上説明した第2の基板は、液晶性組成物の配向制
御能を実質的に持つ必要はない。また、第2の基板と該
フィルムとの間に配向膜などは必要としない。
【0094】転写に用いられる第2の基板と、本発明の
視野角改良フィルムとを貼り付ける接着剤または粘着剤
は、光学グレードのものであれば特に制限はないが、ア
クリル系、エポキシ系、エチレン−酢酸ビニル共重合体
系、ゴム系、ウレタン系、およびこれらの混合系などを
用いることができる。また接着剤としては、熱硬化型、
光硬化型、電子線硬化型などのいずれの接着剤でも光学
的等方性を有していれば問題なく使用することができ
る。
【0095】本発明の視野角改良フィルムを液晶表示素
子に適した第2の基板への転写は、接着後、配向基板を
該フィルムとの界面で剥離することにより行える。剥離
の方法は、上述でも説明したが、ロールなどを用いて機
械的に剥離する方法、構造材料すべてに対する貧溶媒に
浸漬したのち機械的に剥離する方法、貧溶媒中で超音波
をあてて剥離する方法、配向基板と該フィルムとの熱膨
張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、
配向基板そのものまたは配向基板上の配向膜を溶解除去
する方法などを例示することができる。剥離性は、用い
る液晶性組成物の種類と配向基板との密着性によって異
なるため、その系に最も適した方法を採用すべきであ
る。また本発明の視野角改良フィルムは、表面保護、強
度増加、環境信頼性向上などの目的のために透明プラス
チックフィルムなどの保護層を設けることもできる。
【0096】このようにして得られた視野角改良フィル
ムは、TN−LCDに対して特に優れた視野角補償効果
をもつ。本発明のフィルムが各種TN−LCDに対し
て、より好適な補償効果を発現するための当該フィルム
膜厚としては、対象とするTN−LCDの方式や種々の
光学パラメーターに依存するので一概には言えないが、
通常0.1μm以上20μm以下、好ましくは0.2μ
m以上10μm以下の範囲、さらに好ましくは0.3μ
m以上5μm以下の範囲である。膜厚が0.1μm未満
の時は、十分な補償効果が得られない恐れがある。また
膜厚が20μmを越えるとディスプレーの表示が不必要
に色づく恐れがある。ただし本発明の視野角改良フィル
ムの性能をより高く引き出すためには、当該フィルムの
光学パラメーターや軸配置をさらに詳細に考慮すること
が望ましい。
【0097】以下個々に説明する。先ず、視野角改良フ
ィルムの法線方向から見た場合における面内の見かけの
リターデーション値について説明する。ネマチックハイ
ブリッド配向したフィルムでは、ダイレクターに平行な
方向の屈折率(以下neと呼ぶ)と垂直な方向の屈折率
(以下noと呼ぶ)が異なっている。neからnoを引
いた値を見かけ上の複屈折率とした場合、見かけ上のリ
ターデーション値は見かけ上の複屈折率と絶対膜厚との
積で与えられる。この見かけ上のリターデーション値
は、エリプソメトリー等の偏光光学測定により容易に求
めることができる。本発明の視野角改良フィルムにおけ
る見かけ上のリターデーション値は、550nmの単色
光に対して、通常5nm〜500nmの範囲、好ましく
は10nm〜300nmの範囲、さらに好ましくは15
nm〜150nmの範囲であることが望ましい。見かけ
のリターデーション値が5nm未満の時は、実質的にホ
メオトロピック配向と何ら変わることはなく十分な視野
角拡大効果が得られない恐れがある。また、500nm
より大きい場合は、斜めから見たときに液晶ディスプレ
ーに不必要な色付きが生じる恐れがある。
【0098】次いでダイレクターの角度について説明す
る。ネマチックハイブリッド配向を固定化した視野角改
良フィルムの膜厚方向におけるダイレクターの角度範囲
は、フィルム界面での液晶性高分子のダイレクターと該
ダイレクターのフィルム界面への投影成分がなす鋭角側
の角度が、フィルムの上面または下面の一方において
は、通常30度以上90度以下の角度をなし、当該面の
反対面においては、通常0度以上20度以下である。よ
り好ましくは一方の角度の絶対値が40度以上90度以
下、他方の角度の絶対値が0度以上10度以下であるこ
とが望ましい。
【0099】次いで平均チルト角について説明する。本
発明においては、液晶性高分子のダイレクターと該ダイ
レクターの基板平面への投影成分とのなす角度の膜厚方
向における平均値を平均チルト角と定義する。平均チル
ト角は、クリスタルローテーション法を応用して求める
ことができる。本発明の視野角改良フィルムの平均チル
ト角は、通常10度〜60度の範囲、好ましくは20度
〜50度の範囲であることが望ましい。平均チルト角が
10度より小さい場合または60度より大きい場合に
は、一定の視野角拡大効果は認められるものの満足でき
る視野角拡大効果を得ることができない恐れがある。
【0100】次に、本発明の視野角改良フィルムをTN
−LCDの視野角拡大のために用いるときの配置につい
て具体的に説明する。本フィルムの配置位置は偏光板と
液晶セルとの間であればよく、1枚または複数枚の視野
角改良フィルムを配置することができる。本発明では、
1枚または2枚の視野角改良フィルムを用いて補償を行
うことが実用上好ましい。3枚以上の当該フィルムを用
いても、補償は可能であるが、コストアップに繋がるた
めあまり好ましいとはいえない。具体的な配置位置を例
示すると以下のようになる。ただし、これらはあくまで
代表的な配置位置であり本発明はこれらに限定されるも
のではない。
【0101】まず視野角改良フィルムの上面と下面とを
次のように定義する。光学的に正の一軸性を示す液晶性
高分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度が鋭
角側で30度以上90度以下の角度を成している面をb
面とする。該角度が鋭角側で0度以上20度以下の角度
を成している面をc面とする。
【0102】次いで視野角改良フィルムのチルト方向を
以下のように定義する。当該フィルムのb面から液晶層
を通してc面を見た場合、ダイレクターとダイレクター
のc面への投影成分がなす角度が鋭角となる方向でかつ
投影成分と平行な方向を視野角改良フィルムのチルト方
向と定義する。
【0103】次いで液晶セルのプレチルト方向を以下の
ように定義する。通常液晶セル界面では、駆動用の低分
子液晶は液晶セル界面に対して平行ではなく、ある角度
もって傾いている。これをプレチルト角と言う。セル界
面の液晶のダイレクターとダイレクターの界面への投影
成分とがなす角度が鋭角である方向で、かつダイレクタ
ーの投影成分と平行な方向を該液晶セル界面のプレチル
ト方向と定義する。
【0104】上記の定義に基づいて本視野角改良フィル
ム1枚をTN−LCDに用いる場合について説明する。
当該フィルムは偏光板と液晶セルの間に配置し、セルの
上面側でも良いし下面側でも良い。視野角改良フィルム
の貼合に際して、該フィルムのチルト方向と隣接しない
液晶セル界面でのプレチルト方向がおおむね一致するこ
とが好ましい。チルト方向とプレチルト方向のなす角度
は、絶対値として通常0度〜15度、好ましくは0度〜
10度の範囲であり、さらに好ましくは0度〜5度の範
囲である。両者のなす角度が15度より大きい場合、十
分な視野角補償効果を得ることができない恐れがある。
【0105】次に、視野角改良フィルム2枚をTN−L
CDに用いる場合について説明する。2枚の当該フィル
ムは、上下一対の偏光板に挟まれた液晶セルの上面また
は下面に配置する。配置する際は、2枚の視野角改良フ
ィルムが同じ側にあっても良いし、上下に各1枚ずつあ
っても良い。また2枚の当該フィルムは、同一のパラメ
ータで合っても良いし、異なるものでも良い。
【0106】本発明において、2枚の視野角改良フィル
ムを液晶セルの上下に分けて配置する場合、それぞれの
フィルムを上述の1枚のみを使用する場合と同様の配置
にすることが好ましい。すなわち、それぞれの視野角改
良フィルム中における液晶性組成物のチトル方向と隣接
しない液晶セル界面でのセル液晶のプレチルト方向がお
おむね一致することが好ましい。チルト方向とプレチル
ト方向のなす角度は、絶対値として通常0度〜15度、
好ましくは0度〜10度の範囲であり、さらに好ましく
は0度〜5度の範囲であることが望ましい。
【0107】また2枚の視野角改良フィルムを液晶セル
の上面あるいは下面のどちらか一方に配置する場合、液
晶セルに近い側の視野角改良フィルムを1枚の当該フィ
ルムを用いる場合と同様の配置にする。すなわち視野角
改良フィルムのチルト方向と隣接しない液晶セル界面で
のネマチック液晶のプレチルト方向がおおむね一致する
ように配置することが好ましい。チルト方向とプレチル
ト方向のなす角度は、絶対値として通常0度〜15度の
範囲、好ましくは0度〜10度の範囲、さらに好ましく
は0度〜5度の範囲である。2枚目の視野角改良フィル
ムは、1枚目の当該フィルムと偏光板の間に配置するこ
とになるが、1枚目の当該フィルムに隣接した液晶セル
界面でのネマチック液晶のプレチルト方向と2枚目の視
野角改良フィルムのチルト方向がおおむね一致するよう
に配置することが好ましい。
【0108】さらに本発明の視野角改良フィルムは、ネ
マチックハイブリッド配向をもつために当該フィルムの
上下は等価ではない。したがって当該フィルムを液晶セ
ルに装着する場合、どちらの面を液晶セルに近い方にす
るかによって視野角改良効果に多少の違いが見られる。
本発明の視野角改良フィルムを実際にTN−LCDに組
み込む際には、液晶性高分子のダイレクターがフィルム
平面となす角がより大きい面(該角度が30度以上90
度以下である面)を液晶セルに近く、偏光板から遠くな
るように配置する方がより望ましい。
【0109】最後に偏光板の配置について説明する。通
常、TN−LCDでは上下偏光板の透過軸が互いに直交
するように配置する場合と平行になるように配置する場
合がある。また上下偏光板の透過軸が互いに直交する場
合は、偏光板の透過軸と偏光板に近側の液晶セルのラビ
ング方向とが平行、垂直または45度の角度をなす場合
がある。本発明の視野角改良フィルム上に偏光板を装着
する場合、偏光板の配置は上記のどの配置であっても視
野角改良効果は得られるが、上下偏光板の透過軸が互い
に直交する配置が最も望ましい。偏光板の透過軸と該偏
光板に近い側の液晶セルに施されたラビング方向との関
係については視野角改良効果に多少の違いはあるもの
の、平行または垂直のどちらの配置とも可能である。
【0110】本発明の視野角改良フィルムは、TFT素
子あるいはMIM素子を用いたTN−LCDの視野角改
善に絶大な効果が有り、他のモードのLCD、すなわち
STN(Super Twisted Nemati
c)−LCD、ECB(Electrically C
ontrolled Birefringence)−
LCD、OMI(Optical Mode Inte
rference)−LCD、OCB(Optical
ly Compensated Birefringe
nce)−LCD、HAN(Hybrid Align
ed Nematic)−LCD、IPS(In Pl
ane Switching)−LCDなどの色補償、
視野角改良にも有効である。
【0111】以上本発明の光学素子用フィルムは、耐熱
性、耐湿性および耐光性などの信頼性を十分に満足する
ものであり、またフィルム強度も強い。さらには配向処
理にあたり広範な条件で配向が可能であり、ムラ・配向
欠陥の極めて少ない当該フィルムを工業的に得ることが
できるなど、その工業的利用価値は極めて高い。
【0112】
【実施例】以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに
制限されるものではない。なお実施例で用いた各分析法
は以下の通りである。 (1)液晶性高分子の組成決定および化合物の構造決定 重水素化クロロホルムまたは重水素化トリフルオロ酢酸
に溶解し、400MHzの 1H−NMR(日本電子製J
NM−GX400)を用いて決定した。 (2)対数粘度の測定 ウベローデ型粘度計を用い、フェノール/テトラクロロ
エタン(60/40重量比)混合溶媒中、30℃で測定
した。 (3)液晶相系列の決定 DSC(Perkin Elmer DSC−7)測定
および光学顕微鏡(オリンパス光学(株)製BH2偏光
顕微鏡)観察により決定した。 (4)屈折率の測定 アッベ屈折計(アタゴ(株)製Type−4)により屈
折率を測定した。 (5)偏光解析 (株)溝尻光学工業製エリプソメーターDVA−36V
WLDを用いて行った。 (6)膜厚測定 SLOAN製SURFACE TEXTURE ANA
LYSIS SY−STEM Dektak 3030
STを用いた。また、干渉波測定(日本分光(株)製
紫外・可視・近赤外分光光度計V−570)と屈折率の
データから膜厚を求める方法も併用した。
【0113】参考例1 テレフタル酸40mmol、2,6−ナフタレンジカル
ボン酸40mmol、カテコールジアセテート85mm
ol、アセトキシ安息香酸80mmolを用いて窒素雰
囲気下260℃で4時間、290℃で2時間、続いて毎
分100mlの窒素気流下290℃で4時間重合を行
い、液晶性ポリエステル(式1)を得た。この液晶性ポ
リエステルの対数粘度は0.16、液晶相としてネマチ
ック相をもち、等方相−液晶相転移温度は300℃以
上、ガラス転移点は120℃であった。該液晶性ポリエ
ステルを用い10wt%のフェノール/テトラクロロエ
タン混合溶媒(6/4重量比)溶液を調製した。この溶
液を、ソーダガラス板上に、バーコート法により塗布
し、乾燥し、190℃で30分熱処理したのち、室温下
で冷却・固定化し、膜厚1μmの液晶性フィルムを得
た。該フィルムの偏光顕微鏡下の観察により隣接するド
メインの消光軸が同一でありながらディスクリネーショ
ンラインが存在する部分を見いだしチルト配向性である
ことを確認した。
【0114】
【化12】
【0115】参考例2 4−オクチロキシ安息香酸10mmol、テレフタル酸
50mmol、ナフタレンジカルボン酸45mmol、
カテコールジアセテート50mmol、3−メチルカテ
コールジアセテート50mmol、4−アセトキシ安息
香酸50mmolを用いて窒素雰囲気下、270℃で4
時間、続いて同温度で毎分30mlの窒素気流下で2時
間脱酢酸重合を行った。次に得られた反応生成物をテト
ラクロロエタンに溶解したのち、メタノールで再沈澱を
行って精製し、液晶性ポリエステル(式2)を得た。こ
の液晶性ポリエステルの対数粘度は0.10、液晶相と
してネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温度は2
40℃、ガラス転移点は75℃であった。
【0116】該液晶性ポリエステルを用い10wt%の
フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(6/4重量
比)溶液を調製した。この溶液を、ソーダガラス板上
に、スピンコート法により塗布し、乾燥し、220℃で
30分熱処理したのち、室温下で冷却・固定化し、膜厚
10μmの均一配向フィルムを得た。該フィルムのコノ
スコープ観察により、該フィルムがホメオトロピック配
向フィルムであることを確認した。
【0117】
【化13】
【0118】参考例3 tert−ブチルハイドロキノンジアセテート10mm
ol、6−ペンチロキシ−2−ナフトエ酸20mmol
を窒素雰囲気下250℃で4時間、270℃で2時間、
続いて毎分30mlの窒素気流下270℃で2時間反応
させた。続いて該化合物をメタノール/酢酸エチル=1
/1の混合溶媒から再結晶して式(3)の化合物を得
た。
【0119】
【化14】
【0120】実施例1 参考例で得られた液晶性ポリエステル(式1)75部、
液晶性ポリエステル(式2)20部、および化合物(式
3)5部を配合して液晶性組成物を調整した。次いで当
該組成物の8wt%テトラクロロエタン溶液を調製し
た。当該溶液をラビングポリイミド膜を有するガラス基
板上にスピンコート法により塗布し、乾燥し、220℃
で20分間熱処理した。熱処理後、空冷しフィルム1を
得た。得られたガラス基板上のフィルム1は透明で配向
欠陥はなく均一で膜厚は1.55μmであった。
【0121】図1、図2に示した光学測定系を用いて、
フィルム1を基板のラビング方向に傾けていき、リター
デーション値を測定した。その結果、図3のような左右
非対称でかつリターデーション値が0になる角度がない
結果が得られた。この結果から、液晶性ポリエステルの
ダイレクターが基板に対して傾いており均一チルト配向
(ダイレクターと基板表面のなす角が膜厚方向で一定な
配向状態)ではないことが判明した。
【0122】次いで基板上の該フィルム1を5枚に切り
分け、それぞれ一定時間クロロホルムを3wt%含むメ
タノール溶液に浸漬し、液晶層上面より溶出させた。浸
漬時間を15秒、30秒、1分、2分、5分とした場合
に、溶出せずに残った液晶層の膜厚は、それぞれ1.3
5μm、1.10μm、0.88μm、0.56μm、
0.37μmであった。図1、図2の光学系を用いてθ
=0度の場合のリターデーション値(正面リターデーシ
ョン値)を測定し、図4の膜厚とリターデーション値の
関係を得た。図4から分かるように膜厚とリターデーシ
ョン値は直線関係にはなく、このことからも均一チルト
配向ではないことが判明した。図中の点線は、均一チル
ト配向したフィルムにおいて通常観測される直線であ
る。
【0123】次に、該液晶性組成物をラビングポリイミ
ド膜を有する高屈折率ガラス基板(屈折率は1.84)
上に、上記と同様な方法を用いて配向・固定化し、フィ
ルム1’を作製し、当該フィルムを用いて屈折率測定を
行った。屈折計のプリズム面にガラス基板が接するよう
に置き、フィルム1’の基板界面側が空気界面側より下
にくるように配置した場合、フィルム面内の屈折率には
異方性が有りラビング方向に垂直な面内の屈折率は1.
55、平行な面内の屈折率は1.71であり、膜厚方向
の屈折率はフィルム2の方向によらず1.55で一定で
あった。このことから、ガラス基板側では液晶性ポリエ
ステルを構成する棒状の液晶分子が基板に対して平行に
平面配向していることが分かった。次に屈折率計のプリ
ズム面にフィルム1’の空気界面側が接するように配置
した場合、面内の屈折率には異方性がなく屈折率は1.
55と一定であった。また膜厚方向の屈折率はフィルム
1’の方向によらず1.71と一定であり、このことか
ら空気界面側では液晶性ポリエステルを構成する棒状の
液晶分子が基板平面に対して垂直に配向していることが
判明した。
【0124】以上のことより本実施例で得られたフィル
ムは、ネマチックハイブリッド配向を形成しており、ラ
ビングによる基板界面の規制力および空気界面の規制力
によって、図5に示したように配向していることが判明
した。
【0125】次に、基板界面におけるダイレクターの方
位の角度をより正確に求めるため、以下の操作を行っ
た。上記のラビングポリイミド膜を有する高屈折ガラス
基板上に形成されたフィルム1’の上に、もう一枚ラビ
ングポリイミド膜を有するガラス基板をかぶせ密着させ
た。すなわちフィルム1’を2枚のラビングポリイミド
膜で挟んだ構成にした。この時、上下のラビング膜のラ
ビング方向が互いの180度になるように配置した。こ
の状態において190℃、30分間熱処理した。こうし
て得られた試料フィルムについて屈折率測定および偏光
解析を行った。屈折率測定の結果、試料フィルムの上下
に関して同じ値が得られ、該フィルム面内の屈折率はラ
ビング方向に垂直な面内では1.55、平行な面内では
1.71、該フィルムの膜厚方向では1.55であっ
た。このことから基板の界面付近では試料フィルムの上
下ともにダイレクターが基板平面に対して略平行である
ことが判明した。さらに偏光解析の結果、屈折率構造は
ほぼ正の一軸性であり、クリスタルローテーション法に
基づき詳細な解析を行った結果、基板界面付近では、わ
ずかにダイレクターの傾きがあり、基板平面とダイレク
ターのなす角度は約3度であった。また、ダイレクター
の傾く向きはラビング方向と一致していた(フィルムの
チルト方向とラビング方向とは一致する)。
【0126】以上のことより、基板界面におけるダイレ
クターの方位は、液晶性高分子と配向基板界面の相互作
用によってほぼ決まると考えると、前述の一枚の配向基
板上に形成されたフィルム1およびフィルム1’のネマ
チックハイブリッド配向における基板界面でのダイレク
ターの方位は3度であると推定される。
【0127】実施例2 実施例1と同一の液晶組成物を用いて8wt%テトラク
ロロエタン溶液を調製した。該溶液をラビングポリイミ
ド膜を有するガラス基板上にスピンコート法により塗布
し、乾燥した。次いで210℃で10分間熱処理したの
ち、冷却しフィルム2を得た。基板上のフィルム2は透
明で配向欠陥はなく均一であった。また膜厚は0.42
μm、膜厚方向の平均チルト角は36度であった。
【0128】フィルム2を2枚使用し、各光学素子を図
6に示した軸配置でもって配置した。このときフィルム
2の空気界面側が液晶セルに近い側になるように、液晶
セルの上下にフィルム2を各1枚ずつ配置した。使用し
た液晶セルは液晶材料としてZLI−4792を用い、
セルパラメータはセルギャップ4.8μm、ねじれ角9
0度(左ねじれ)、プレチルト角4度である。液晶セル
に対して、300Hzの矩形波で電圧を印加した。白表
示0V、黒表示6Vの透過率の比(白表示)/(黒表
示)をコントラスト比として、全方位からのコントラス
ト比測定を浜松ホトニクス(株)製品FFP光学系DV
S−3000を用いて行い、等コントラスト曲線を描い
た。その結果を図7に示す。図6の配置において白表示
と黒表示の透過率の差を8等分するような電圧を液晶セ
ルに印加し横方向(0度−180度方向)での階調特性
について(株)トプコン社製色彩輝度計BM−5を用い
て測定した。結果を図8に示す。
【0129】比較例1 実施例2と同じTN型液晶セルを用いて、フィルム2を
装着しない以外は全て同じ条件にて全方位でのコントラ
スト比測定、横方向(0度−180度方向)での階調特
性の測定を行った。結果を図9、図10に示す。
【0130】参考例4 4−(2−エチルヘキシロキシ)フェノール22mmo
lをピリジン500mlに溶解し、メカニカルスターラ
ーにより攪拌しながら0℃においてテレフタル酸ジクロ
ライド10mmolを200mlの塩化メチレンに溶か
した溶液を30分かけて滴下した。0℃で2時間、室温
で5時間反応させた後、ピリジンを減圧下留去した。残
渣に、1N塩酸500mlを加え、酢酸エチルで抽出し
た。抽出液を再度1N塩酸で洗浄した後、水、重曹水、
飽和食塩水を順番に用いて洗浄した。次いで抽出液を硫
酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去、続いて残渣
をメタノール/酢酸エチルの混合溶媒から再結晶し、式
4の化合物を得た。
【0131】
【化15】
【0132】実施例3 参考例で得られた液晶性ポリエステル(式1)70部、
液晶性ポリエステル(式2)27部、および化合物(式
4)3部を配合して液晶性組成物を調整した。次いで当
該組成物の10wt%N−メチルピロリドン溶液を調製
した。さらに溶液の表面張力を低下させるために界面活
性剤としてKH−40(旭硝子社製)を溶液全重量に対
し0.005%添加した。実施例2と同一の条件で塗
布、乾燥、熱処理を行いフィルム3を得た。フィルム3
は膜厚0.50μm、膜厚方向の平均チルト角は30度
であった。当該フィルムを用い、実施例2と同様の方法
により全方位からのコントラスト比測定を行った。その
結果を図11に示す。
【0133】参考例5 4−ベンジロキシ安息香酸20mmolとカテコールジ
アセテート10mmolを用いて窒素雰囲気下、270
℃、4時間、続いて同温度で毎分30mlの窒素気流下
で2時間脱酢酸反応を行った。得られた反応生成物をテ
トラクロロエタンに溶解した後、メタノールで再沈澱を
行い、式5の化合物を得た。
【0134】
【化16】
【0135】次いで当該化合物を酢酸エチル500ml
に溶解し、1gの5%Pd/C触媒と共に室温で24時
間、2気圧の水素雰囲気下水素化分解反応に供しベンジ
ル基を脱離させた。続いて反応性生成物をジメチルアミ
ノピリジン1gを加えた塩化メチレン500mlとピリ
ジン100mlの混合物に溶解し、0℃において4−オ
クチルオキシ安息香酸クロライド20mmolを塩化メ
チレン200mlに溶解した溶液を30分かけて滴下し
た。0℃で2時間、室温で5時間反応させた後、ピリジ
ンを減圧下留去した。残渣に、1N塩酸500mlを加
え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を再度1N塩酸で洗
浄した後、水、重曹水、飽和食塩水を順番に用いて洗浄
した。次いで抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥した後、
溶媒を留去、続いて残渣をクロロホルムに溶解し、該溶
液をメタノールに再沈することにより式6の化合物を得
た。
【0136】
【化17】
【0137】参考例6 2−ベンジロキシフェノール20mmolをピリジン5
00mlに溶解し、メカニカルスターラーにより攪拌し
ながら0℃において4,4’−オキシビス(安息香酸ジ
クロライド)10mmolを200mlの塩化メチレン
に溶解した溶液を30分かけて滴下した。0℃で2時
間、室温で5時間反応させた後、ピリジンを減圧下留去
した。残渣に1N塩酸を500ml加え、酢酸エチルで
抽出した。抽出液を再度1N塩酸で洗浄した後、水、重
曹水、飽和食塩水を順に用いて洗浄した。次いで抽出液
を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。得
られた残渣をメタノール/酢酸エチルの混合溶媒を用い
て再結晶し、式7の化合物を得た。
【0138】
【化18】
【0139】次いで当該化合物を酢酸エチル500ml
に溶解し、1gの5%Pd/C触媒と共に室温で24時
間、2気圧の水素雰囲気下水素化分解反応に供しベンジ
ル基を脱離させた。続いて反応性生成物をジメチルアミ
ノピリジン1gを加えた塩化メチレン500mlとピリ
ジン100mlの混合物に溶解し、0℃において4’−
ブトキシスチルベン−4−カルボン酸クロライド20m
molを塩化メチレン200mlに溶解した溶液を30
分かけて滴下した。0℃で2時間、室温で5時間反応さ
せた後、ピリジンを減圧下留去した。残渣に、1N塩酸
500mlを加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を再
度1N塩酸で洗浄した後、水、重曹水、飽和食塩水を順
番に用いて洗浄した。次いで抽出液を硫酸マグネシウム
で乾燥した後、溶媒を留去、続いて残渣をN−メチルピ
ロリドンに溶解し、該溶液をメタノールに再沈すること
により式8の化合物を得た。
【0140】
【化19】
【0141】参考例7〜18 表1中Xの化合物を10mmol、表1中Yの化合物を
20mmol混合し、窒素雰囲気下250℃で4時間、
270℃で2時間、続いて毎分30mlの窒素気流下2
70℃で2時間反応させた。化合物(11)、(1
3)、(15)、(16)、(17)、(20)につい
てはさらにメタノール/酢酸エチル=1/1の混合溶媒
から再結晶して精製した。一方、化合物(9)、(1
0)、(12)、(14)、(18)、(19)につい
ては、粗生成物をクロロホルムに溶解した後メタノール
に滴下し生成物を再沈させることにより精製した。
【0142】
【表1】
【0143】
【化20】
【0144】
【化21】
【0145】
【化22】
【0146】参考例19〜25 表2中Xで示される化合物20mmolをピリジン50
0mlに溶解し、メカニカルスターラーにより攪拌しな
がら0℃において表2中Yで示される化合物10mmo
lを200mlの塩化メチレンに溶解した溶液を30分
かけて滴下した。0℃で2時間、室温で5時間反応させ
た後、ピリジンを減圧下留去した。残渣に1N塩酸を5
00ml加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を再度1
N塩酸で洗浄した後、水、重曹水、飽和食塩水を順に用
いて洗浄した。次いで抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥
した後、溶媒を留去した。
【0147】この後、化合物(21)、(23)、(2
5)、(26)、(27)についてはメタノール/酢酸
エチル=1/1の混合溶媒から再結晶して精製した。一
方、化合物(22)、(24)については、粗生成物を
クロロホルムに溶解した後メタノールに滴下し生成物を
再沈させることにより精製した。
【0148】
【表2】
【0149】
【化23】
【0150】
【化24】
【0151】実施例4〜34 実施例3と同様な方法にてフィルムを作成し、当該フィ
ルムをそれぞれ評価した結果を表3に示した。
【0152】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学素子用フィルムのチルト角測定に
用いた光学測定系の配置図を示す。
【図2】本発明の光学素子用フィルムのチルト角測定に
用いた光学測定系の試料および偏光板の軸方位の関係を
示す。
【図3】実施例1において、基板のラビング方向に沿っ
て傾けて測定した見かけのリターデーション値と試料
(フィルム1)の傾き角の関係を示す。
【図4】実施例1において、フィルム1の浸漬後の膜厚
と試料の正面での見かけのリターデーション値の測定結
果を示す。
【図5】実施例1で得られたフィルム1の配向構造の概
念図である。
【図6】実施例2における各光学素子の軸配置を示す。
【図7】実施例2の等コントラスト曲線を示す。
【図8】実施例2の横方向での階調特性の測定結果を示
す。
【図9】比較例1の等コントラスト曲線を示す。
【図10】比較例1の横方向での階調特性を示す。
【図11】実施例3の等コントラスト曲線を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C09K 19/38 C09K 19/38 (72)発明者 山梨 輝昭 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 小堀 良浩 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 Fターム(参考) 2H049 BA06 BA42 BB43 BB44 BB45 BB46 BC02 BC04 BC06 BC09 BC22 2H091 FA08X FA08Z FC12 FD06 GA13 HA07 HA09 HA10 JA01 KA05 KA10 LA19 LA20 4F071 AA01 AA43 AA81 AC01 AF12 AG12 AG28 AH12 BA02 BB02 BC01 4H027 BA01 BA11 BA12 BB03 BD21 BD24 BE06 CA01 CE01 CH01 CN01 DK01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子
    (a)および複数個の脂環族環および/または芳香族環
    が、異なる環炭素原子に結合した主鎖原子数0〜4の連
    結鎖を介して連結しており、両末端環にはそれぞれ炭素
    数1〜20の炭化水素基が主鎖原子数0〜4の連結鎖を
    介して結合している分子量1000以下の多環化合物
    (b)を少なくとも含有する液晶性組成物から形成さ
    れ、該液晶性組成物が液晶状態において形成した配向形
    態が固定化されていることを特徴とする光学素子用フィ
    ルム。
  2. 【請求項2】 配向形態がネマチックハイブリッド配向
    であることを特徴とする請求項1記載の光学素子用フィ
    ルム。
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