[go: up one dir, main page]

JP2010085533A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010085533A
JP2010085533A JP2008252460A JP2008252460A JP2010085533A JP 2010085533 A JP2010085533 A JP 2010085533A JP 2008252460 A JP2008252460 A JP 2008252460A JP 2008252460 A JP2008252460 A JP 2008252460A JP 2010085533 A JP2010085533 A JP 2010085533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
film
layer
rth
cell
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2008252460A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yamamoto
昌 山本
Kenichi Fukuda
謙一 福田
Junichi Hirakata
純一 平方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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 Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2008252460A priority Critical patent/JP2010085533A/ja
Publication of JP2010085533A publication Critical patent/JP2010085533A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】黒表示時の斜め方向の色味変化が少ない液晶表示装置の提供。
【解決手段】円盤状液晶化合物を含有する液晶組成物からなる少なくとも1層のセル内光学補償層を液晶セルの内側に有する液晶表示装置であって、前記セル内光学補償層の波長550nmの面内レターデーションRe(550)が0〜10nmであり、同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が200〜400nmであり、及び前記セル内光学補償層のRth(450)と波長550nmの厚さ方向レターデーションRth(550)が、下記式(1):
(1) 1.05≦Rth(450)/Rth(550)≦1.15
を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
【選択図】図1

Description

本発明は光学補償層を液晶セル内に有する、いわゆるインセルタイプの液晶表示装置に関する。
従来、IPS(In−Plane Switching)方式、OCB(Optically Compensatory Bend)方式、及びVA(Vertically Aligned)方式といった広視野角の液晶方式が提案され、近年の液晶テレビの需要増に伴い、そのシェアを拡大している。各方式とも、表示品位について改善が図られているが、斜めから観察した際に生じる色ずれの問題は未だ解決されていない。
このような色ずれの問題を解決させるために、VA方式の液晶表示装置では、主に負のCプレート補償フィルム及び正のAプレート補償フィルムを用いた光学補償方式が開示されている。例えば、特許文献1には負のCプレート補償フィルムを使用した一般的なVA方式の液晶装置が開示されている。
しかしながら、負のCプレート補償フィルムを使用した一般的なVA方式の液晶表示装置では、黒表示状態の補償が完全になされないため、視野角によっては光漏れが生じるという問題があった。
これに対し、特許文献2には、負のCプレート補償フィルム及び正又は負のAプレート補償フィルムの両方を含み、更にCプレート及びAプレートの波長分散性を規定した一般的なVA方式の液晶表示装置が開示されている。
一方、位相差制御層をLCDを構成する基板の液晶層側に直接配置することにより、粘着材による界面反射をキャンセルさせて高コントラストな表示を可能にする液晶表示装置も提案されている(例えば、特許文献3)。
また、白表示時の斜め方向の色再現性が向上され、視野角コントラストが改善、画面周辺部の表示ムラが低減されたVAモード液晶表示装置として、セル内光学補償膜が複数の平均配向方向を1画素中に有するVAモード液晶表示装置が提案されている(例えば、特許文献4)。
また、特許文献5には、所定の光学特性を有する光学異方性層を有するIPSモード液晶表示装置が開示され、及び該光学異方性層を液晶セル内に配置することにより、視野角特性が改善されることについての記載がある。
米国特許第4,889,412号公報 国際公開WO2004/068225 A1パンフレット 特開2004−240102号公報 特開2006−276849号公報 特開2007−225912号公報
特許文献2に記載の補償方法を用いることで、黒表示時の光漏れは更に改善されるが、未だ十分ではない。
本発明の課題は、液晶セルが広い波長範囲にわたって正確に光学補償され、黒表示時の斜め方向の色味変化が少ない液晶表示装置を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討の結果、所定の光学特性を有する光学補償層をセル内に設けることで、黒表示時の斜め方向に生じるカラーシフトが大きく軽減されることを見出した。
表示装置がカラー化されている場合(例えば、赤色、緑色及び青色の三色の表示領域からなる画素を有する場合)には、画素の各色の表示領域を通過する各色の光の波長に起因して光の偏光状態にばらつきが生じてしまうため、光学補償が不完全となり、赤色、緑色及び青色のうち2色の漏れ光が発生するためである。特にVA方式の液晶表示装置ではセルのレターデーションに対する光学補償の問題と、吸収軸が直交に配置された上下2枚の偏光板を斜め方向から観測した時に垂直からずれることに伴う光漏れに対する光学補償の問題があり複雑である。可視光域の全範囲の光に対して理想的な光学補償を達成するためには、上記2つの補償すべき要素を考慮した上でR光、G光、及びB光の各波長の光それぞれに対して、必要な位相差で補償する必要がある。例えば、R光、G光、及びB光のそれぞれに対して光学補償に最適な位相差を示す様に、位相差層をパターニングする技術を採用すること;が提案されている。また、VA方式の液晶表示装置を負のCプレートと正のAプレートで光学補償する場合、負のCプレートの波長分散は急波長分散であることが望ましいとされている。これらの技術により、黒表示時の光漏れを大幅に軽減することができるが、光漏れを完全になくすことはできなかった。
本発明者が鋭意検討した結果、特定の光学特性を有する低波長分散の光学補償層をセル内に設けることで、黒表示時の斜め方向に生じるカラーシフトが大きく軽減されることを見出し本発明の完成に至った。
本発明の課題を解決する手段は以下の通りである。
[1] 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料とを有する液晶セル;前記液晶セルの外側に配置された少なくとも1枚の偏光膜;及び前記液晶セルの内側に配置された円盤状液晶化合物を含有する液晶組成物からなる少なくとも1層のセル内光学補償層;を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記セル内光学補償層の波長550nmの面内レターデーションRe(550)が0〜10nmであり、同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が200〜450nmであり、及び前記セル内光学補償層の波長450nmの厚さ方向レターデーションRth(450)と波長550nmの厚さ方向レターデーションRth(550)が、下記式(1):
(1) 1.05≦Rth(450)/Rth(550)≦1.15
を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
[2] 前記セル内光学補償層が、前記液晶組成物をホメオトロピック配向状態に固定して形成された層であることを特徴とする[1]の液晶表示装置。
[3] 前記円盤状液晶性化合物が、下記一般式(I)で表される化合物であることを特徴とする[1]又は[2]の液晶表示装置。
Figure 2010085533
[式中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し;
1、L2及びL3は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
1、H2及びH3は、それぞれ独立に一般式(I−A):
Figure 2010085533
(一般式(I−A)中、
YA1及びYA2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)
又は一般式(I−B):
Figure 2010085533
(一般式(I−B)中、
YB1及びYB2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)を表し;
1、R2及びR3は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
一般式(I−R)
−(−L21−Q2n1−L22−L23−Q1
(一般式(I−R)中、は一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表し;
21は単結合又は二価の連結基を表し;
2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
1は、0〜4の整数を表し、L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、ここで、**はQ2側と結合する位置を表し;
22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R101)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、R101は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、**はQ2側と結合する位置を表し;
23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及びC≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;
1は重合性基又は水素原子を表す)
を表す。]
[4] Y11、Y12及びY13がそれぞれ、無置換のメチンであることを特徴とする[3]の液晶表示装置。
[5] L1、L2及びL3が同一であり、H1、H2及びH3が同一であり、且つR1、R2及びR3が同一であることを特徴とする[3]又は[4]の液晶表示装置。
[6] 前記液晶組成物が、重合性組成物であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの液晶表示装置。
[7] 前記液晶セルの各ピクセルが互いに異なる色相の複数のサブピクセルからなり、1のピクセルに対応する前記セル内光学補償層の領域内のRthが、サブピクセルの色相に応じて異なっていることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかの液晶表示装置。
[8] 前記液晶セル内に、赤色(R)層、緑色(G)層、及び青色(B)層を含むカラーフィルタを有し、前記セル内光学補償膜のR層に対応する領域r、G層に対応する領域g、及びB層に対応する領域bのそれぞれのRthr、Rthgが、及びRthbが、Rthb<Rthg<Rthrを満足することを特徴とする[1]〜[7]のいずれかの液晶表示装置。
[9] 前記液晶セル内に、赤色(R)層、緑色(G)層、及び青色(B)層を含むカラーフィルタを有し、前記セル内光学補償膜のR層に対応する領域r、G層に対応する領域g、及びB層に対応する領域bのそれぞれの厚みdr、dg及びdbが、db<dg<drを満足することを特徴とする[1]〜[8]のいずれかの液晶表示装置。
[10] 前記液晶セルと前記偏光膜との間に、波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が30nm以上であるポリマーフィルムを有することを特徴とする[1]〜[9]のいずれかの液晶表示装置。
[11] 前記ポリマーフィルムが、セルロースアシレート系フィルムであることを特徴とする[10]の液晶表示装置。
[12] 前記液晶セルと前記偏光膜との間に、第2の光学補償層を有し、該第2の光学補償層が、高分子延伸フィルムからなることを特徴とする[1]〜[11]のいずれかの液晶表示装置。
[13] 前記液晶セルがVAモード液晶セルであり、前記第2の光学補償層が、波長550nmの面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が下記式(3)及び下記式(4):
(3) 70nm≦Re(550)≦210nm
(4) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4
を満たすことを特徴とする[1]〜[12]のいずれかの液晶表示装置。
[14] 前記第2の光学補償層が、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルムのいずれかであることを特徴とする[12]又は[13]の液晶表示装置。
本発明によれば、液晶セルのΔndが広い波長範囲にわたって正確に光学補償され、黒表示時に斜め方向におけるカラーシフトが少ない液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、光学特性等を示す数値や数値範囲については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値又は数値範囲であると解釈されるものとする。角度については、「45゜」、「平行」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5゜未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4゜未満であることが好ましく、3゜未満であることがより好ましい。また、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、「可視光領域」とは、380〜780nmのことをいう。更に屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。
また、本明細書において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板及び液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された(本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」及び「切り出し」等も含むものとする)偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体を意味するものとする。
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーション(nm)、及び厚さ方向のレターデーション(nm)を表す。Re(λ)は、KOBRA 21ADH又はWR(王子計測機器(株)製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定するができる。
測定されるフィルムが1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と、平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値とを基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値は、その符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又はWRが算出する。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の数式(I)及び式(II)よりRthを算出することもできる。
Figure 2010085533
式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。
また、nxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法により、Rth(λ)は算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と、平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出される。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学補償フィルムのカタログの値を使用することができる。
また、平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学補償フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRは、nx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
本発明は、所定の光学特性を満足する光学補償層を液晶セル内に有する液晶表示装置に関する。本発明の特徴の一つは、Reが0〜10nmで、及びRthが200〜450nmであり、及びRthについて低波長分散性の光学補償層を液晶セル内に有することである。前記Re及びRthを満足する光学補償層は、負のC−プレートの代替として液晶表示装置の光学補償に寄与する。一方、液晶表示装置がVAモードの液晶セルを有し、前記光学補償層に隣接する場合、黒表示において、液晶セルは近似的に正のC−プレートと見なすことができる。液晶セルと光学補償層を通過することによる偏光の変換は、近似的にポアンカレ球上では、両者を同一の軸とした所定の軸に対する回転として表されるので、液晶表示装置に斜め入射した光のR光、G光及びB光成分のいずれについても、セルと光学補償層を通過後の偏光状態を等しい状態とするためには、Rth(セルとセル内外の光学補償層の符号を考慮した特定の波長で測定したRthの和)/λが等しくなるようにRthを調整することが必要である。
特定の材料で形成された光学補償層のRthは、層の厚みに比例するので、例えば、前記セル内光学補償層としてパターニングできれば、R、G、及びB域のそれぞれ、特定の波長で測定した光学補償層のRthを調整し、Rthの和を最適化することが可能である。
しかし、液晶セルに用いられるカラーフィルタのR層、G層、及びB層の透過帯域には幅があり、それぞれの中心波長以外の波長も透過する。従って、厚みの調節によって、R層、G層及びB層の透過帯域の中心波長においてRth/λが等しくなるようにしても、セル内光学補償層のRthが急勾配の波長分散性を示すと、透過帯域の端の波長においては、理想値からずれてしまい、これが光漏れ及びカラーシフトの原因となっていることが本発明者らの検討で明らかとなった。
一方、VA方式の液晶表示装置の主要な補償方式である、負のCプレートと正のAプレートを用いた補償方式では、負のCプレートが急勾配の波長分散を示すことが望ましいとされている。従って、VAモード液晶セル内に、急勾配の波長分散の負のCプレートをパターン化して形成する態様が考えられる。しかしながら、この態様では、理想的な波長分散に近づけるに必要な急勾配の波長分散の材料が得難く、光学補償作用には限界があった。本発明では、負のCプレートを用いた補償方式においても、所定の補償方式を用いることで、最適波長分散を低波長分散にできることを見出し本発明の完成に至った。
また、このような補償方式ではパターン化する光学補償層に高いRthが要求され、光学補償層の厚みが厚くなりムラが生じ易いとの問題があるが、特定の液晶化合物を用いて光学補償層を形成することで、このムラを軽減できることを見出した。
本発明では、Re及びRthが前記所定の範囲であり、且つRthが低波長分散性である光学補償層をセル内に配置することで、従来の、光学補償層を液晶セル内に有する、いわゆるインセルタイプの液晶表示装置の光学補償を、より理想に近づけている。特に、黒表示時の斜め方向における光漏れ及び色味付きが従来のインセルタイプの液晶表示装置と比較して、さらに軽減されている。
本発明の液晶表示装置において、液晶セル外であって、偏光膜との間に、Rthがある程度の値である位相差層が存在すると、セル内光学補償層に要求されるRthを軽減でき、例えば、セル内光学補償層の厚みを薄くすることができるので好ましい。偏光膜と液晶セルとの間に、通常配置される偏光膜保護膜として、Rthがある程度の(具体的にはRthが30nm以上の)ポリマーフィルムを利用すると、上記した通り、セル内光学補償層のRth負担分を軽減でき、その結果、セル内光学補償層の厚みを薄くできるので好ましい。偏光板保護膜に用いるポリマーフィルムについては、その材料は特に限定されないが、特に、光学補償の観点では、Rthが逆波長分散性を示すポリマーフィルムが好ましく、例えば、セルロースアシレート系フィルムは、これらの条件を満足するので好ましい。
以下、本発明の液晶表示装置に用いられる種々の部材について、セル内光学補償層を中心に説明する。
本発明では、液晶セル内に、円盤状液晶化合物を含有する液晶組成物からなる少なくとも1層のセル内光学補償層を配置する。前記セル内光学補償層は、Re(550)が0〜10nmであり、同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が200〜450nmであり、その光学補償能は、いわゆる負のC−プレートと類似する。また、前記セル内光学補償層のRthは、低波長分散性であり、具体的には、Rth(450)と波長550nmの厚さ方向レターデーションRth(550)は、下記式(1)を満足する。
(1) 1.05≦Rth(450)/Rth(550)≦1.15
Rth(450)/Rth(550)は、より好ましくは、1.05〜1.12であり、さらに好ましくは、1.06〜1.11である。
また、前記セル内光学補償層のRe(550)及びRth(550)の好ましい範囲は、液晶セルのモードに応じて変動するが、VAモード液晶セルの態様では、Re(550)は0〜10nm程度であるのが好ましく、0〜5nm程度であるのがより好ましい。また、VAモード液晶セルであって、前記セル内光学補償層のみで、光学補償に必要なRthを負担する態様では、前記セル内光学補償層のRth(550)は、200〜450nmであり、250〜400nm程度であるのが好ましい。
Re(550)及びRth(550)が前記範囲である光学補償層は、円盤状液晶化合物を含有する液晶組成物をホメオトロピック配向状態に固定することで形成することができる。なお、「ホメオトロピック配向」とは、液晶分子のダイレクタが層面に対して垂直となっている配向状態をいい、円盤状液晶分子については、円盤面を層面に対して平行にして積み重なって配向している状態をいう。円盤状液晶化合物の種類については特に制限はないが、Rthについて低波長分散性で、上記式(1)を満足する光学補償層の形成には、使用する円盤状液晶化合物の複屈折Δnも低波長分散性であるのが好ましい。また、低波長分散性に加え、複屈折Δnの絶対値が大きい化合物は、所望のRthを実現するのに必要な膜厚を小さくすることができ、より好ましい。例えば、前記特性を満足する化合物の例には、下記一般式(DI)で表される化合物が挙げられる。下記一般式(DI)表される化合物の中でも、ディスコティックネマチック相を示す化合物が好ましい。
Figure 2010085533
[式中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し;
1、L2及びL3は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
1、H2及びH3は、それぞれ独立に一般式(I−A):
Figure 2010085533
(一般式(I−A)中、
YA1及びYA2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)
又は一般式(I−B):
Figure 2010085533
(一般式(I−B)中、
YB1及びYB2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
*は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
**は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)を表し;
1、R2及びR3は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
一般式(I−R)
−(−L21−Q2n1−L22−L23−Q1
(一般式(I−R)中、は一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表し;
21は単結合又は二価の連結基を表し;
2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
1は、0〜4の整数を表し、L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、ここで、**はQ2側と結合する位置を表し;
22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R101)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、R101は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、**はQ2側と結合する位置を表し;
23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及びC≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;
1は重合性基又は水素原子を表す)
を表す。]
前記式(DI)で表される円盤状液晶化合物の詳細については、特開2006−76992号公報、及び特開2007−2220号公報に記載があり、参照することができる。また、前記式(DI)で表される円盤状液晶化合物の好ましい例には、特開2006−76992号公報明細書中の段落番号[0052]に記載の化合物、及び特開2007−2220号公報の段落番号[0040]〜[0063]に記載の化合物が好ましい。
また、前記円盤状液晶化合物の好ましい例には、特開2005−301206号公報に記載の化合物も含まれる。
前記式(DI)とともに、他の円盤状(ディスコティック)液晶化合物を用いることも好ましい。ディスコティック液晶化合物は、様々な文献(C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981) ;日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem.Comm., page 1794 (1985);J. Zhang et al., J. Am.Chem. Soc., vol. 116, page 2655(1994))に記載されているものを広く採用することができる。
これらのディスコティック液晶性化合物は、重合により固定可能なように、重合性基を有することが好ましい。例えば、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させた構造が考えられる。また、円盤状コアと重合性基との間に連結基を有する構造がより好ましい。連結基を有する構造を採用すると、重合反応において配向状態を保つことがより容易になる。併用する重合性基を有するディスコティック液晶性化合物は、下記一般式(VI)で表わされる化合物が好ましい。
一般式(VI) D(−L−P)n
(一般式(VI)中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは2〜12の整数である。)
前記式(VI)中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)及び重合性基(P)は、例えば、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)、(P1)〜(P18)をそれぞれ、用いることができる。
なお、ディスコティック液晶化合物の重合については、例えば、特開平8−27284号公報に記載の方法を採用できる。
前記セル内光学補償層は、配向状態に固定可能であるように、重合性組成物から形成されることが好ましく、特に光学的に負の屈折率異方性を持ち、かつ重合性基を有する円盤状液晶化合物を含む液晶組成物から形成されることが好ましい。液晶組成物中には、所望により、重合開始剤、重合モノマー等の重合に寄与する添加剤や、液晶化合物の配向促進に寄与する添加剤を添加することができる。
本発明では、一対の液晶セル用基板のうち、少なくとも一方の基板として、その表面上に、所定の光学特性を有する、液晶組成物からなるセル内光学補償層が形成された基板を用いる。前記セル内光学補償層と前記基板との間には、前記液晶性組成物の配向を制御する配向膜が配置されていてもよい。また、前記セル内光学補償層の上には、液晶セルを駆動するための透明電極層、及び液晶セル内の液晶性分子の配向を制御する配向層が形成されていてもよい。
前記基板は、その表面上にカラーフィルターを有していてもよい。カラーフィルターは、一般的には、微細領域にパターニングされた、互いに色相が異なる複数の着色層(例えば、赤(R)層、緑(G)層及び青(B)層)からなる。カラーフィルターの上、又は下に前記セル内光学補償層を形成する場合は、前記セル内光学補償層の、厚み方向のレターデーション値Rthが、その上又は下に位置するカラーフィルターの各着色層の色相に応じて異なっている、より具体的には、色相に応じて最適化されていることが好ましい。
なお、カラーフィルターは、前記セル内光学補償層が形成された基板の対向基板上に形成されていてもよく、かかる場合も、前記セル内光学補償層のRthが、対向基板に形成されたカラーフィルターの対応する位置に配置された着色層の色相に応じて、異なっている、より具体的には最適化されているのが好ましい。
例えば、赤色、緑色、青色の着色層からなるカラーフィルターの上又は下に、セル内光学補償層を形成する場合は、R(赤)層、G(緑)層、及びB(青)層のそれぞれ対応する位置に配置されたセル内光学補償層の厚み方向のレターデーション、Rthr、Rthg、及びRthbが、Rthb<Rthrを満たすことが好ましく、Rthb<Rthg<Rthrを満たすことがより好ましい。
前記セル内光学補償層は、基板上に直接、塗布等により形成してもよいし、仮の支持体上にセル内光学補償層を設けた後、基板上に転写してもよい。また、カラーフィルターの着色層のパターニングに合わせて、微細領域にパターニングすることも本発明の好ましい態様である。セル内光学補償層のパターニングの方法としては、フォトリソグラフィー法を用いる方法やインクジェットなどを用いる方法が挙げられる。マイクロカラーフィルターのパターニングを転写型のカラーフィルターを用いて行う方法も広く用いられている(例えば『カラーフィルターの製膜技術とケミカル』シーエムシーp69〜p79:佐藤守正著:1998年)。この方法を用いて第1の光学異方性を積層したカラーフィルターを作製し、カラーフィルターのパターンに合わせてセル内光学補償層とカラーフィルターを同時にパターニングすることもできる。
特開2004−191832号公報に重合性液晶分子を含有した紫外線硬化性組成物で位相差膜を形成し、各色の微細領域単位で紫外線の照射量を変え、硬化液晶分子量をコントロールし、その後、有機溶剤で未硬化の液晶分子を洗浄除去し、乾燥後更に紫外線照射を行い最終硬化することによって、各色の画素領域毎にレターデーション量を変える方法が開示されているが、本発明でもこのような方法を用いてセル内光学補償層を形成することができる。
また、カラーフィルター形成時に、セル内光学補償層を形成する際に利用する配向膜、特に垂直配向膜、を同時に形成することもできる。例えば、カラーフィルターを転写材料を用いて形成する場合は、垂直配向膜を積層した転写型カラーフィルターを作製し、カラーフィルターと同時に垂直配向膜を基板上に転写することもできる。
フォトリソグラフィー法と塗布を組み合わせた方法でカラーフィルターを形成する場合、カラーフィルター形成用の塗布液に垂直配向剤を含有させることによりカラーフィルターに垂直配向膜の機能を持たせることもできる。また、セル内光学補償層に、カラーフィルターとしての機能を持たせて、セル内光学補償層の1層のみで、双方の機能を満足する層とすることもできる。
円盤状液晶分子を均一にホメオトロピック配向させるには、基板側の垂直配向膜の機能に加え、空気界面側にも配向規制力を有することが好ましい。空気界面側のみに特定の配向規制力をもたせるには、円盤状液晶分子と相互作用する側鎖を共重合させたフッ素系ポリマーを塗布液に添加することが有効である。このようなフッ素系ポリマーを添加することで、空気界面を被覆して新たな界面を形成し、円盤状液晶分子をホメオトロピック配向させることができる。特に、配向性の観点からナフタレン環を有するフッ素系ポリマーが好ましい。
図1に、本発明の液晶表示装置の一例の構成を示す模式図を示す。図1に示す液晶表示装置は、偏光板PL1及びPL2と、その間に液晶セルLCを有する。液晶セルLCの詳細な構造は示さないが、液晶セルLCは、少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料とを有する。一対の基板のうち一方は、内面にセル内光学補償層を有する基板である。
偏光板PL1及びPL2は、偏光子12及び14と、その内側面に保護膜16及び18と、その外側面に保護膜20及び22とを、それぞれ有する。偏光子12及び14は、それぞれの吸収軸を互いに直交させて配置されている。液晶セルLCは、垂直モードであり、電極に駆動電圧が供与されていない状態では、液晶層は垂直配向し、黒表示状態になる。液晶セルLC内に配置されているセル内光学補償層(不図示)は、Re(550)が0〜10nm、同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が200〜400nmの光学特性により、黒表示時の斜め方向に生じる光漏れ及びカラーシフトの軽減に寄与する。保護膜16及び18の少なくとも一方が、Rthがある程度ある位相差膜であると、セル内光学補償層に要求されるRthの負担を軽減することができ、その結果、セル内光学補償層の厚みを薄くすることが可能になる。この観点では、保護膜16及び18の少なくとも一方は、Rthが30nm以上であるのが好ましい。
以下、この態様において、保護膜16又は18として利用されるのに好ましいポリマーフィルムについて説明する。
[ポリマーフィルム]
本発明において、偏光板保護膜(図1中では保護膜16又は18)として用いられるポリマーフィルムは、下記式(11)を満足するのが好ましく、下記式(11)〜(13)の全てを満たすことが好ましい。
30nm≦Rth(550)≦250nm ・・・式(11)
Rth(450)/Rth(550)≦1.06 ・・・式(12)
0≦Re(550)≦10nm ・・・式(13)
式(11)においてRth(550)は30nm以上であることが好ましく、60nm以上であることがより好ましく、80nm以上であることが特に好ましい。ポリマーフィルムの厚み方向のレターデーションが大きいと、セル内光学補償層の膜厚を薄くすることができ、塗布ムラの問題が生じ難い。Rth(550)の上限値については特に制限はないが、一般的にはポリマーフィルムのRthの上限値は250nm程度である。
式(12)において[Rth(450)/Rth(550)]は1.05以下であることが好ましく、1.03以下であることが好ましく、1.00以下であることが特に好ましい。また、[Rth(450)/Rth(550)]は、0.70以上であるのが好ましい。
式(13)においてRe(550)は0〜5nmであることが好ましい。
前記ポリマーフィルムの材料については特に制限はなく、上記光学特性を満足する、様々な材料からなるポリマーフィルムを使用できる。中でも、原材料が安価であること及び偏光板加工適性の点から、セルロースアシレート系フィルムが好ましい。なお、本明細書において、「セルロースアシレート系フィルム」とは、フィルムを構成しているポリマー組成物のうち主成分、具体的には、フィルム総質量に対してセルロースアシレートが、例えば、70質量%以上、好ましくは、80質量%以上含まれていることを示す。本明細書において以下「主として含む」、「主成分」とは同様の意味を表すものとする。
セルロースアシレートは、セルロースの水酸基の一部又は全部がアシル基で置換されたものである。セルロースアシレートの置換度とは、セルロースの構成単位((β)1,4−グリコシド結合しているグルコース)に存在している、3つの水酸基がアシル化されている割合を意味する。置換度(アシル化度)は、セルロースの構成単位質量当りの結合脂肪酸量を測定して算出することができる。測定方法は、「ASTM D817−91」に準じて実施する。
前記ポリマーフィルムの原料に使用するセルロースアシレートは、アシル置換度が2.90〜3.00であるセルロースアシレートが好ましい。前記アシル置換度は2.93〜2.97がさらに好ましい。
前記ポリマーフィルムの原料に使用する、他の好ましいセルロースアシレートは、総アシル置換度が2.70〜3.00の混合脂肪酸エステルである。さらに好ましくは総アシル置換度が2.80〜3.00であり、かつ炭素原子数が3〜4のアシル基を有する混合脂肪酸エステルである。前記混合脂肪酸エステルのアシル置換度は2.85〜2.97がさらに好ましい。また炭素原子数が3〜4のアシル基の置換度は0.1〜2.0が好ましく、0.3〜1.5がさらに好ましい。
本発明で用いられるセルロースアシレートは、350〜800の質量平均重合度を有することが好ましく、370〜600の質量平均重合度を有することがさらに好ましい。また本発明で用いられるセルロースアシレートは、70,000〜230,000の数平均分子量を有することが好ましく、75,000〜230,000の数平均分子量を有することがさらに好ましく、78,000〜120,000の数平均分子量を有することが最も好ましい。
本発明で用いられるセルロースアシレートは、アシル化剤として酸無水物や酸塩化物を用いて合成できる。前記アシル化剤が酸無水物である場合は、反応溶媒として有機酸(例えば、酢酸)や塩化メチレンが使用される。また、触媒として、硫酸のようなプロトン性触媒を用いることができる。アシル化剤が酸塩化物である場合は、触媒として塩基性化合物を用いることができる。工業的に最も一般的な合成方法では、セルロースをアセチル基及び他のアシル基に対応する有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)又はそれらの酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸)を含む混合有機酸成分でエステル化してセルロースエステルを合成する。
この方法においては、綿花リンターや木材パルプのようなセルロースは、酢酸のような有機酸で活性化処理した後、硫酸触媒の存在下で、上記のような有機酸成分の混合液を用いてエステル化する場合が多い。有機酸無水物成分は、一般にセルロース中に存在する水酸基の量に対して過剰量で使用する。このエステル化処理では、エステル化反応に加えてセルロース主鎖((β)1,4−グリコシド結合)の加水分解反応(解重合反応)が進行する。主鎖の加水分解反応が進むとセルロースエステルの重合度が低下し、製造するセルロースエステルフィルムの物性が低下する。そのため、反応温度のような反応条件は、得られるセルロースエステルの重合度や分子量を考慮して決定することが好ましい。
市販のセルロースアシレートフィルム(例えば、TD80UF 富士フイルム(株)製)そのもの又は、それを加熱延伸して、上記式(11)〜(13)を満足するセルロースアシレートフィルムを作製することができる。また、酢化度55.0〜62.5%程度のセルロースアシレートの溶液に、1,3,5−トリアジン環化合物等のレターデーション上昇剤を添加して調製したドープを、ドラム上等に流延し、上記式(11)〜(13)を満足するセルロースアシレートフィルムを作製することもできる。後述の方法に利用可能な溶液流延方法の諸条件、レターデーション上昇剤、セルロースアシレート原料については、特開2001−166144号公報等に詳細な記載があり、前記ポリマーフィルムの作製に利用することができる。
[負のAプレート]
また、VAモード液晶表示装置の態様では、セル内光学補償膜は、負のAプレートと組み合わせて、光学補償に利用するのがより好ましい。例えば、図1に示すVAモード液晶表示装置の態様では、保護膜16又は18として、負のAプレートとしての性能を満足するポリマーフィルムを用いることができる。また、保護膜16又は18と、液晶セルLCとの間に、別途、負のAプレートを配置しても勿論よい。
セル内光学補償膜と組み合わせて用いる負のAプレートは、下記式(3)及び(4)を満足していることが好ましく、
(3) 70nm≦Re(550)≦210nm
(4) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4
下記式(3)’及び(4)’を満足していることがさらに好ましい。
(3)’100nm≦Re(550)≦180nm
(4)’ −0.57≦Rth(550)/Re(550)≦−0.43
下記式(3)”及び(4)”を満足していることがさらに好ましい。
(3)”120nm≦Re(550)≦160nm
(4)” −0.55≦Rth(550)/Re(550)≦−0.45
以下、本発明において、セル内光学補償層と組合せて使用可能な負のAプレートについて、以下に詳細に説明する。
負のAプレートとは、一般的には、面内遅相軸を有し、波長550nmにおけるRth/Reが約−0.5である性質を有する位相差フィルムをいう。本発明では、「負のAプレート」については、必ずしもRth/Reが−0.5であることを要求するものではなく、上記式(3)及び(4)を満足するものはいずれも含むものとする。
負のAプレートとしては、ポリマーフィルムを用いることができ、例えば、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルムのいずれを用いてもよい。
負のAプレートとしては、例えば、固有複屈折値が負である材料を含有する一層又は二層以上からなるフィルムを延伸することで作製することができる。
前記負のAプレートとして、実質的に溶剤を含まない溶融製膜法、及び溶剤を含む溶液流延法等、いずれの製膜法で製造されたポリマーフィルムを利用してもよい。前記フィルムが多層フィルムである場合は、溶融共押し出し法又は共流延法などを利用して製造することができる。前記フィルムの成形工程の後、連続して前記延伸・収縮処理を実施してもよい。例えば、溶液流延法によって製膜されたフィルムを用いる場合は、溶液流延法の乾燥工程の途中において実施する、湿式延伸の代替として、上記延伸・収縮処理を実施してもよい。また、溶融押し出し法により製膜されたフィルム、又は溶液製膜法により作製された乾燥後のフィルムに、連続的に上記延伸・収縮処理を施してもよい。また、勿論、一旦ロール状等に巻き取った後に、別途、上記延伸・収縮処理を実施することもできる。
前記負のAプレートの一例としては、固有複屈折値が負である材料を含む一層又は二層以上からなる層を有するフィルムが挙げられる。
材料の固有複屈折値Δn0は、式[1]により算出される値である。
Δn0=(2π/9)(Nd/M){(na+2)2/na}(α1−α2)・・・[1]
但し、πは円周率、Nはアボガドロ数、dは密度、Mは分子量、naは平均屈折率、α1は高分子の分子鎖軸方向の分極率、α2は高分子の分子鎖軸と垂直な方向の分極率である。
固有複屈折値が負である材料としては、ポリマー材料が好ましく、前記フィルムは負の固有複屈折のポリマー材料を主成分(固形分で50質量%以上のことをいうものとする)として含む一層又は二層以上からなっているのが好ましい。
前記固有複屈折値が負であるポリマーの例には、ビニル芳香族系重合体が含まれる。ビニル芳香族系重合体としては、例えば、ポリスチレン、スチレン、又は、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、p−ニトロスチレン、p−アミノスチレン、p−カルボキシスチレン、p−フェニルスチレンなどのビニル芳香族単量体と、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸、酢酸ビニルなどのその他の単量体との共重合体などを挙げることができる。これらの中でも、ポリスチレン又はスチレンと無水マレイン酸との共重合体が好ましい。なお、負の固有複屈折性が損なわれない程度に、他のモノマーとの共重合として、ガラス転移温度や光弾性などの物性をコントロールして他の機能を付加してもよい。
また、前記固有複屈折値が負であるポリマーの他の例には、フルオレン骨格を有するポリカーボネートが含まれる。フルオレン骨格は延伸操作等により高分子主鎖に対して垂直に配向するため、大きな負の分極率を示す。
フルオレン骨格を有するポリカーボネートの好ましい例としては、下記式(I)で表される繰り返し単位を含有するポリマーが挙げられる。
Figure 2010085533
ここで、R1〜R8は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6の炭化水素基及び炭素数1〜6の炭化水素−O−基よりなる群から選ばれる基であり、そしてXは、下記式(1)−1:
Figure 2010085533
で表わされる基であり、R30及びR31は、互いに独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜3のアルキル基であり、そしてn及びmは互いに独立に、0〜4の整数である。
上記式(I)で表される繰返し単位を全繰返し単位の50〜95モル%含有するものが好ましく、より好ましくは60〜95モル%、さらに好ましくは70〜90モル%である。
これらのフルオレン骨格を有するポリカーボネートは、高いガラス転移点温度を示し、ハンドリングや延伸成形性等の点で優れた物性を有する。
より好ましいポリカーボネートの例は、上記式(I)で表される繰り返し単位と、下記式(II)で表される繰返し単位を含むポリマーである。
Figure 2010085533
上記式(II)中、R9〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子及び炭素数1〜22の炭化水素基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基であり、Yは下記式群のそれぞれで表わされる基:
Figure 2010085533
よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基である。ここで、Y中のR17〜R19、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基、アリール基の如き炭素数1〜22の炭化水素基であり、R20及びR23はアルキル基、アリール基の如き炭素数1〜20の炭化水素基であり、また、Ar1〜Ar3は、それぞれ独立に、フェニル基の如き炭素数6〜10のアリール基である。
[偏光板]
本発明には、上記式(11)を満足するポリマーフィルムを保護膜として有する偏光板を用いるのが好ましい。また、負のAプレートとして機能するポリマーフィルムを保護膜として有する偏光板を用いるのも好ましい。
これらの保護膜として機能するポリマーフィルム等は、偏光膜の表面に接着剤を介して貼り合せられているのが好ましい。より具体的には、ポリマーフィルムの表面と偏光膜の表面とを接着剤を介して貼り合せるのが好ましい。貼り合わせは、接着剤を用いて行なうのが好ましい。接着剤については特に制限されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等を用いることができ、中でもPVA系樹脂が好ましい。
接着剤層厚みは乾燥後に0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmがより好ましい。
貼り合せは、保護膜として用いるポリマーフィルムを乾燥工程中、両端を保持した状態で行なってもよいし、乾燥後に、両端保持部から解除した後に、行なってもよい。貼り合せた後に耳きりをするのが好ましく、前者では、偏光膜と貼り合せた後両端を耳きりする、後者では、偏光膜と貼り合せる前に、両端を耳きりするのが好ましい。耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。
貼り合わせた後に、接着剤を乾燥させるため、及び偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、30℃以上が好ましく、40〜100℃がより好ましく、50〜90℃が更に好ましい。これらの工程は一貫のラインで製造されることが、性能上及び生産効率上更に好ましい。
ポリマーフィルムの貼合せ面に表面処理を行い、接着性を向上させてもよい。
表面処理としては、例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸又はアルカリ処理を用いることができる。
ここでいうグロー放電処理とは、10-3〜20Torrの低圧ガス下でおこる低温プラズマでもよく、更にまた大気圧下でのプラズマ処理も好ましい。
プラズマ励起性気体とは、上記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、二酸化炭素、テトラフルオロメタンの様なフロン類及びそれらの混合物などが挙げられる。
これらについては、発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)p.30−32に詳細に記載されている。
なお、近年注目されている大気圧でのプラズマ処理は、例えば10〜1,000keV下で20〜500kGyの照射エネルギーが用いられ、より好ましくは30〜500keV下で20〜300kGyの照射エネルギーが用いられる。
前記偏光膜としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行ったものを用いることができる。延伸後、揮発分率を低下させる乾燥工程を実施してもよい。乾燥は、保護膜として用いるポリマーフィルムを貼り合わせた後、加熱工程を実施して行なうのも好ましい。
偏光膜と負のAプレート等の本位相差フィルムとの間に、他のポリマーフィルムが、偏光膜保護フィルムとして存在する場合は、該フィルムは実質的に等方的であることが好ましく、具体的には、面内レターデーションReが0〜10nmであることが好ましく、0〜7nmであることがより好ましく、0〜5nmであることがさらに好ましい。また、厚み方向のレターデーションRthは−25〜25nmであることが好ましく、−15〜15nmであることがより好ましく、−10〜10nmであることが特に好ましい。
また、等方的なフィルム上に前記負のAプレート等の位相差フィルムを貼合する場合、等方的な粘着剤を用いることが好ましい。前記等方性のフィルムは、セルロースアシレートフィルムであることが好ましい。
本発明に用いる偏光板は、偏光膜の双方の表面上に保護膜を有しているのが好ましく、液晶セル側に配置される保護膜は、Rthが30nm程度以上であるポリマーフィルムであるのが好ましく、該ポリマーフィルムは、セルロースアシレートフィルムであるのが好ましい。
本発明に用いる偏光板の一態様は、偏光膜、保護膜、及び負のAプレートをこの順に有する偏光板である。
前記偏光板の光学的性質及び耐久性(短期、長期での保存性)は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)と同等以上の性能を有することが好ましい。
具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2≧0.9995(但し、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間及び80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が、絶対値に基づいて3%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。また、偏光度の変化率は、絶対値に基づいて1%以下が好ましく、0.1%以下であることがより好ましい。
本発明に用いる偏光板は、偏光板の少なくとも一方の側の保護膜の表面(視認側となる表面)に、ハードコート層、防眩層又は反射防止層の少なくとも一層を設けられたものであるのが好ましい。
すなわち、偏光板の液晶表示装置への使用時において、液晶セルと反対側に配置される保護膜には、反射防止層などの機能性膜を設けることが好ましく、かかる機能性膜としては、ハードコート層、防眩層又は反射防止層の少なくとも一層を設けるのが好ましい。
なお、各層はそれぞれ別個の層として設ける必要はなく、例えば、反射防止層やハードコート層に防眩性の機能を持たせることにより、反射防止層及び防眩層の二層を設ける代わりに、防眩性反射防止層として機能させてもよい。
・ 反射防止層
本発明では、偏光板の保護膜上に、少なくとも光散乱層と低屈折率層がこの順で積層されてなる反射防止層、又は保護膜上に中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層した反射防止層が好適に設けられる。以下にそれらの好ましい例を記載する。なお前者の構成では、一般的に鏡面反射率は1%以上となり、Low Reflection(LR)フィルムと呼ばれる。後者の構成では、鏡面反射率0.5%以下を実現するものが可能となり、Anti Reflection(AR)フィルムと呼ばれる。
・ LRフィルム
偏光板の保護膜上に、光散乱層と低屈折率層を設けた反射防止層(LRフィルム)の好ましい例について述べる。
光散乱層には、マット粒子が分散されているのが好ましく、光散乱層のマット粒子以外の部分の素材の屈折率は、1.50〜2.00の範囲にあることが好ましく、低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.49の範囲にあることが好ましい。
本発明において、光散乱層は、防眩性とハードコート性を兼ね備えており、一層でもよいし、複数層、例えば二層〜四層で構成されていてもよい。
反射防止層は、その表面凹凸形状として、中心線平均粗さRaが0.08〜0.40μm、10点平均粗さRzがRaの10倍以下、平均凹凸間距離Smが1〜100μm、凹凸最深部からの凸部高さの標準偏差が0.5μm以下、中心線を基準とした平均凹凸間距離Smの標準偏差が20μm以下、傾斜角0〜5゜の面が10%以上となるように設計することで、十分な防眩性と目視での均一なマット感が達成されるので好ましい。
また、C光源下での反射光の色味がa*値−2〜2、b*値−3〜3、380〜780nmの範囲内での反射率の、最小値と最大値の比0.5〜0.99であることで、反射光の色味がニュートラルとなるので好ましい。
更にC光源下での透過光のb*値が0〜3とすることで、表示装置に適用した際の白表示の黄色味が低減されるので好ましい。
更にまた、面光源上と反射防止層の間に120μm×40μmの格子を挿入して、フィルム上で輝度分布を測定した際の輝度分布の標準偏差が20以下であると、高精細パネルに本発明の偏光板を適用したときのギラツキが低減されるので好ましい。
本発明で用いることができる反射防止層は、その光学特性として、鏡面反射率2.5%以下、透過率90%以上、60゜光沢度70%以下とすることで、外光の反射を抑制でき、視認性が向上するため好ましい。特に、鏡面反射率は1%以下がより好ましく、0.5%以下であることが更に好ましい。
また、ヘイズ20〜50%、内部ヘイズ/全ヘイズ値の比が0.3〜1、光散乱層までのヘイズ値から低屈折率層を形成後のヘイズ値の低下が15%以内、くし幅0.5mmにおける透過像鮮明度20〜50%、垂直透過光/垂直から2゜傾斜方向の透過率比が1.5〜5.0とすることで、高精細LCDパネル上でのギラツキ防止、文字等のボケの低減が達成されるので好ましい。
・ 低屈折率層
本発明で用いることができる低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.49が好ましく、1.30〜1.44がより好ましい。更に、低屈折率層は下記数式(C)を満たすことが低反射率化の点で好ましい。
(m/4)λ×0.7<nLL<(m/4)λ×1.3・・・・数式(C)
上記数式(C)中、mは正の奇数であり、nLは低屈折率層の屈折率であり、そして、dLは低屈折率層の膜厚(nm)である。また、λは波長であり、500〜550nmの範囲の値である。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置は、反射型、半透過型、透過型液晶表示装置等のいずれであってもよい。液晶表示装置は一般的に、偏光板、液晶セル、及び必要に応じて位相差フィルム、反射層、光拡散層、バックライト、フロントライト、光制御フィルム、導光板、プリズムシート、カラーフィルター等の部材から構成されるが、本発明においては。液晶セル内に所定の光学特性を示す光学補償層が配置されていることを必須とする点を除いて特に制限はない。液晶セルの基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有していている透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの内部に配置される電極層は、公知のものが使用できる。通常、液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けることができる。前記液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶性化合物、高分子液晶性化合物及びこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性化合物等を添加することもできる。
前記液晶セルは、前記電極基板及び液晶層の他に、後述する各種の方式の液晶セルとするのに必要な各種の構成要素を備えていてもよい。前記液晶セルの方式としては、TN(Twisted Nematic)方式、STN(SuperTwisted Nematic)方式、ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式、IPS(In−Plane Switching)方式、VA(Vertical Alignment)方式、MVA(Multidomain Vertical Alignment)方式、PVA(Patterned Vertical Alignment)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式、HAN(Hybrid Aligned Nematic)方式、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell)方式、ハーフトーングレイスケール方式、ドメイン分割方式、あるいは強誘電性液晶、反強誘電性液晶を利用した表示方式等の各種の方式が挙げられる。中でも、VA、MVA及びPVAモードが好ましい。また、液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、STN−LCD等に用いられるパッシブマトリクス方式、並びにTFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であってもよい。カラーフィルターを使用しないフィールドシーケンシャル方式であってもよい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
[VAモード液晶表示装置の作製と評価]
1.液晶表示装置L1の作製
<液晶セル基板(LCS1)の作製>
30×40mmの大きさの電極付ガラス基板でテストセルを作製し、光学特性の測定を行った。
具体的には、まず、厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板(NHテクノグラス社製NA35)に、ブラックマトリクス用樹脂組成物を用いてブラックマトリクスを既知の手法を用いて形成し、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の着色膜からなるカラーフィルターを形成した。
下記の組成のディスコティック液晶性化合物を含む塗布液(S1)を調製した。上記作製した液晶セル基板(LCS1)上に、上記した通り、特開2004−191832号公報に記載の方法により、R層、G層、及びB層それぞれで膜厚が異なるセル内光学補償膜を作製した。具体的には、以下の通りである。
塗布液(S1)を液晶セル基板(LCS1)上にスピンコートし、該基板を120℃で90秒間加熱し、溶媒を除去するとともにディスコティック液晶化合物をホメオトロピック配向させた。続いて、フォトマスクを介して紫外線を500mJ/cm2照射し、R層に対応する部分のみ硬化させた。その後、メチルエチルケトンに3分間浸漬して未露光部分を除去し、さらに純水で1分間洗浄した後、100℃のホットプレート上で10分間加熱して完全に乾燥させた。
G層及びB層に対応する部分についても同様に塗布、硬化させ、パターニングを行った。このとき、スピンコートの回転数を変えて、それぞれの領域で膜厚が異なるようにした。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(S1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
特開2007−2220号公報明細書中の段落番号[0041]に
記載のディスコティック液晶性化合物D−27 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記フッ素系ポリマーA 0.4質量部
メチルエチルケトン 212質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2010085533
<セル内光学補償膜のRe及びRthの算出>
セル内光学補償膜のRe及びRthは、まず、レーザー式膜厚計でR層、G層、及びB層各領域の膜厚を測定し、予め作製しておいた膜厚と、Re及びRthの対応表を用いて算出することにより得ることができる。膜厚とRe及びRthの対応表は、具体的には、セル内光学補償膜に使用したのと同一の塗布液をガラス基板上にスピンコートし、膜厚が異なる光学補償膜を10点以上作製して、該光学補償膜の波長550nmにおけるRe及びRthをKOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)にて測定することで作成した。
作製されたセル内光学補償層の膜厚をレーザー式膜厚計にて測定したところ、R層、G層、及びB層のそれぞれの上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg及びdbは、dr=3.7μm、dg=3.4μm、及びdb=3.2μmであった。
また、前記方法により算出した、Re(550)はR、G、及びB全てが、0nmであった。また、Rth(450)/Rth(550)は1.06であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、398nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、370nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、340nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
<液晶セル(LCC1)の作製>
上記作製した光学補償層付ガラス基板を30×40mmに切断、家庭用中性洗剤を50mLの水で希釈した溶液に30秒間浸し、自然乾燥させた。また、別に洗浄したガラス基板を30×40mmに切断、液晶材料用配向膜(「JALS−2021−R1」、JSR社製)を基板に塗布、ラビング処理をした。この2枚の基板を光学補償層とラビング面が内側になるように組み立てた。この様にして、セル内光学補償層をもつセルを作製した。具体的には、基板間のセルギャップを3.6μmとし、負の誘電率異方性を有する液晶材料(「MLC6608」、メルク社製)を基板間に滴下注入して封入し、基板間に液晶層が垂直配向するようにして、液晶セル(LCC1)を作製した。液晶層のレターデーション(即ち、記液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)は300nmとした。
<負のAプレート(A1)の作製>
固有複屈折値が負である材料としては、フルオレン骨格を有する共重合ポリカーボネートを用いた。
ポリカーボネートの重合は公知のホスゲンを用いた界面重縮合法によって行われた。攪拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応槽に水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水を仕込み、これに下記構造を有するモノマー[A]と[B]を86対14のモル比で溶解させ、少量のハイドロサルファイトを加えた。次にこれに塩化メチレンを加え、20℃でホスゲンを約60分かけて吹き込んだ。さらに、p−tert−ブチルフェノールを加えて乳化させた後、トリエチルアミンを加えて30℃で約3時間攪拌して反応を終了させた。反応終了後有機相分取し、塩化メチレンを蒸発させてポリカーボネート共重合体を得た。得られた共重合体の組成比は仕込み量比とほぼ同様であった。また、ガラス転移温度は235℃だった。この共重合体の、ウベローデ粘度管を用いてメチレンクロライド中20℃で求めた極限粘度は0.8であった。
Figure 2010085533
この共重合体をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度18質量%のドープ溶液を作製した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し、厚さが75μmの長尺の未延伸フィルム103を得た。この未延伸フィルム中の残留溶媒量は0.9質量%であった。
上記で得た長尺の未延伸フィルム103を、連続した長尺フィルムをテンタークリップの長手方向の間隔が把持、搬送している間に狭くなる構造のテンターを用いて幅方向に延伸する工程を持っている延伸装置(市金工業社製 商品名「FITZ」)に送り出し、フィルム温度を245℃に設定して30秒後加熱ゾーンを通過した後に延伸を開始、フィルム長手方向に0.85倍に緩和収縮(収縮率15%)させ、テンタークリップにより幅方向を1.45倍延伸し(延伸率45%)、延伸後の膜厚62μmの位相差フィルムを得た。
得られた位相差フィルムの波長550nmにおけるRe及びRthを、先に述べた方法に従い、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)にて測定した。面内レターデーションRe(550)は136nm、厚さ方向レターデーションRth(550)は−68nmであり、面内遅相軸は長手方向に平行な方向であり、そのばらつきは±0.05°であり、残留揮発成分含有量は0.01質量%以下であった。即ち、作製した位相差フィルムは、面内遅相軸が長手方向に平行である、負のAプレートであった。
(セルロースアセテートフィルム(T0)の作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液Aを調製した。
セルロースアセテート溶液Aの組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度2.94のセルロースアセテート 100.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液を調製した。
マット剤溶液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアセテート溶液A 10.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
添加剤溶液組成
――――――――――――――――――――――――――――――
下記の光学的異方性低下剤 49.3質量部
下記の波長分散調整剤 4.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアセテート溶液A 12.8質量部
――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2010085533
Figure 2010085533
上記セルロースアセテート溶液Aを94.6質量部、マット剤溶液を1.3質量部、添加剤溶液4.1質量部それぞれを濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成で光学的異方性を低下する化合物及び波長分散調整剤のセルロースアセテートに対する質量比はそれぞれ12%、1.2%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、140℃で40分間乾燥させ、厚さ80μmの長尺状のセルロースアセテートフィルムT0を製造した。得られたフィルムの面内レターデーション(Re)は1nm(遅相軸はフィルム長手方向と垂直な方向)、厚み方向のレターデーション(Rth)は−1nmであった。
<偏光板(P0)の作製>
ヨウ素水溶液中で連続して染色した厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムを搬送方向に5倍延伸し、乾燥して長尺の偏光膜を得た。この偏光膜の一方の面に鹸化処理した上記のセルロースアセテートフィルムT0を、他方の面に鹸化処理した市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて連続して貼り合わせ、偏光板P0を作製した。鹸化処理後のTD80UFの光学特性を測定すると、Re=5nm、Rthは44nmであった。
<液晶表示装置(L1)の作製>
上記液晶セル(LCC1)の視認側に、前記負のAプレート(A1)、偏光板(P0)をこの順番に粘着剤を介して貼り付けた。このとき、負のAプレート(A1)の遅相軸が偏光板(P0)の吸収軸と平行になるようにした。また、バックライト側に偏光板(P0)を粘着剤を介して貼り付けた。このとき、視認者側、バックライト側ともに、偏光板(P0)に含まれるセルロースアセテートフィルム(T0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。以上のようにして、VAモードの液晶表示装置(L1)を作製した。視認者側偏光板の吸収軸とバックライト側偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
2. 液晶表示装置L2の作製
<塗布液(S2)の調製>
上記塗布液(S1)の調製において、ディスコティック液晶性化合物D−27を、特開2007−2220号公報明細書中の段落番号[0041]に記載のD−10に変更し、塗布液(S2)を調製した。
液晶表示装置(L1)の作製において、セル内光学補償層の塗布液(S1)を、塗布液(S2)に変更した以外は、液晶表示装置(L1)と同様にして、液晶表示装置(L2)を作製した。
作製されたセル内光学補償層の膜厚をレーザー式膜厚計にて測定したところ、R層、G層、及びB層のそれぞれの上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg及びdbは、dr=3.7μm、dg=3.4μm、及びdb=3.2μmであった。
また、前記方法により算出した、Re(550)はR、G、及びBの全てが、0nmであった。また、Rth(450)/Rth(550)は1.06であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、398nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、370nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、340nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
3. 液晶表示装置L3の作製
<塗布液(S3)の調製>
上記塗布液(S1)の調製において、ディスコティック液晶性化合物D−27を、特開2007−2220号公報明細書中の段落番号[0041]に記載のD−24に変更し、塗布液(S3)を調製した。
液晶表示装置(L1)の作製において、セル内光学補償層の塗布液(S1)を、塗布液(S3)に変更した以外は、液晶表示装置(L1)と同様にして、液晶表示装置(L3)を作製した。
作製されたセル内光学補償層の膜厚をレーザー式膜厚計にて測定したところ、R層、G層、及びB層のそれぞれの上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg及びdbは、dr=3.7μm、dg=3.4μm、及びdb=3.2μmであった。
また、前記方法により算出した、Re(550)はR、G、及びB全てが、0nmであった。また、Rth(450)/Rth(550)は1.06であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、398nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、370nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、340nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
4. 液晶表示装置L4の作製
<液晶セル(LCC4)の作製>
塗布液を下記の組成のディスコティック液晶性化合物を含む塗布液(S4)とした以外は、液晶セル(LCC1)と同様にして液晶セル(LCC4)を作製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ディスコティック液晶化合物を含む塗布液(S4)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶性化合物(DII) 91質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 9質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
上記のフッ素系ポリマーA 0.4質量部
メチルエチルケトン 212質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 2010085533
なお、セル内光学補償層のRe(550)はR、G、B全て0nmであり、Rth(450)/Re(550)は1.16 であった。各着色層上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg、及びdbは、dr=5.3μm、dg=4.9μm、db=4.3μmであった。
また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、406nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、370nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、324nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
<液晶表示装置(L4)の作製>
上記液晶セル(LCC4)の視認側に、前記負のAプレート(A1)、偏光板(P0)を粘着剤を介して貼り付けた。このとき、負のAプレート(A1)の遅相軸が偏光板(P0)の吸収軸と平行になるようにした。また、バックライト側に偏光板(P0)を粘着剤を介して貼り付けた。このとき、視認者側、バックライト側ともに、偏光板(P0)に含まれるセルロースアセテートフィルム(T0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。以上のようにして、VAモードの液晶表示装置(L4)を作製した。視認者側偏光板の吸収軸とバックライト側偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
5.液晶表示装置L5の作製
<液晶セル基板(LCS5)の作製>
セル内光学異方性層の厚みを変えた以外は液晶セル基板(LCS1)と同様にして、液晶セル基板(LCS5)を作製した。各着色層上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg、及びdbは、dr=3.2μm、dg=3.0μm、db=2.8μmであった。
また、このセル内光学補償層のRe(550)はR、G、B全て0nmであった。また、Rth(450)/Re(550)は1.09であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、351nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、326nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、304nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
<液晶セル(LCC5)の作製>
液晶セル基板(LCS5)上に塗布液(S1)を塗布し、液晶セル(LCC1)と同様にして液晶セル(LCC5)を作製した。
<延伸フィルムの作製>
ノルボルネン系重合体からなる、厚さ100μmの光学的に等方フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノアフィルムZF14」)をテンター延伸機を使用して延伸温度138℃、縦延伸倍率1.2倍、横延伸倍率1.2倍で同時2軸延伸を行った。
延伸フィルムの片面を高周波発信機(春日電機社製 高周波電源AGI−024)を用いて、出力0.8kWでコロナ処理して、フィルムの表面張力を0.072N/mにして、厚み70μmの位相差フィルムF1を得た。
得られた位相差フィルムF1はRe=5nm、Rthは45nmであった。
<偏光板(P1)の作製>
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製し、接着剤を用いて、該偏光膜の一方の面に、上記で作成した位相差フィルムF1を貼り付けた。
また、市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の他方の面にロールtoロールで貼り付け、70℃で10分以上乾燥して、偏光板(P1)を作製した。
<液晶表示装置(L5)の作製>
液晶セル(LCC5)の視認側に、前記負のAプレート(A1)、偏光板(P0)をこの順番に粘着剤を介して貼り付けた。このとき、負のAプレート(A1)の遅相軸が偏光板(P0)の吸収軸と平行になるようにした。また、偏光板(P0)に含まれるセルロースアセテートフィルム(T0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。また、液晶セル(LCC5)のバックライト側に偏光板(P1)を粘着剤を介して貼り付けた。このとき、偏光板(P1)に含まれるノルボルネン系フィルムがガラス基板側にくるように貼り合せた。以上のようにして、VAモードの液晶表示装置(L5)を作製した。視認者側偏光板の吸収軸とバックライト側偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
6. 液晶表示装置L6の作製
<液晶セル基板(LCS6)の作製>
セル内光学異方性層の厚みを変えた以外は液晶セル基板(LCS1)と同様にして、液晶セル基板(LCS6)を作製した。
各着色層上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg、及びdbは、dr=3.2μm、dg=3.0μm、db=2.9μmであった。
また、このセル内光学補償層のRe(550)はR、G、B全て0nmであった。また、Rth(450)/Re(550)は1.09であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、349nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、326nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、310nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
<液晶セル(LCC6)の作製>
液晶セル基板(LCS6)上に塗布液(S1)を塗布し、液晶セル(LCC1)と同様にして液晶セル(LCC6)を作製した。
(偏光板(P2)の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製し、接着剤を用いて、該偏光膜の両面に、市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、ロールtoロールで貼り付け、70℃で10分以上乾燥して、偏光板(P2)を作製した。
<液晶表示装置(L6)の作製>
液晶セル(LCC6)の視認側に、前記負のAプレート(A1)、偏光板(P0)をこの順番に粘着剤を介して貼り付けた。このとき、負のAプレート(A1)の遅相軸が偏光板(P0)の吸収軸と平行になるようにした。また、偏光板(P0)に含まれるセルロースアセテートフィルム(T0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。また、液晶セル(LCC6)のバックライト側に偏光板(P2)を粘着剤を介して貼り付けた。以上のようにして、VAモードの液晶表示装置(L6)を作製した。視認者側偏光板の吸収軸とバックライト側偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
7. 液晶表示装置L7の作製
液晶表示装置(L6)の作製において、塗布液(S1)を塗布液(S2)に変更した以外は液晶表示装置(L6)と同様にして、液晶表示装置(L7)を作製した。
各着色層上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg、及びdbは、dr=3.2μm、dg=3.0μm、db=2.9μmであった。
また、このセル内光学補償層のRe(550)はR、G、B全て0nmであった。また、Rth(450)/Re(550)は1.09であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、349nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、326nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、310nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
8. 液晶表示装置L8の作製
液晶表示装置(L6)の作製において、塗布液(S1)を塗布液(S3)に変更した以外は液晶表示装置(L6)と同様にして、液晶表示装置(L8)を作製した。
各着色層上に形成されたセル内光学補償層の厚みdr、dg、及びdbは、dr=3.2μm、dg=3.0μm、db=2.9μmであった。
また、このセル内光学補償層のRe(550)はR、G、B全て0nmであった。また、Rth(450)/Re(550)は1.09であった。また、セル内光学補償層のR層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthr(550)は、349nmであり、G層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthg(550)は、326nmであり、B層に対応する領域の厚み方向レターデーションRthb(550)は、310nmであり、各領域の厚み方向のレターデーションは、対応する着色層に応じて異なっていた。
9. 液晶表示装置L9の作製
<液晶セル基板(LCS0)の作製>
カラーフィルターの各着色層の厚みが全て同一となるように液晶セル基板(LCS0)を作製した。具体的には、まず、厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板(NHテクノグラス社製NA35)40に、ブラックマトリクス用樹脂組成物を用いてブラックマトリクス35を既知の手法を用いて形成し、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の着色膜からなるカラーフィルターを形成した。
<液晶セル(LCC0)の作製>
セル内光学補償膜を作製する工程を省略し、他は液晶セル(LCC1)と同様にして、液晶セル(LCC0)を作製した。
<位相差フィルム(F0)の作製>
市販のセルロースアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)を温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、下記の組成のアルカリ溶液Aをバーコーターにより、14mL/m2塗布し、110℃に加熱したスチーム式遠赤外線ヒーター((株)ノリタケカンパニー製)の下に10秒間滞留させた後、同じくバーコーターを用いて純水を3mL/m2塗布した。このときのフィルム温度は40℃であった。次いでファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返して後に、70℃の乾燥ゾーンに2秒滞留させて乾燥した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
<アルカリ溶液A組成>
――――――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.7質量部
イソプロパノール 64.8質量部
プロピレングリコール 14.9質量部
1633O(CH2CH2O)10H(界面活性剤) 1.0質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記作製した長尺状のセルロースアシレートフィルムの鹸化処理を施した面に、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、配向膜を形成した。
――――――――――――――――――――――――――
配向膜塗布液の組成
――――――――――――――――――――――――――
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
――――――――――――――――――――――――――
Figure 2010085533
前記塗布液(S4)を調製し、上記作製した配向膜上にワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度は20m/minとした。室温から80℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後、120℃の乾燥ゾーンで90秒間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。続いて、フィルムの温度を90℃に保持して、高圧水銀灯を用いてUV光を500mJ/cm2照射し、液晶化合物の配向を固定化し、光学異方性層を形成し、位相差フィルム(F0)を作製した。
作製した位相差フィルム(F0)を自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて光学特性を測定した。波長550nmで測定したRe(550)は2nmであり、Rth(550)は370nmであった。また、Rth(450)/Rth(550)は0.92であった。
(偏光板(P3)の作製)
位相差フィルム(F0)のセルロースアシレートフィルム側に鹸化処理を行い、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の一方の面に、鹸化処理を行った位相差フィルム(F0)をロールtoロールで貼り付けた。
また、市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、前記偏光膜の他方の面にロールtoロールで貼り付け、70℃で10分以上乾燥して、偏光板(P3)を作製した。
<液晶表示装置(L9)の作製>
液晶セル(LCC0)の視認側に、前記負のAプレート(A1)、偏光板(P0)をこの順番に粘着剤を介して貼り付けた。このとき、負のAプレート(A1)の遅相軸が偏光板(P0)の吸収軸と平行になるようにした。また、偏光板(P0)に含まれるセルロースアセテートフィルム(T0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。また、液晶セル(LCC0)のバックライト側に偏光板(P3)を粘着剤を介して貼り付けた。このとき、偏光板(P3)に含まれる位相差フィルム(F0)がガラス基板側にくるように貼り合せた。以上のようにして、VAモードの液晶表示装置(L9)を作製した。視認者側偏光板の吸収軸とバックライト側偏光板の吸収軸とは直交するように配置した。
<光学特性の測定>
上記液晶表示装置(L1)〜(L9)を、輝度計(例えばTOPCON社製のBM−5)を用いて直径10mmの測定エリアで測定した。方位角45°、極角60°の視野角での色差Δu’v’を測定し、下記の基準に基づいて評価した。
(色味評価)
◎:特定の色味が見えない。○:特定の色味が僅かに見える。
△:特定の色味が少し見える。
×:特定の色味がはっきり見える。
Figure 2010085533
上記の結果から以下のことが明らかである。
Re(550)が0〜10nmであり、及びRth(550)が200〜450nmであり、及びRth(450)/Rth(550)の値が1.05〜1.15である光学補償層をセル内に有する本発明の実施例である、液晶表示装置L1〜L3及びL5〜L8はいずれも、Rth(450)/Rth(550)が前記式(1)を満足しないセル内光学補償層を有する液晶表示装置L4と比較して、黒表示時の斜め方向に生じるカラーシフトを小さくすることができた。特に、逆波長分散のセルロースアシレート系フィルムを偏光板保護フィルムとしたL6〜L8では、波長分散のフラットなノルボルネン系フィルムを用いたL5に比べ、さらに黒表示時の斜め方向カラーシフトを低減することができた。
本発明に利用される液晶セル基板の一例の断面模式図である。
符号の説明
12、14 偏光子
16、18、20、22 保護膜
LC 液晶セル
PL1 偏光板
PL2 偏光板

Claims (14)

  1. 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料とを有する液晶セル;前記液晶セルの外側に配置された少なくとも1枚の偏光膜;及び前記液晶セルの内側に配置された円盤状液晶化合物を含有する液晶組成物からなる少なくとも1層のセル内光学補償層;を少なくとも有する液晶表示装置であって、
    前記セル内光学補償層の波長550nmの面内レターデーションRe(550)が0〜10nmであり、同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が200〜450nmであり、及び前記セル内光学補償層の波長450nmの厚さ方向レターデーションRth(450)と波長550nmの厚さ方向レターデーションRth(550)が、下記式(1):
    (1) 1.05≦Rth(450)/Rth(550)≦1.15
    を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記セル内光学補償層が、前記液晶組成物をホメオトロピック配向状態に固定して形成された層であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記円盤状液晶性化合物が、下記一般式(I)で表される化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
    Figure 2010085533
    [式中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し;
    1、L2及びL3は、それぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し;
    1、H2及びH3は、それぞれ独立に一般式(I−A):
    Figure 2010085533
    (一般式(I−A)中、
    YA1及びYA2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
    XAは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
    *は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
    **は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)
    又は一般式(I−B):
    Figure 2010085533
    (一般式(I−B)中、
    YB1及びYB2は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;
    XBは、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;
    *は上記一般式(I)におけるL1〜L3側と結合する位置を表し;
    **は上記一般式(I)におけるR1〜R3側と結合する位置を表す。)を表し;
    1、R2及びR3は、それぞれ独立に下記一般式(I−R):
    一般式(I−R)
    −(−L21−Q2n1−L22−L23−Q1
    (一般式(I−R)中、は一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表し;
    21は単結合又は二価の連結基を表し;
    2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基を表し;
    1は、0〜4の整数を表し、L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、ここで、**はQ2側と結合する位置を表し;
    22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、*−N(R101)−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表し、R101は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、**はQ2側と結合する位置を表し;
    23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及びC≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;
    1は重合性基又は水素原子を表す)
    を表す。]
  4. 11、Y12及びY13がそれぞれ、無置換のメチンであることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 1、L2及びL3が同一であり、H1、H2及びH3が同一であり、且つR1、R2及びR3が同一であることを特徴とする請求項3又は4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記液晶組成物が、重合性組成物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  7. 前記液晶セルの各ピクセルが互いに異なる色相の複数のサブピクセルからなり、1のピクセルに対応する前記セル内光学補償層の領域内のRthが、サブピクセルの色相に応じて異なっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  8. 前記液晶セル内に、赤色(R)層、緑色(G)層、及び青色(B)層を含むカラーフィルタを有し、前記セル内光学補償膜のR層に対応する領域r、G層に対応する領域g、及びB層に対応する領域bのそれぞれのRthr、Rthgが、及びRthbが、Rthb<Rthg<Rthrを満足することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶セル内に、赤色(R)層、緑色(G)層、及び青色(B)層を含むカラーフィルタを有し、前記セル内光学補償膜のR層に対応する領域r、G層に対応する領域g、及びB層に対応する領域bのそれぞれの厚みdr、dg及びdbが、db<dg<drを満足することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  10. 前記液晶セルと前記偏光膜との間に、波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が30nm以上であるポリマーフィルムを有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記ポリマーフィルムが、セルロースアシレート系フィルムであることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 前記液晶セルと前記偏光膜との間に、第2の光学補償層を有し、該第2の光学補償層が、高分子延伸フィルムからなることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  13. 前記液晶セルがVAモード液晶セルであり、前記第2の光学補償層が、波長550nmの面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚さ方向のレターデーションRth(550)が下記式(3)及び下記式(4):
    (3) 70nm≦Re(550)≦210nm
    (4) −0.6≦Rth(550)/Re(550)≦−0.4
    を満たすことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  14. 前記第2の光学補償層が、セルロースアシレートフィルム、ノルボルネン系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム及びポリサルフォン系フィルムのいずれかであることを特徴とする請求項12又は13に記載の液晶表示装置。
JP2008252460A 2008-09-30 2008-09-30 液晶表示装置 Pending JP2010085533A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008252460A JP2010085533A (ja) 2008-09-30 2008-09-30 液晶表示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008252460A JP2010085533A (ja) 2008-09-30 2008-09-30 液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010085533A true JP2010085533A (ja) 2010-04-15

Family

ID=42249572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008252460A Pending JP2010085533A (ja) 2008-09-30 2008-09-30 液晶表示装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010085533A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014225027A (ja) * 2014-07-08 2014-12-04 富士フイルム株式会社 画像表示装置
CN111610666A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 京东方科技集团股份有限公司 液晶面板及显示装置
WO2020179733A1 (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 富士フイルム株式会社 重合性液晶組成物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014225027A (ja) * 2014-07-08 2014-12-04 富士フイルム株式会社 画像表示装置
WO2020179733A1 (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 富士フイルム株式会社 重合性液晶組成物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置
JPWO2020179733A1 (ja) * 2019-03-05 2021-11-25 富士フイルム株式会社 重合性液晶組成物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置
CN111610666A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 京东方科技集团股份有限公司 液晶面板及显示装置
CN111610666B (zh) * 2020-06-24 2023-10-13 京东方科技集团股份有限公司 液晶面板及显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101063769B (zh) 液晶显示装置
JP2866372B2 (ja) 液晶表示装置および光学補償シート
JP4328243B2 (ja) 液晶表示装置
JP5184803B2 (ja) 液晶表示装置、及びカラーフィルタ
CN101639547A (zh) 相位差薄膜、偏振片及使用其的液晶显示装置
JP2007163894A (ja) 液晶表示装置
JP2008537158A (ja) 光学フィルム、偏光板および液晶表示装置
JP4202877B2 (ja) 液晶表示装置
JP4647315B2 (ja) 液晶表示装置
JP4675597B2 (ja) 光学補償フィルム、液晶表示装置および偏光板
JP2005062668A (ja) 液晶表示装置
JP2010085533A (ja) 液晶表示装置
KR20070100275A (ko) 광학 보상 시트, 그 제조 방법, 및 그것을 이용한 편광판및 액정 디스플레이 디바이스
JP2003232922A (ja) 偏光板および液晶表示装置
JP2006119623A (ja) 楕円偏光板及び液晶表示装置
JP2005283612A (ja) 液晶表示装置
JP4429122B2 (ja) 光学異方性膜、その製造方法及び液晶表示装置
KR20050024210A (ko) 광학보상필름, 액정표시장치 및 편광판
JP2005062810A (ja) 液晶表示装置
JP4738280B2 (ja) 光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置
JP2006124368A (ja) 液晶性化合物、光学異方性膜及び液晶表示装置
JP5036209B2 (ja) 液晶表示装置
JP2006071965A (ja) 偏光板一体型光学補償フイルム及び液晶表示装置
JP2009069813A (ja) 位相差フィルム、偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置
JP2005062811A (ja) 液晶表示装置