JP5611575B2 - Va型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
従来、このような視野角コントラストの改善のために利用されている位相差フィルム(位相差膜)の光学特性と、正面CRとの関係についてはなんら検討されていない。
[1] フロント側偏光子、リア側偏光子、前記フロント側偏光子とリア側偏光子との間に配置されるVA型液晶セル、及び前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に1層又は2層以上の位相差層からなるリア側位相差領域を有し、
前記液晶セルが、液晶層と、該液晶層を挟持する一対のフロント側基板及びリア側基板とを有し、前記リア側基板の部材コントラスト(部材CR(リア))に対する前記フロント側基板の部材コントラスト(部材CR(フロント))の比(部材CR(フロント)/部材CR(リア))が、下記式(1):
(1) 3.0≦部材CR(フロント)/部材CR(リア)
を満足し;
前記フロント側基板及び該基板上に形成された部材全体による散乱量(以下「フロント部材散乱量」という)が下記式(2):
(2) フロント部材散乱量 ≦1/38000
但し、フロント部材散乱量は、フロント基板及び該基板上に形成された部材全体について、高位相差フィルムと偏光子とを組み合わせた偏光板2を用いて測定されたコントラスト(部材CR(フロント2))の逆数と、低位相差フィルムと偏光子とを組み合わせた偏光板1を用いて測定されたコントラスト(部材CR(フロント1))の逆数との差であって、下記式
フロント部材散乱量=1/部材CR(フロント2)−1/部材CR(フロント1)
から求められる値であり;
を満足し;並びに
前記リア側位相差領域が下記式(3):
(3) 25nm≦Rth(550)≦90nm
但し、Rth(λ)は波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)を意味する;を満足することを特徴とするVA型液晶表示装置。
[2] 前記リア側位相差領域が、下記式(4):
(4) |Re(550)|≦20nm
但し、Re(λ)は波長λnmにおける面内レターデーション(nm)を意味する;を満足することを特徴とする[1]のVA型液晶表示装置。
[3] 前記フロント側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に、1層又は2層以上の位相差層からなるフロント側位相差領域を有し、該フロント側位相差領域が、下記式(5)及び(6):
(5) 30nm≦Re(550)≦90nm、且つ
(6) 170nm≦Rth(550)≦300nm
を満足することを特徴とする[1]又は[2]のVA型液晶表示装置。
[4] 前記リア側位相差領域が、下記2式:
|Rth(450)|/|Rth(550)|≦1、及び
1≦|Rth(630)|/|Rth(550)|
を満足することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[5] 前記液晶セル内に配置されたカラーフィルタ層を有し、該カラーフィルタ層のRthが、下記2式:
|Rth(450)|/|Rth(550)|≦1、及び
1≦|Rth(630)|/|Rth(550)|
を満足することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[6] 前記リア側位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる又はセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする[1]〜[5]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[7] 前記リア側位相差領域が、アクリル系ポリマーフィルムからなる又はアクリル系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする[1]〜[6]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[8] 前記リア側位相差領域が、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーを含有するアクリル系ポリマーフィルムからなる又は当該アクリル系ポリマーフィルムを含有することを特徴とする[7]のVA型液晶表示装置。
[9] 前記リア側位相差領域が、環状オレフィン系ポリマーフィルムからなる又は環状オレフィン系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする[1]〜[8]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[10] 前記フロント側位相差領域が、1枚の二軸性の高分子フィルムからなる又は1枚の二軸性高分子フィルムを含むことを特徴とする[1]〜[9]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[11] 前記フロント側位相差領域が、1枚の一軸性の高分子フィルムを含むことを特徴とする[1]〜[10]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[12] 前記1枚の二軸性の高分子フィルム又は1枚の一軸性の高分子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]又は[11]のVA型液晶表示装置。
[13] 前記1枚の二軸性の高分子フィルム又は1枚の一軸性の高分子フィルムが環状オレフィン系ポリマーフィルムであることを特徴とする[10]又は[11]のVA型液晶表示装置。
[14] 正面コントラストが、1500以上であることを特徴とする[1]〜[13]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[15] 独立した3原色光が順次発光するバックライトユニットを含み、フィールドシーケンシャル駆動方式で駆動されることを特徴とする[1]〜[14]のいずれかのVA型液晶表示装置。
まず、本明細書で用いられる用語について、説明する。
(レターデーション、Re及びRth)
本明細書において、Re(λ)及び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。
測定されるフィルム等のサンプルが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。
尚、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、以下の式(X)及び式(XI)よりRthを算出することもできる。
上記の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、式中、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す。dは膜厚を表す。
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が算出する。
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)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。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。
また、本明細書において、位相差領域、位相差フィルム及び液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)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、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
また、本明細書では、「フロント側」とは表示面側を意味し、「リア側」とはバックライト側を意味する。また、本明細書で「正面」とは、表示面に対する法線方向を意味し、「正面コントラスト(CR)」は、表示面の法線方向において測定される白輝度及び黒輝度から算出されるコントラストをいい、「視野角コントラスト(CR)」は、表示面の法線方向から傾斜した斜め方向(例えば、表示面に対して、方位角方向45度、極角方向60度で定義される方向)において測定される白輝度及び黒輝度から算出されるコントラストをいうものとする。
図1は、本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。図1に示す液晶表示装置は、フロント側偏光子20、リア側偏光子22、フロント側偏光子20とリア側偏光子22との間に配置される液晶セルLC、液晶セルLCとフロント側偏光子20との間に配置される1層又は2層以上の位相差層からなるフロント側位相差領域16、及び液晶セルLCとリア側偏光子22との間に配置される1層又は2層以上の位相差層からなるリア側位相差領域18を有する液晶表示装置である。
液晶セルLCは、液晶層10と、該液晶層を挟持する一対のフロント側基板12及びリア側基板16とを有する。フロント側位相差領域16及びリア側位相差領域18は、視野角補償に寄与する位相差を有し、即ち、フロント側位相差領域16の厚み方向レターデーションRth(λ)及びリア側位相差領域18の厚み方向レターデーションRth(λ)の合計は、液晶層10の黒表示時のΔnd(λ)を補償可能な範囲になっている。
従来、液晶表示装置の光源であって、リア側に配置されるバックライトとして、指向性をもった光を照射するバックライトが使用されている。当該バックライトから液晶表示装置に斜め入射した光は、液晶セル中の液晶層及びカラーフィルタで散乱され、正面方向に散乱された成分が、正面CRを低下させる一因になる。本発明者が検討した結果、バックライトからリア側偏光子に入射した光が、液晶セルに入射するまでに、位相差領域を通過すると、正面CRの低下が顕著になるとの知見を得た。この理由は以下の通りである。
バックライトから斜め入射してリア側偏光子を通過した直線偏光は、液晶セルに入射する前に、位相差領域を通過すると、位相差領域のRe(λ)及び/又はRth(λ)によって楕円偏光化され、その後、液晶セル中の液晶層及びカラーフィルタ層等で正面に散乱される。正面に散乱された光のうち、フロント側偏光子の吸収軸方向の成分(以下、「A成分」という場合がある)は偏光子に吸収されるが、フロント側偏光子の透過軸方向の成分(以下、「B成分」という場合がある)は、偏光子を透過してしまう。このB成分が、正面CRの低下の原因になる。B成分を少なくすれば、正面コントラストを向上させることができる。この観点で、リア側偏光子と液晶セルとの間に配置する位相差領域のRthは、小さいほど好ましい。
(3) 25nm≦Rth(550)≦90nm
を満足することで高い正面CRのVA型液晶表示装置が得られること、を見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、リア側位相差領が上記式(3)を満足することで、高い正面コントラストを達成するVA型液晶表示装置を提供することができる。
さらに、フロント側偏光子と液晶セルとの間のフロント側位相差領域が所定の光学特性を示す態様では、斜め方向のCRの向上及び黒表示時のカラーシフトの低減も達成した液晶表示装置を提供することができる。
リア側基板の部材コントラスト(部材CR(リア))に対するフロント側基板の部材コントラスト(部材CR(フロント))の比(部材CR(フロント)/部材CR(リア))が、下記式(1):
(1) 3.0≦部材CR(フロント)/部材CR(リア)
を満足し、且つ
フロント側基板及び該基板上に形成された部材全体による散乱量(以下「フロント部材散乱量」という)が下記式(2):
(2) フロント部材散乱量 ≦1/38000
を満足する液晶セルを用いる。
なお、本明細書では、「部材コントラスト(部材CR)」とは、各基板と各基板上に形成される種々の部材のトータルのコントラストをいうものとする。なお、当該部材の例には、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、アレイ部材(TFTアレイ等)、基板上の突起部、共通電極、スリット等、種々の部材が含まれる。
まず、各液晶セルを形成する2枚の基板、すなわち、フロント側基板及びリア側基板を分離する。必要であれば、それぞれの剥離面を、水やエタノール等で洗浄する。
液晶表示装置に用いられている一般的な光源上に、市販の偏光板(例えば、「HLC2−2518」サンリッツ社製)を配置し、その上に、フロント側基板又はリア側基板を、回転ステージ(SGSP−120YAW、シグマ光機製)に取り付けて光源上の偏光板と所定の間隔(例えば2mm)で平行に配置した。このとき、リア側基板又はフロント基板上にあるアレイの配線およびブラックマトリックスが、偏光板の偏光軸と一致するように配置する。さらにその上に、回転ステージに取り付けた市販の偏光板(例えば、「HLC2−2518」サンリッツ社製)を、偏光板間が所定の距離(例えば52mm)になるように配置する。測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストA(白輝度/黒輝度)を算出する。ここで、偏光板を回転させたときに、最も輝度値が低くなるときを黒表示の輝度値とし、さらに偏光板を90度回転させた場合の輝度値を白表示の輝度値とした。
次に、前述の形態において、カラーフィルタ基板またはアレイ基板を取り外した形態で、偏光板のみの黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストBを算出した。
正面コントラストAにおける、偏光板の正面コントラストBの影響を排除するため、次の式で部材コントラストを算出した。
部材コントラスト=1/(1/正面コントラストA−1/正面コントラストB)
算出した部材コントラストをもとに、フロント側基板の部材コントラスト(部材CR(フロント))/リア側基板の部材コントラスト(部材CR(リア))を算出する。
フロント部材散乱量=1/部材CR(フロント2)−1/部材CR(フロント1)
から求められる値である。
次に、フロント側基板を取り外し、偏光板2又は1のみの黒表示および白表示の輝度値を測定し、偏光板2及び1それぞれを用いて測定した値から、正面コントラストBを算出する。
正面コントラストAにおける、偏光板の正面コントラストBの影響を排除するため、次の式で部材コントラスト(CR)を算出する。
部材CR(=1/(1/正面コントラストA−1/正面コントラストB)
この様にして、部材CR(フロント2)及び部材CR(フロント1)をそれぞれ求める。この値に基づき、下記式にそれぞれの値を代入し、フロント部材散乱量を算出する。
フロント部材散乱量=1/部材CR(フロント2)−1/部材CR(フロント1)
フロント部材散乱量は、フロント側基板における偏光の散乱の程度を示し、これらの値が大きいほど、散乱の程度が大きいことを意味する。
一般的には、VA型液晶表示装置では、黒表示時には液晶層は垂直配向状態になるので、リア側偏光子を通過し、法線方向に進む直線偏光は、その後、液晶層を通過してもその偏光状態は変化せず、原則として全てフロント側偏光子の吸収軸で吸収される。即ち、原則として、黒表示時には法線方向には光漏れはないといえる。しかし、VA型液晶表示装置の黒表示時の正面透過率はゼロではない。この理由の1つは、液晶層中の液晶分子が揺らいでいるためであり、液晶層に入射した光がある程度その揺らぎによって散乱されるためであることが知られている。液晶層に入射した光が、完全に、フロント側偏光子の吸収軸で吸収される直線偏光成分しか含んでいないほど、その影響が大きくなり、正面の光漏れが多くなる傾向がある。即ち、リア側に配置される位相差領域の位相差が大きく、高い楕円偏光率の楕円偏光に変換されているほど、この揺らぎによる正面の光漏れを軽減できる。
光が液晶層に入射する前に通過する部材(例えばアレイ部材)では、入射光の楕円偏光率は、その前に通過するリア側位相差領域の位相差によって決まる。一方で、液晶層に入射した後に通過する部材(例えばカラーフィルタ)では、リア側位相差領域の位相差に加えて、液晶層の位相差によって決まる。ここで、VA用液晶表示装置の場合、通常、液晶層のΔnd(550)(dは液晶層の厚さ(nm)、Δn(λ)は液晶層の波長λにおける屈折率異方性であり、Δnd(λ)はΔn(λ)とdの積のことである。)は280〜350nm程度に設定される。アレイ部材の光漏れが少なくなるようにリア側位相差領域の位相差を設定しても、液晶を通過すると楕円率は逆に大きくなる。リア側位相差領域の位相差が大きいほど入射偏光の楕円率が小さくなるので、液晶層を通過する前に光が入射する部材であるか、液晶層を通過した後に光が入射する部材であるかによって、リア側位相差領域の位相差を低く設定した結果、当該部材が正面方向の光漏れに影響する作用が逆転する。
リア側位相差領域の位相差の高低、各部材を通過することによる正面方向光漏れに与える影響の傾向、及びその影響の強弱を、図2(b)にまとめた。なお、図2(b)中、「↑」はリア側位相差領域が高レターデーションの場合に比べて正面CRを高める作用を示し、「↓」は正面CRを低下させる作用を示す。矢印の本数はその作用の強弱の目安であって、本数が多いほど作用が強いことを示す。
この効果は、後述するフロント側位相差領域によって、一対の偏光板の偏光軸が直交配置からずれるのを補償する、フロント側位相差領域による視野角CRの改善効果とは区別されるものである。
本発明の視野角CR改善効果も、正面CR改善効果と同様、液晶セル内に入射した偏光が内部の各部材で散乱された後も、その偏光状態をほぼ維持すると仮定すると、ポアンカレ球上の偏光の軌跡によっても説明することができる。
(i)顔料粒子をサンドミルやロールミル、ボールミルといった分散機を用いて機械的により細かく粉砕する方法であって、例えば、特開2009−144126号公報等に詳細な記載があり、参照することができる。
(ii)顔料を溶剤に溶解させた後に再析出させることで微細な顔料粒子を調整する方法であって、例えば、特開2009−134178号公報に詳細な記載がある。
また、顔料以外に、染料を利用して高コントラストのカラーフィルタを作製する方法も提案されている。特開2005−173532号公報に詳細な記載があり、参照することができる。
これらの高コントラスト化されたカラーフィルタを利用することにより、通常の構成であっても、上記式(1)及び(2)を満足する液晶セルとなる。
なお、カラーフィルタ層のRthCFは、カラーフィルタ層を形成する過程で、その材料である、バインダーや顔料の分子が配向もしくはパッキングすることによって発現すると推測される。カラーフィルタ層のRthCFは発現していても極わずかであり、一般的には、−45〜45nm程度であろう。
フロント側位相差領域の光学特性の好ましい範囲については、後述する。
また、リア側偏光子22は、そのバックライト24側の表面に、保護フィルムを有するのが一般的であり、さらにその表面に、防汚性フィルム、アンチリフレクションフィルム、アンチグレアフィルム、アンチスタチックフィルム等の機能性フィルムを有していてもよく、また、同様に、フロント側偏光子20は、その表示面側表面に、保護フィルムを有するのが一般的であり、さらにその表面に、防汚性フィルム、アンチリフレクションフィルム、アンチグレアフィルム、アンチスタチックフィルム等の機能性フィルムを有していてもよい。
大きな位相差のフィルムは、高倍率で延伸する工程が必要であるため、フィルムに多くの添加剤を加えなくとも製造可能な安価フィルムいわゆるプレーンTAC=Reが0〜10nm、Rthが30〜80nmであるトリアセチルセルロースフィルム等)や小さな位相差のフィルムに比べて広幅化が困難である。通常の液晶表示装置には、横長の液晶セルが使用され、フロント側偏光子の吸収軸は水平方向(左右方向)に、リア側偏光子の吸収軸は鉛直方向(上下方向)に配置されるのが一般的である。さらに、工業的生産では、偏光子と位相差フィルムとをロール トゥ ロールで貼合するが一般的である。この製法で作製した偏光板を液晶セルに貼合することを考えると、フロント側に大きな位相差のフィルムを配置した方が、偏光板の幅方向を高い効率で使用することができ、即ち、得率が高くなる。本発明のように、リア側に位相差の小さな位相差のフィルムを配置する場合は、かかるフィルムは、広幅フィルムとしての作製が容易であり、広幅偏光子と組み合わせることで、さらに得率を高くできる。その結果、廃棄する偏光板の量を少なくすることができる。
1.リア側位相差領域
本発明では、前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に配置する1層又は2層以上の位相差層からなるリア側位相差領域は、下記式(3)
(3) 25nm≦Rth(550)≦90nm
を満足する。下記式(3')
(3') 30nm≦Rth(550)≦80nm
を満足するのが好ましく、下記式(3")
(3") 30nm≦Rth(550)≦70nm
を満足するのがより好ましい。
(4) |Re(550)|≦20nm
を満足するのが好ましく、下記式(4')
(4') 0nm≦|Re(550)|≦15nm
を満足するのがより好ましく、下記式(3")
(4") 0nm≦|Re(550)|≦10nm
を満足するのがさらに好ましい。
|Rth(450)|/|Rth(550)|≦1、及び
1≦|Rth(630)|/|Rth(550)|
を満足することが好ましい。即ち、可視光域において、Rth(λ)が逆波長分散性を示すか、波長によらず一定であるのが好ましい。より好ましくは逆波長分散性である。
リア側位相差領域が順波長分散性以外(逆波長分散性又は波長によらず一定)であると、順波長分散性である態様と比較して、正面黒色味の青味付きを軽減することがでるので好ましい。
なお、本明細書において、フィルムのヘイズの測定方法は以下の通りである。フィルム試料40mm×80mmを準備し、25℃,60%RHの環境下、ヘイズメーター(NDH−2000、日本電色工業(株)製)により、JIS K−6714に従って測定する。
セルロースアシレート系フィルム:
本明細書では、「セルロースアシレート系フィルム」とは、セルロースアシレートを主成分(全成分の50質量%以上)として含有するフィルムをいう。当該フィルムの作製に用いられるセルロースアシレートは、セルロースの水酸基の水素原子を、アシル基に置換したものである。前記セルロースアシレートはセルロースの水酸基がアシル化されたもので、その置換基はアシル基の炭素原子数が2のアセチル基から炭素原子数が22のものまでいずれも用いることができる。本発明において使用されるセルロースアシレートにおいて、セルロースの水酸基への置換度については特に限定されないが、セルロースの水酸基に置換する酢酸および/または炭素原子数3〜22の脂肪酸の結合度を測定し、計算によって置換度を得ることができる。測定方法としては、ASTMのD−817−91に準じて実施することができる。
なお、本発明においてリア側位相差領域を構成する位相差フィルムの材料として利用可能なセルロースアシレートの例には、特開2006−184640号公報の[0019]〜[0025]に詳細な記載があるセルロースアシレートが含まれる。
前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートであることが好ましいが、アセチル基に代えて、又はアセチル基とともに、アセチル基以外のアシル基で置換されていてもよい。中でも、アセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を有するセルロースアシレートが好ましく、及びアセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも二種のアシル基を有するセルロースアシレートがより好ましい。さらに、アセチル基と、プロピオニル及び/又はブチリル基とを有するセルロースアシレートが好ましく、アセチル基の置換度が1.0〜2.97で、プロピオニル及び/又はブチリル基の置換度が0.2〜2.5のセルロースアシレートがより好ましい。
光学異方性を低下させる化合物は、好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜250℃の固体であり、さらに好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜200℃の固体である。また光学異方性を低下させる化合物は、セルロースアシレート系フィルム作製のドープ流延、乾燥の過程で揮散しないことが好ましい。
なお、光学異方性を低下させる化合物は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。また、光学異方性を低下させる化合物を添加する時期は、溶液製膜法においては、ドープ調製工程中のいずれのタイミングであってもよく、ドープ調製工程の最後に添加してもよい。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。
塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、表層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつまたは両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
アクリル系ポリマーフィルムは、(メタ)アクリル酸エステルの少なくとも1種から誘導される繰り返し単位を有するアクリル系ポリマーを主成分とするフィルムである。当該アクリル系ポリマーフィルムの好ましい例は、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される繰り返し単位とともに、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーである。このアクリル系ポリマーについては、一例として、特開2008−231234号公報や特開2008−9378号公報に詳細な記載があり、参照することができる。
フロント側偏光子と液晶セルとの間に配置されるフロント側位相差領域は、その光学特性が、斜め方向のコントラストの向上、及び黒表示時のカラーシフトの軽減に寄与し得るように調整されているのが好ましい。好ましいフロント側位相差領域の一例は、30nm≦Re(550)≦90nm、且つ170nm≦Rth(550)≦300nm
を満足する位相差領域である。この範囲であると、一般的なVA型液晶セル(Δnd(550)は180〜350nm程度)の黒表示時の斜め方向の光漏れを軽減できる。
さらに、前述したように、フロント側位相差領域のレターデーション、特にRth、の好ましい範囲は、液晶層のΔnd(λ)の値に応じて変動する。ここで、波長λにおけるリア側位相差領域のRthをRth1(λ)、フロント側位相差領域のRthをRth2(λ)とすると、液晶層のΔnd(λ)およびリア側位相差領域のRth(λ)に対する、さらに好ましいフロント側位相差領域の一例は、
Δnd(550)−70≦Rth1(550)+Rth2(550)≦Δnd(550)+10
を満足する位相差領域であり、より好ましくは、
Δnd(550)−60≦Rth1(550)+Rth2(550)≦Δnd(550)+20
を満足する位相差領域である。この範囲であると、VA型液晶セルの黒表示時の斜め方向の光漏れをより軽減できる。即ち、視野角CRをさらに改善することができる。
また、上記した通り、白表示時の透過率を高くする(=正面CRを高くする)ためには、液晶層のΔnd(550)が280nm以上340nm以下であることが好ましい。この場合、フロント側に配置されるフロント側位相差領域は、
220nm≦Rth(550)≦280nm
であることが好ましく、
230nm≦Rth(550)≦280nm
であることがより好ましい。
一方で、製造適性を考慮すると、フロント側位相差領域として、Rth(550)≦230nmの位相差フィルムを利用する構成が好ましい場合がある。一般的に、高い位相差の位相差フィルムを得るためには、延伸倍率の高い延伸処理を行ったり、または位相差の発現に寄与する添加剤の添加量を増やしたりする必要があるが、延伸倍率が高くなるとフィルムの切断が起こり易くなり、また、添加剤の添加量が多くなるとフィルムから添加剤が染み出す場合があるためである。
Rth(550)≦230nmの位相差フィルムを利用するためには、液晶セルのΔnd(550)は、Δnd(550)≦290nmであることが好ましく、Δnd(550)≦280nmであることがより好ましい。
|Rth(450)|/|Rth(550)|≦1、及び
1≦|Rth(630)|/|Rth(550)|
を満足することが好ましい。即ち、可視光域において、Rthが逆波長分散性を示すか、波長によらず一定であるのが好ましい。より好ましくは逆波長分散性である。
フロント側位相差領域が順波長分散性以外(逆波長分散性又は波長によらず一定)であると、順波長分散性である態様と比較して、視野角CRをより改善することができる。
また、前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートであることが好ましいが、アセチル基に代えて、又はアセチル基とともに、アセチル基以外のアシル基で置換されていてもよい。中でも、アセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を有するセルロースアシレートが好ましく、及びアセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも二種のアシル基を有するセルロースアシレートがより好ましい。さらに、アセチル基と、プロピオニル及び/又はブチリル基とを有するセルロースアシレートが好ましく、アセチル基の置換度が1.0〜2.97で、プロピオニル及び/又はブチリル基の置換度が0.2〜2.5のセルロースアシレートがより好ましい。
前記円盤状化合物はRthレターデーション発現性において前記棒状化合物よりも優れているため、特に大きなRthレターデーションを必要とする場合には好ましく使用される。2種類以上のレターデーション発現剤を併用してもよい。
前記レターデーション発現剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
前記円盤状化合物について説明する。円盤状化合物としては少なくとも二つの芳香族環を有する化合物を用いることができる。
本明細書において、「芳香族環」は、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。本発明に用いることができる前記円盤状化合物としては、例えば、特開2008−181105号公報の[0038]〜[0046]に記載される化合物を挙げることができる。
本発明では前述の円盤状化合物の他に直線的な分子構造を有する棒状化合物も好ましく用いることができる。本発明に用いることができる前記棒状化合物としては、例えば、特開2007−268898号公報の[0053]〜[0095]に記載される化合物を挙げることができる。
正の複屈折性化合物とは、分子が一軸性の配向をとって形成された層に光が入射したとき、前記配向方向の光の屈折率が前記配向方向に直交する方向の光の屈折率より大きくなるポリマーをいう。
このような正の複屈折性化合物としては、特に制限ないが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドおよびポリエステルイミド等の固有複屈折値が正のポリマーを挙げることができ、ポリエーテルケトンおよびポリエステル系ポリマー等が好ましく、ポリエステル系ポリマーがより好ましい。
また炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸等がある。
前記正の複屈折性化合物の両末端がカルボン酸やOH基とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。
この場合、モノアルコールとしては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
以下に、前記正の複屈折性化合物の具体例を記すが、本発明で用いることができる正の複屈折性化合物はこれらに限定されるものではない。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、表層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつまたは両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
製造適性の観点で好ましい。
フロント側及びリア側に配置される偏光子については特に制限はない。通常用いられている直線偏光膜を利用することができる。直線偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素又は二色性色素からなる偏光膜が好ましい。直線偏光膜におけるヨウ素及び二色性色素は、バインダー中で配向することで偏光性能を発現する。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
フロント側偏光子及びリア側偏光子のそれぞれの両面には、保護フィルムが貼合されているのが好ましい。但し、図1に示す通り、リア側及びフロント側位相差領域が1枚のフィルムからなり、当該フィルムが保護フィルムとしても機能する態様では、液晶セル側の偏光子表面の保護フィルムは省略することができる。リア側偏光子と液晶セルとの間に、保護フィルム及び1枚以上の位相差フィルムが配置されている態様では、当該保護フィルムと1枚以上の位相差フィルムは、積層体全体として、リア側位相差領域に要求される光学特性を満足する。当該保護フィルムの好ましい材料等については、リア側位相差領域を構成する位相フィルムの好ましい材料等と同様である。
1.フィルムの作製
(1)フィルム1の準備
市販のセルロースアシレート系フィルム、商品名 「フジタック TD80UL」(富士フイルム社製)を準備し、フィルム1として利用した。
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14−100」((株)オプテス製)を、温度153℃にてMD方向に1.5倍、TD方向に1.5倍で固定端二軸延伸を行った後、表面にコロナ放電処理を行った。このフィルムを、フィルム2として使用した。このフィルムの厚みは、45μmであった。
特開2009-63983号公報記載のフィルム試料201と同様の方法で、膜厚34μmのフィルム3を作製した。
(低置換度層用セルロースアシレート溶液)
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、低置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.43のセルロースアセテート 100質量部
レターデーション発現剤(3) 18.5質量部
メチレンクロライド 365.5質量部
メタノール 54.6質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、高置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.79のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(3) 11.0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) 0.15質量部
メチレンクロライド 395.0質量部
メタノール 59.0質量部
前記低置換度層用セルロースアシレート溶液を膜厚38μmのコア層になるように、前記高置換度層用セルロースアシレート溶液を膜厚2μmのスキンA層およびスキンB層になるように、それぞれ流延した。得られたフィルムをバンドから剥離し、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が20%の状態の時に、温度200℃で30分間乾燥した後、130℃で20分間乾燥させ、フィルム4を作製した。
市販のセルロースアシレート系フィルム、商品名 「Z−TAC」(富士フイルム社製)を準備し、フィルム5として利用した。
下記表に記載のアシル基の種類、置換度のセルロースアシレートを調製した。これは、触媒として硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)を添加し、アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。この時、カルボン酸の種類、量を調整することでアシル基の種類、置換度を調整した。またアシル化後の40℃で熟成を行った。さらにこのセルロースアシレートの低分子量成分をアセトンで洗浄し除去した。なお、表中、Acとはアセチル基であり、CTAとは、セルローストリアセテート(アシル基がアセテート基のみからなるセルロースエステル誘導体)を意味する。
下記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、更に90℃に約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
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セルロースアシレート溶液
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下記表中のCTA 100.0質量部
トリフェニルホスフェイト(TPP) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェイト(BDP) 3.9質量部
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
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次に上記方法で調製したセルロースアシレート溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
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マット剤分散液
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平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製 2.0質量部
メチレンクロライド 72.4質量部
メタノール 10.8質量部
セルロースアシレート溶液 10.3質量部
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次に上記方法で調製したセルロースアシレート溶液を含む下記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溶解し、添加剤溶液を調製した。
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添加剤溶液
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レターデーション発現剤(1) 20.0質量部
メチレンクロライド 58.3質量部
メタノール 8.7質量部
セルロースアシレート溶液 12.8質量部
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ここで、表中及び上記の添加剤および可塑剤の略称は下記の通りである。
CTA:セルローストリアセテート、
TPP:トリフェニルホスフェイト、
BDP:ビフェニルジフェニルホスフェイト。
フィルム6の作製において、レターデーション発現剤(1)の添加量 1.4質量部を、1.5質量部に代えた以外は、フィルム6と同一の方法でセルロースアシレート系フィルムを作製した。このフィルムを、フィルム7として用いた。
(低置換度層用セルロースアシレート溶液)
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、低置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.43のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(2) 19.0質量部
メチレンクロライド 367.1質量部
メタノール 54.8質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、高置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.79のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(2) 19.0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) 0.15質量部
メチレンクロライド 422.0質量部
メタノール 63.0質量部
前記低置換度層用セルロースアシレート溶液を、膜厚52μmのコア層になるように、前記高置換度層用セルロースアシレート溶液を膜厚2μmのスキンA層及びスキンB層になるように、それぞれ流延した。得られたフィルムをバンドから剥離し、クリップに挟み、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が20%の状態の時に、温度140℃で幅方向に8%、テンターを用いて横延伸した。その後フィルムからクリップを外して130℃で20分間乾燥させた後、延伸温度176℃で幅方向に24%、テンターを用いて更に横延伸し、膜厚56μmのフィルムを作製した。このフィルムをフィルム8として利用した。
(低置換度層用セルロースアシレート溶液)
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、低置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.43のセルロースアセテート 100質量部
レターデーション発現剤(2) 17.0質量部
メチレンクロライド 361.8質量部
メタノール 54.1質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、高置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.79のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(2) 11.0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) 0.15質量部
メチレンクロライド 395.0質量部
メタノール 59.0質量部
前記低置換度層用セルロースアシレート溶液を、膜厚114μmのコア層になるように、前記高置換度層用セルロースアシレート溶液を膜厚2μmのスキンA層及びスキンB層になるように、それぞれ流延した。得られたフィルムをバンドから剥離し、クリップに挟み、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が20%の状態の時に、温度170℃でテンター搬送した。その後フィルムからクリップを外して130℃で20分間乾燥させた後、延伸温度180℃で幅方向に23%、テンターを用いて更に横延伸し、フィルムを作製した。このフィルムを、フィルム9として利用した。
セルロースアシレートプロピオネート(CAP482−20(イーストマンケミカル社製);アセチル置換度0.2、プロピオニル基置換度2.4)を用意した。これに、可塑剤として、1、4−フェニレン−テトラフェニルリン酸エステルを8質量%、劣化防止剤(酸化防止剤)として、IRGANOX−1010(チバスペシャルティケミカルズ社製)を0.5質量%加え、タンブラー型混合機で30分間混合した。得られた混合物を、除湿熱風式乾燥機((株)松井製作所DMZ2)により熱風温度150℃、露点−36℃で乾燥した。次いで、この混合物をテクノベル(株)製二軸押出し機に供給し、押出し機中間部に設けてある添加剤ホッパーの開口部から、マット剤として、アエロジル(AEROSIL)200V(0.016μmのシリカ微粒子、日本アエロジル社製)を押出し量の0.05%となるように連続式フィーダーにより添加し、紫外線吸収剤として、チヌビン(TINUVIN)360(チバスペシャルティケミカルズ社製)を同開口部から押出し量の0.5%となるように添加して、溶融押出した。溶融押出したフィルムの膜厚は180μmだった。
なお、本実施例ではセルロースアシレートプロピオネートを用いたフイルムは溶融押出による製造例を示したが、溶液流延でも同様の効果が得られた(溶解性を考慮してアセチル置換度1.6、プロピオニル置換度0.9の綿を用いた)。
TOSHIBA社製の液晶パネル「32C7000」に搭載されていたノルボルネン系フィルムを剥がし、フフィルム表面に易接着層を形成した。このフィルムをフィルム11として使用した。なお、このフィルムの膜厚は70μmであった。
フィルム6の作製において、下記表に示す条件に代えた以外は、フィルム6と同一の方法でセルロースアシレート系フィルムを作製した。このフィルムを、フィルム12として用いた。
1)セルロースアシレート
下記のセルロースアシレートBを使用して、120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用した。
・セルロースアシレートB:
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
下記の溶媒Aを使用した。各溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
・溶媒A
ジクロロメタン/メタノール=90/10質量部
下記の添加剤Aを使用した。
・添加剤A
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
下記の溶解工程Aを使用して膨潤、溶解を行った。
・溶解工程A
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒および添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート膨潤溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸および中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、さらに2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、および配管はハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
下記の製膜工程Aにより製膜した。
・製膜工程A
前記セルロースアシレート溶液を30℃に加温し、流延ギーサ(特開平11−314233号公報に記載)を通して15℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピードは50m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレート系フィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートの透明フィルムを得た。
下記の延伸工程Aにより延伸工程を実施した。
・延伸工程A
得られたフィルムを、2つのニップロール間に加熱ゾーンを有する装置を用いて延伸した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は0.1となるようにニップロール間の距離を調整し、加熱ゾーンに入る前のベース温度は25℃とし、加熱ゾーンは下記表に記載の温度とした。また、送り出しのニップロールの速度と引取りのニップロールの速度との速度比をつけることによって、下記表に記載の延伸倍率となるように調整した。
下記表に示すセルロースアシレートを用い、下記表に示す通りレターデーション発現剤(1)の添加量を代え、及び延伸条件を代えて延伸処理を実施した以外は、フィルム6と同様にしてセルロースアシレート系フィルムを作製した。このフィルムを、フィルム14として用いた。なお、下記の添加剤および可塑剤の略称については、上記と同義である。
下記表に示すセルロースアシレートを用い、下記表に示す通りレターデーション発現剤(1)の添加量を代え、及び延伸条件を代えて延伸処理を実施した以外は、フィルム6と同様にしてセルロースアシレート系フィルムを作製した。このフィルムを、フィルム15として用いた。なお、下記の添加剤および可塑剤の略称については、上記と同義である。
<環状ポリオレフィン重合体P−1の合成>
精製トルエン100質量部とノルボルネンカルボン酸メチルエステル100質量部を反応釜に投入した。次いでトルエン中に溶解したエチルヘキサノエート−Ni25mmol%(対モノマー)、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボロン0.225mol%(対モノマー)及びトルエンに溶解したトリエチルアルミニウム0.25mol%(対モノマー)を反応釜に投入した。室温で攪拌しながら18時間反応させた。反応終了後過剰のエタノール中に反応混合物を投入し、重合物沈殿を生成させた。沈殿を精製し得られた環状ポリオレフィン重合体(P−1)を真空乾燥で65℃24時間乾燥した。
環状ポリオレフィン重合体P−1 150質量部
添加剤:ポリメチルアクリレート(綜研化学製「アクトフローUMM1001」、
重量平均分子量Mw≒1000) 7.5質量部
劣化防止剤:チバスペシャリティケミカルズ製「IRGANOX1010」
0.45質量部
ジクロロメタン 620質量部
特開2008−95027号公報記載の比較用化合物C-3の合成法において、
中間体2に使用した4-メトキシ桂皮酸クロリドをベンゾイルクロリドに変更した
以外は同様の方法により、セルロースアセテートベンゾエート17Aを合成した。
下記の原料をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、溶解し、セルロースアシレート溶液を有する溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテートベンゾエート15A 100.0質量部
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
作製したフィルム1〜17の特性を、下記表にまとめる。なお、各フィルムのRe(550)及びRth(550)は、試料30mm×40mmを、25℃、60%RHで2時間調湿し、KOBRA21ADH(王子計測機器(株)製)において波長550nmで測定し、フィルム1、3〜10、12〜15、17については、平均屈折率の仮定値1.48および膜厚を入力し算出した。また、それ以外のフィルムの場合は平均屈折率の仮定値として、フィルム2、11については1.53を、フィルム16については1.52を用いた。
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
上記表に示すフィルムのうちセルロースアシレート類を含むフィルムについては、1.5モル/リットルで55℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬した後、水で十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、0.005モル/リットルで35℃の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
各フィルム(フィルム1〜17)のいずれか2枚で、偏光膜を挟んで、粘着剤を用いて貼り合せ、双方の表面に保護フィルムを有する偏光板をそれぞれ作製した。なお、セルロースアシレート系フィルムについてはポリビニル系粘着剤を用い、それ以外のフィルムについてはアクリル系粘着剤を用いて偏光子と貼合した。組合せについては下記表に示す。
なお下記表中、「*1」を付したフィルムは、偏光膜よりさらに表示面側外側に配置される偏光板保護フィルムとして用いられた位相差フィルムを意味し、「*2」を付したフィルムは、液晶セルと偏光膜との間に配置される偏光板保護フィルムとして用いられた位相差フィルムを意味し、及び「*3」を付したフィルムは、偏光膜よりさらにバックライト側外側に配置される偏光保護フィルムとして用いられた位相差フィルムを意味する。下記のいずれの表でも同義である。
なお、フィルム8〜17については、その面内遅相軸を、偏光子の透過軸と平行にして貼り合せた。フィルム1〜7については、その面内遅相軸を、偏光子の透過軸と垂直にして貼り合せた。また、易接着層を有するフィルムについては、易接着層を偏光子の表面側にして貼り合せた。
(1)VA型液晶セル1〜6の準備
本実施例において、TFT上にカラーフィルタを形成する場合は、有機系現像液CD2000(富士フイルムエレクトロマテリアルズ社製)を用いた。
(1)−1 VA型液晶セル1の準備
ガラス基板上に、特開2009−141341号公報中に記載の実施例20に従い、TFT素子を作製し、さらにTFT素子上に保護膜を形成した。続いて、保護膜にコンタクトホールを形成した後、上記保護膜上に、TFT素子と電気的に接続したITOの透明電極を形成し、アレイ基板を作製した。
着色感光性組成物に特開2009−203462号公報中に記載の実施例14、22及び25に記載の通り調製した組成物をそれぞれ用い、並びに特表2008−516262号公報の[0099]〜[0103]中に記載の実施例9aに記載のプロセスに従い、カラーフィルタ基板を作製した。
上記作製したカラーフィルタ基板上に、ITOの透明電極をスパッタリングにより形成し、次いで、特開2006−64921号公報の実施例1に従い、このITO膜上の隔壁(ブラックマトリックス)上部に相当する部分にスペーサを形成した。
前記作製したアレイ基板及びカラーフィルタ基板の透明電極にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更に垂直ポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタのRGB画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリクス外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、アレイ基板と貼り合わせ、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして液晶セルを作製した。
続いて、作製した液晶セルのΔnd(550)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定し、Δnd(550)が300nmであるものを選別し、液晶セル1として使用した。
液晶セル1の光源には、前記LC−32GH5に使用されていたバックライトを使用し、アレイ基板側に光源を配置した。
TFT素子構造を変更し、単位面積あたりの個数を増やしたアレイ基板と、着色感光性組成物に特開2009−203462号公報中に記載の実施例14、22及び27に記載の通り調製した組成物を使用したカラーフィルタ基板を使用した以外は、液晶セル1と同様の方法で液晶セル2を作製した。
作製した液晶セルのΔnd(550)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定し、Δnd(550)が300nmであるものを選別し、液晶セル2として使用した。
液晶セル2の光源には、前記LC−32GH5に使用されていたバックライトを使用し、アレイ基板側に光源を配置した。
TFT素子構造を変更したアレイ基板を使用した以外は、液晶セル1と同様の方法で液晶セル3を作製した。
作製した液晶セルのΔnd(550)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定し、Δnd(550)が300nmであるものを選別し、液晶セル3として使用した。
液晶セル3の光源には、前記LC−32GH5に使用されていたバックライトを使用し、アレイ基板側に光源を配置した。
SHARP社製の液晶パネル「LC−32DE5」の液晶セルを準備した。この液晶セルは、本発明者が検討した結果、製品の中で最も高い正面コントラスト性能を有するVA型液晶セルである。これを液晶セル4として使用した。
液晶セル4のΔndをAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定したところ、Δnd(550)は300nmであった。
液晶セル4の光源には、前記LC−32GH5に使用されていたバックライトを使用し、TFTアレイが形成された基板側に光源を配置した。
ガラス基板上に、特開2009−141341号公報中に記載の実施例20に従い、TFT素子を作製し、さらにTFT素子上に保護膜を形成した。
続いて、前記保護膜上に、着色感光性組成物に特開2009−203462号公報中に記載の実施例14、22及び25に記載の通り調製した組成物をそれぞれ用い、並びに特表2008−516262号公報の[0099]〜[0103]中に記載の実施例9aに記載のプロセスに従い、カラーフィルタ・オン・アレイ(COA)基板を作製した。但し、各画素の着色感光性樹脂組成物における顔料の濃度は半分にし、さらに塗布量を調整し、ブラック画素が4.2μmに、レッド・グリーン・ブルー画素がいずれも3.5μmになるようにした。さらに、カラーフィルタにコンタクトホールを形成した後、上記カラーフィルタ上に、TFT素子と電気的に接続したITO(Indium Tin Oxide)の透明画素電極を形成した。次いで、特開2006−64921号公報の実施例1に従い、このITO膜上の隔壁(ブラックマトリックス)上部に相当する部分にスペーサを形成した。
別途、対向基板として、ITOの透明電極を形成したガラス基板を用意し、COA基板及び対向基板の透明電極にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更に垂直ポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタのRGB画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリクス外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして液晶セルを作製した。
続いて、作製した液晶セルのΔnd(550)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定し、Δnd(550)が300nmであるものを選別し、液晶セル5として使用した。
液晶セル5の光源には、前記LC−32GH5に使用されていたバックライトを使用し、アレイ基板側に光源を配置した。
ガラス基板上に、特開2009−141341公報中に記載の実施例20に従い、TFT素子を作製し、さらにTFT素子上に保護膜を形成した。続いて、前記保護膜にコンタクトホールを形成した後、上記保護膜上に、TFT素子と電気的に接続したITOの透明電極を形成した。次いで、ITO膜の上に直径16μm、平均高さ3.7μmの透明な柱状スペーサーパターンを形成し、アレイ基板を作製した。
別途、対向基板として、ITOの透明電極を形成したガラス基板を用意し、アレイ基板及び対向基板の透明電極にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更に垂直ポリイミドよりなる配向膜を設けた。
前記アレイ基板の柱上スペーサの上に、液晶セル5と同様のパターンで紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして液晶セルを作製した。
続いて、作製した液晶セルのΔnd(550)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定し、Δnd(550)が300nmであるものを選別し、液晶セル6として使用した。
液晶セル6の光源には、BGR3色のLEDが180Hzで交互に発光するように駆動制御されたバックライトユニットを用意し、アレイ基板側に光源を配置した。
液晶セルのリア側基板及びフロント側基板の部材コントラストとは、各基板と各基板上に形成される種々の部材のトータルのコントラストをいうものとする。なお、当該部材の例には、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、アレイ部材(TFTアレイ等)、基板上の突起部、共通電極、スリット等、種々の部材が含まれる。
各液晶セルを形成する2枚の基板、すなわち、フロント側基板及びリア側基板を分離し、各基板をエタノールで洗浄した。続いて、フロント側基板(フロント側基板とその基板上に形成されたすべての部材を含む)、及び、リア側基板(リア側基板とその基板上に形成されたすべての部材を含む)の部材コントラストを、次の方法で算出した。
SHARP社製の液晶パネル「LC−32GH5」のバックライト上に、偏光板(HLC2−2518、サンリッツ社製)を配置し、その上に各液晶セルを分解して作製した、フロント側基板、又はリア側基板を、回転ステージ(SGSP−120YAW、シグマ光機製)に取り付けて光源上の偏光板と2mm間隔で平行に配置した。このとき、基板上にあるTFTアレイの配線およびブラックマトリックスの格子パターンが偏光板の偏光軸と一致するように配置した。さらにその上に、回転ステージに取り付けた偏光板(HLC2−2518、サンリッツ社製)を、偏光板間の距離が52mmになるように配置し、測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストA(白輝度/黒輝度)を算出した。ここで、偏光板を回転させたときに、最も輝度値が低くなるときを黒表示の輝度値とし、さらに偏光板を90度回転させた場合の輝度値を白表示の輝度値とした。
次に、前述の形態において、フロント側基板またはリア側基板を取り外した形態で、偏光板のみの黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストBを算出した。
正面コントラストAにおける、偏光板の正面コントラストBの影響を排除するため、次の式で部材コントラストを算出した。
部材コントラスト=1/(1/正面コントラストA−1/正面コントラストB)
さらに、各液晶セルについて、フロント基板とリア側基板の部材コントラストの比(部材CR(フロント)/部材CR(リア))を算出した。結果を下記表に示す。
測定のために、下記の偏光板1及び2を準備した。
偏光板1は、偏光膜の両面にフィルム1(Re(550)及びRth(550)が0nmであるフィルム)を貼合して作製した偏光板;並びに偏光板2は、フィルム2(Re(550)及びRth(550)がそれぞれ、60nm及び210nmであるフィルム)を貼合して作製した偏光板である。
測定用の光源には、SHARP社製の液晶パネル「LC−32GH5」のバックライトを用いた。なお、「LC−32GH5」のバックライトは、正面輝度を1としたときの極角40度、及び方位角0度、45度、又は90度の3方向における輝度が、いずれも0.55〜0.65であった。
光源上に、偏光板1又は2のいずれかを配置し、上記の通り準備した各液晶セルのフロント側基板を、回転ステージ(SGSP−120YAW、シグマ光機製)に取り付けて光源上の偏光板と2mm間隔で平行に配置した。この時、基板上にあるTFTアレイの配線及びブラックマトリックスの格子パターンが、偏光板の偏光軸と一致するように配置した。さらにその上に、回転ステージに取り付けた偏光板(HLC2−2518、サンリッツ社製)を、偏光板間の距離が52mmになるように配置し、測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストA(白輝度/黒輝度)を算出した。ここで、偏光板を回転させたときに、最も輝度値が低くなるときを黒表示の輝度値とし、さらに偏光板を90度回転させた場合の輝度値を白表示の輝度値とした。
次に、上記の条件で、但し、フロント側基板またはリア側基板を取り外して、偏光板のみの黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストBを算出した。
正面コントラストAにおける、偏光板の正面コントラストBの影響を排除するため、次の式で部材コントラストを算出した。
部材コントラスト=1/(1/正面コントラストA−1/正面コントラストB)
ここで、偏光板1を用いて測定したときのフロント側及びリア側基板部材のコントラストを、それぞれ部材CR(フロント1)及び部材CR(リア1)とし、フロント部材散乱量を下記の式から算出した。
フロント部材散乱量=1/部材CR(フロント2)−1/部材CR(フロント1)
測定結果を下記表に示す。なお、下記表には各液晶セルのΔndも合わせて示す。
作製した各液晶表示装置について、以下の評価を行った。
(4)−1 正面コントラスト比の測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出した。
このとき、測定器とパネル間の距離は700mmに設定した。
続いて、正面コントラスト比を、基準形態での正面コントラスト比を基に、次の式で算出した。
正面コントラスト比=実施形態での正面コントラスト/基準形態での正面コントラスト
各液晶セルの基準形態は、液晶セル1を使用した液晶表示装置では比較例1の液晶表示装置とし、液晶セル2を使用した液晶表示装置では比較例7の液晶表示装置とし、液晶セル3を使用した液晶表示装置では比較例11の液晶表示装置とし、液晶セル4を使用した液晶表示装置では比較例15の液晶表示装置とし、液晶セル5を使用した液晶表示装置では比較例18の液晶表示装置とし、液晶セル6を使用した液晶表示装置では比較例21の液晶表示装置とした。正面コントラストは、比較例1が3790、比較例7が3060、比較例11が4830、比較例15が4740、比較例18が3730、比較例21が5530であった。
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、装置正面からの極角方向60度、方位角方向0度、45度、90度における黒表示および白表示の輝度値を測定し、視野角コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出することで、液晶表示装置の視野角特性を評価した。
○:視野角コントラストがいずれも50以上であり、光漏れが認識できない
△:視野角コントラストの最小値が50未満25以上であり、わずかに光漏れが認識されるが許容できる程度
×:視野角コントラスト最小値が25未満であり、大きな光漏れが認識され許容できない。
(4)−3 正面黒色味
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示の色味を観察したところ、青い色味付きが目立った。そこで、青味を表すv′の値で正面黒色味を評価した。このとき、測定器とパネル間の距離は700mmに設定した。
○:v′が0.38以上であり、正面青味は視認されない
△:v′が0.375以上0.38未満であり、わずかに正面青味は視認されるが、許容できる程度
×:v′が0.375未満であり、許容できない程度の青色味が認識される
なお、リア側位相差領域としてフィルム6(Rth=90nm)を利用した実施例10は、リア側位相差領域としてフィルム7(Rth=95nm)を利用した比較例1よりもわずかに正面CRが向上している。このことから、式(1)及び(2)を満足する液晶セルを有する液晶表示装置では、リア側位相差領域のRthは90nm以下とすることが、正面CR向上効果において臨界的意義を有することが理解できる。
液晶セルが式(1)を満足しない液晶セル3及び4では、リア側に配置した位相差フィルムのRthが式(3)を満足しても、正面CRが改善しないことが理解できる。
また、実施例2と比較例14とは、前者が式(1)及び(2)を満足する液晶セル1を有し、後者がいずれも満足しない液晶セル4を有し、それ以外は同一の構成の液晶表示装置である。実施例2と比較例14とを比較すると、前者については、正面CRの改善効果が得られているのみならず、前者のほうが正面色黒味が改善されていることが理解できる。
続いて、光源を代えた時の正面コントラストを評価した。光源には、次の3種類の液晶パネル
(i)SHARP社製の液晶パネル「LC−32GH5」、
(ii)SHARP社製の液晶パネル「LC−37GX3W」、
(iii)SHARP社製の液晶パネル「LC−32DE5」、
に使用されていたバックライトを使用した。なお、光源(i)にはプリズムシートが使用されておらず、拡散シートが2枚使用されていた。光源(ii)には拡散板と貼合されたレンズアレイシート1枚が使用されており、レンズアレイシートの反対側の平坦面にはレンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層が形成されていた。
評価には、液晶セル1と液晶セル5を使用し、液晶セル1については、実施例2と比較例1に示した液晶表示装置を、液晶セル5については、実施例11と比較例18に示した液晶表示装置について、光源を変えた時の正面コントラスト比を測定し、下記式をもとに、正面コントラスト向上率を求めた。
12 フロント側基板
14 リア側基板
16 フロント側位相差領域
18 リア側位相差領域
20 フロント側偏光子
22 リア側偏光子
24 バックライトユニット
LC 液晶セル
PL1 リア側偏光板
PL2 フロント側偏光板
Claims (14)
- フロント側偏光子、リア側偏光子、前記フロント側偏光子とリア側偏光子との間に配置されるVA型液晶セル、及び前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に1層又は2層以上の位相差層からなるリア側位相差領域を有し、
前記液晶セルが、液晶層と、該液晶層を挟持する一対のフロント側基板及びリア側基板とを有し、前記リア側基板の部材コントラスト(部材CR(リア))に対する前記フロント側基板の部材コントラスト(部材CR(フロント))の比(部材CR(フロント)/部材CR(リア))が、下記式(1):
(1) 3.0≦部材CR(フロント)/部材CR(リア)
を満足し;
前記フロント側基板及び該基板上に形成された部材全体による散乱量(以下「フロント部材散乱量」という)が下記式(2):
(2) フロント部材散乱量 ≦1/38000
但し、フロント部材散乱量は、フロント基板及び該基板上に形成された部材全体について、高位相差フィルムと偏光子とを組み合わせた偏光板2を用いて測定されたコントラスト(部材CR(フロント2))の逆数と、低位相差フィルムと偏光子とを組み合わせた偏光板1を用いて測定されたコントラスト(部材CR(フロント1))の逆数との差であって、下記式
フロント部材散乱量=1/部材CR(フロント2)−1/部材CR(フロント1)
から求められる値であり;
を満足し;並びに
前記リア側位相差領域が下記式(3):
(3) 25nm≦Rth(550)≦90nm
但し、Rth(λ)は波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)を意味する;を満足することを特徴とするVA型液晶表示装置。 - 前記リア側位相差領域が、下記式(4):
(4) |Re(550)|≦20nm
但し、Re(λ)は波長λnmにおける面内レターデーション(nm)を意味する;を満足することを特徴とする請求項1に記載のVA型液晶表示装置。 - 前記フロント側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に、1層又は2層以上の位相差層からなるフロント側位相差領域を有し、該フロント側位相差領域が、下記式(5)及び(6):
(5) 30nm≦Re(550)≦90nm、且つ
(6) 170nm≦Rth(550)≦300nm
を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のVA型液晶表示装置。 - 前記リア側位相差領域が、下記2式:
|Rth(450)|/|Rth(550)|≦1、及び
1≦|Rth(630)|/|Rth(550)|
を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。 - 前記リア側位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる又はセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記リア側位相差領域が、アクリル系ポリマーフィルムからなる又はアクリル系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記リア側位相差領域が、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーを含有するアクリル系ポリマーフィルムからなる又は当該アクリル系ポリマーフィルムを含有することを特徴とする請求項6に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記リア側位相差領域が、環状オレフィン系ポリマーフィルムからなる又は環状オレフィン系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記フロント側位相差領域が、1枚の二軸性の高分子フィルムからなる又は1枚の二軸性高分子フィルムを含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記フロント側位相差領域が、1枚の一軸性の高分子フィルムを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記1枚の二軸性の高分子フィルム又は1枚の一軸性の高分子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9又は10に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記1枚の二軸性の高分子フィルム又は1枚の一軸性の高分子フィルムが環状オレフィン系ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項9又は10に記載のVA型液晶表示装置。
- 正面コントラストが、1500以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 独立した3原色光が順次発光するバックライトユニットを含み、フィールドシーケンシャル駆動方式で駆動されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
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