CN101317125A - 液晶面板及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的液晶面板具有:液晶单元、配置在该液晶单元一侧的第1偏振片、配置在该液晶单元另一侧的第2偏振片、配置在该液晶单元与该第1偏振片之间的双轴性光学元件、及配置在该第2偏振片与该双轴性光学元件之间的负C板。第1偏振片的吸收轴方向与该第2偏振片的吸收轴方向实质上正交。双轴性光学元件,其折射率椭圆体具有nx>nz>ny的关系,且,其滞后相轴方向与该第1偏振片的吸收轴方向实质上平行。负C板,其折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系。双轴性光学元件的波长分散值(D1)与该负C板的波长分散值(D2)的关系为D1≥D2。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有液晶单元、偏振片与光学元件的液晶面板。又,本发明涉及一种使用上述液晶面板的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置,以其薄型、轻型、低耗电等特征受到关注,正广泛普及至行动电话或时钟等行动装置、计算机屏幕或笔记本型计算机等办公事务机器、视讯摄影机或液晶电视等家电产品等。其原因为,根据观看画面的角度不同显示特性有所变化、或因高温或极低温等而无法运作的缺点,正通过技术革新而不断克服。但随着用途的多元化,各个用途中所需的特性发生变化。例如,以往的液晶显示装置中,显示特性,如白/黑显示的对比度比在斜向上为10左右即认为是良好。该定义是源于报纸或杂志等白纸上印刷的黑色油墨的对比度比。然而,在固定型的电视用途中,为使多人同时看到画面,进一步要求自正面方向至斜向的对比度比均难以降低的显示器。进而,若显示器大型化,则观看画面的人即使不动,也会自不同方位观看画面的四角,故对比度比不易根据观看方位而变化也重要。在大型彩色电视用途中,若不改善这种问题,则观看画面的人会感到不适或疲劳。
以往,液晶显示装置中使用各种相位差薄膜。例如,揭示有:在垂直取向(VA)模式的液晶单元的一侧,配置折射率椭圆体具有nx>nz>ny关系的相位差薄膜与折射率椭圆体具有nx=ny>nz关系的相位差薄膜,使斜向的对比度比提高的方法(例如,参考专利文献1)。但是,以上述技术所得的液晶显示装置,在自斜向观看画面的情况下,具有根据观看方位不同对比度比变化大,或者在特定方位上对比度比显著降低的问题。因此期望解决这种问题。
专利文献1:日本专利特开2000-039610号公报
发明内容
本发明是用于解决上述问题的发明,其目的在于,提供一种自正面至斜向均维持高对比度比的液晶显示装置。进而,提供一种在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定的液晶显示装置。
本发明者等人为解决上述问题而进行专心研究,结果发现可通过如下所示的液晶面板达成上述目的,从而完成本发明。
本发明的液晶面板具有:液晶单元、配置在该液晶单元一侧的第1偏振片、配置在该液晶单元另一侧的第2偏振片、配置在该液晶单元与该第1偏振片之间的双轴性光学元件、和配置在该第2偏振片与该双轴性光学元件之间的负C板。该第1偏振片的吸收轴方向与该第2偏振片的吸收轴方向实质上正交。该双轴性光学元件,其折射率椭圆体具有nx>nz>ny的关系,且其滞后相轴方向与该第1偏振片的吸收轴方向实质上平行。该负C板,其折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系。该双轴性光学元件的波长分散值(D1)与该负C板的波长分散值(D2)的关系为D1≥D2。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)之差(D1-D2)为0~0.2。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)与上述液晶单元的波长分散值(DLC)的关系为DLC>D1≥D2或D1≥DLC>D2。
在优选的实施方式中,上述负C板配置在上述液晶单元与上述第2偏振片之间。
在优选的实施方式中,上述负C板配置在上述液晶单元与上述双轴性光学元件之间。
在优选的实施方式中,上述液晶单元具有:含有在不存在电场的状态下取向为轴向极面垂直均匀分子排列的液晶分子的液晶层。
在优选的实施方式中,上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]LC为200nm~500nm。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件的Re[590]为100nm~300nm。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)为0.90~1.10。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件的Nz系数为0.1~0.7。
在优选的实施方式中,上述双轴性光学元件含有:含降冰片烯系树脂的相位差薄膜。
在优选的实施方式中,上述负C板的Rth[590]2与上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]LC之和的绝对值(|Rth[590]2+Rth[590]LC|)为50nm以下。
在优选的实施方式中,上述负C板的Rth[590]2为150nm~550nm。
在优选的实施方式中,上述负C板的波长分散值(D2)为0.70~1.10。
在优选的实施方式中,上述负C板含有:含纤维素系树脂的相位差薄膜。
根据本发明的其它形态,提供液晶显示装置。该液晶显示装置含有上述液晶面板。在优选的实施方式中,上述液晶显示装置在方位角45°、极角0°~80°时的对比度比的平均值为160以上。在优选的实施方式中,上述液晶显示装置在极角40°、方位角0°~360°时的对比度比的平均值为120以上。在优选的实施方式中,上述液晶显示装置在极角40°、方位角0°~360°时的对比度比的最大值与最小值之差为100以下。
根据本发明的其它形态,提供电视。该电视使用上述液晶显示装置。
本发明的液晶面板,以特定的位置关系配置满足特定波长分散值的关系的2个光学元件而成。具有这种液晶面板的液晶显示装置,相比以往的液晶显示装置,自正面方向至斜向均维持高对比度比,且,在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定。
附图说明
图1是本发明的优选实施方式的液晶面板的概略剖面图。
图2是图1的液晶面板的概略立体图。
图3是表示本发明中所使用的偏振片的代表性制造工序的概念的示意图。
图4是表示本发明中所使用的相位差薄膜的代表性制造工序的概念的示意图。
图5是说明使用负C板消除液晶单元的相位差值的方法的代表性概念图。
图6是本发明的优选实施方式的液晶显示装置的概略剖面图。
图7是表示实施例及比较例的液晶显示装置的方位角45°、极角0°(正面方向)~80°时的对比度比的图表。
图8是表示实施例及比较例的液晶显示装置的极角40°、方位角0°(长边方向)~360°时的对比度比的图表。
图中,10-液晶单元,11、11′-基板,12-液晶层,21-第1偏振片,22-第2偏振片,30-双轴性光学元件,40-负C板,60、60′-保护层,70、70′-表面处理层,80-背光灯单元,81-光源,82-反射膜,83-扩散板,84-棱镜片,85-增亮薄膜,100-液晶面板,200-液晶显示装置,300-排出部,310-碘水溶液浴,320-含有硼酸及碘化钾的水溶液浴,330-含有碘化钾的水溶液浴,340-干燥机构,350-偏振片,360-卷绕部,401、403、405-排出部,414、416、419-卷绕部,404、406-收缩性薄膜,407、408-层压辊,409-加热机构。
具体实施方式
<符号及术语的定义>
(1)nx、ny及nz分别为滞后相轴方向的折射率、超前相轴方向的折射率、及厚度方向的折射率。所谓滞后相轴方向,是指在面内折射率达到最大的方向。所谓超前相轴方向,是指在面内与滞后相轴方向正交的方向。
(2)所谓Re[λ],是指在23℃下以波长λnm测定的面内的相位差值。例如,所谓Re[590],是指在23℃下以波长590nm测定的面内的相位差值。所谓“面内的相位差值”,在光学元件由单独的相位差薄膜构成的情况下,表示该薄膜面内的相位差值,在光学元件由含有相位差薄膜的层叠体构成的情况下,表示层叠体整体的面内的相位差值。Re[λ]可通过式:Re[λ]=(nx-ny)×d而求得。
(3)所谓Rth[λ],是指在23℃下以波长λnm的光测定的厚度方向的相位差值。例如,所谓Rth[590],是指在23℃下以波长590nm的光测定的厚度方向的相位差值。所谓“厚度方向的相位差值”,在光学元件由单独的相位差薄膜构成的情况下,表示该薄膜的厚度方向的相位差值,在光学元件由含有相位差薄膜的层叠体构成的情况下,表示层叠体整体的厚度方向的相位差值。Re[λ]可通过式:Re[λ]=(nx-nz)×d而求得。
(4)Nz系数为自式:Rth[λ]/Re[λ]算出的值。在未特别指明的情况下,λ=590nm。
(5)波长分散值(D1)为自式:Re[480]/Re[590]算出的值。
(6)波长分散值(D2)及(DLC)分别为自式:R40[480]/R40[590]算出的值。R40[480]及R40[590]分别为在23℃下以波长480nm及波长590nm的光自法线方向倾斜40度而测定的相位差值。
(7)下标“1”表示双轴性光学元件,“2”表示负C板,“LC”表示液晶单元。
A.液晶面板整体的概略
图1(a)及(b)分别是本发明的优选实施方式的液晶面板的概略剖面图。图2(a)是图1(a)的液晶面板的概略立体图,图2(b)是图1(b)的液晶面板的概略立体图。再者,需留意的是,为便于视图,图1及图2中所揭示的各构成构件的纵、横及厚的比率与实际不同。图1(a)及图2(a)表示负C板配置在液晶单元与第2偏振片之间的形态,图1(b)及图2(b)表示负C板配置在液晶单元与双轴性光学元件之间的形态。
图1(a)的液晶面板100及图1(b)的液晶面板101均具有:液晶单元10、配置在液晶单元10一侧的第1偏振片21、配置在液晶单元10另一侧的第2偏振片22、配置在液晶单元10与第1偏振片21之间的双轴性光学元件30、和配置在第2偏振片22与双轴性光学元件30之间的负C板40。图1(a)的液晶面板100中,负C板40配置在液晶单元10与第2偏振片22之间。图1(b)的液晶面板101中,负C板40配置在液晶单元10与双轴性光学元件30之间。第1偏振片21的吸收轴方向与第2偏振片22的吸收轴方向实质上正交。双轴性光学元件30的折射率椭圆体具有nx>nz>ny的关系。进而,双轴性光学元件30的滞后相轴方向与第1偏振片21的吸收轴方向实质上平行。负C板40的折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系。双轴性光学元件30的波长分散值(D1)与负C板40的波长分散值(D2)的关系为D1≥D2。含有这种液晶面板的液晶显示装置,相比以往的液晶显示装置,具有如下优异效果:自正面方向至斜向均维持高对比度比,且,在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定。
上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)之差(D1-D2),优选为0~0.2,更优选为0.03~0.2,特别优选为0.06~0.18,最优选为0.08~0.15。通过将D1及D2设于上述范围,可将液晶显示装置的光学补偿调适为波长依赖性极小的状态。其结果,相比以往的液晶显示装置,可获得自正面方向至斜向可进一步维持高对比度比,且,在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均为一定的液晶显示装置。
优选的是,上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)与上述液晶单元的波长分散值(DLC)的关系为DLC>D1≥D2或D1≥DLC>D2。通过将D1、D2及DLC设于上述范围,可获得显示特性更加优异的液晶显示装置。
参照图2(a),在一实施方式中,上述液晶面板中,双轴性光学元件30配置在液晶单元10与第1偏振片21之间,负C板40配置在液晶单元10与第2偏振片22之间。根据这种形态,配置在液晶单元两侧的光学构件的厚度容易变得均等,例如,即使在温度变化大的环境下也可获得难以产生翘曲(curl)的液晶面板。再者,图示例中,表现了双轴性光学元件配置在液晶单元上部的情况下的液晶面板,其也可为使之颠倒的构成。
参照图2(b),在其它实施方式中,上述液晶面板中,双轴性光学元件30配置在液晶单元10与第1偏振片21之间,负C板40配置在液晶单元10与双轴性光学元件30之间。再者,图示例中,表现了双轴性光学元件配置在液晶单元上部的情况下的液晶面板,其也可为使之颠倒的构成。
再者,本发明的液晶面板并非限于上述实施方式。例如,图1所示的各构成构件之间,可配置其它构成构件。以下,对构成本发明的液晶面板的各构件及各层进行详细说明。
B.液晶单元
参照图1(a)及(b),本发明中使用的液晶单元10,具有一对基板11、11′与夹持在基板11、11′之间的作为显示介质的液晶层12。在其中一个基板(有源矩阵基板)11′上,设置有控制液晶的电光学特性的开关元件(代表性的有TFT)、与向该有源元件提供门信号(gate signal)的扫描线及提供源信号(source signal)的信号线(均未图标)。在另一基板(滤色片基板)11上设置有滤色片。再者,滤色片也可设置在有源矩阵基板11′上。或者,例如,以如场序方式在液晶显示装置的背光灯中使用RGB3色光源的情况下,可省略上述滤色片。基板11与基板11′的间隔(单元间隙)可通过间隔片(未图示)控制。在基板11及基板11′的与液晶层12相接侧,可设置含有例如聚酰亚胺的取向膜(未图示)。或者,例如,利用通过经图案化的透明电极形成的边缘电场,控制液晶分子的初始取向的情况下,可省略上述取向膜。
上述液晶单元10,优选的是具有含有在不存在电场的状态下取向为轴向极面垂直均匀分子排列的液晶分子的液晶层。这种液晶层(最终为液晶单元),具有代表性的是,折射率椭圆体具有nz>nx=ny的关系。再者,在本说明书中,所谓nx=ny,不仅包含nx与ny完全相同的情况,也包含nx与ny实质相同的情况。
上述液晶单元10的驱动模式优选为垂直取向(VA)模式、或垂直取向型ECB(Electrically controlled birefringence)模式(也称为DAP型ECB模式)。这些为使用折射率椭圆体具有nz>nx=ny的关系的液晶层的驱动模式的代表例。
上述VA模式利用电压控制双折射(ECB,Electrically ControlledBirefringence)效果,使透明电极间不存在电场的状态下取向为轴向极面垂直均匀分子排列的液晶分子,对相对基板的法线方向上的电场响应。更具体而言,例如,如日本专利特开昭62-210423号公报或日本专利特开平4-153621号公报所揭示的方法,在正常显黑方式的情况下,在不存在电场的状态下,液晶分子在相对基板的法线方向上取向,故而若使上下偏振板正交配置,则获得黑显示。另一方面,在存在电场的状态下,通过使液晶分子以相对偏振板的吸收轴,倒向45°方位的方式进行动作,而使透过率变大,则获得白显示。又,上述VA模式的液晶单元也可为,例如,如日本专利特开平11-258605号公报所揭示,通过使用在电极上形成狭缝者或者在表面上形成突起的基材,而多区域(multi domain)化的液晶单元。这种液晶单元,例如,可列举夏普(株)制造的ASV(Advanced SuperView)模式、夏普公司制造的CPA(Continuous Pinwheel Alignment)模式、富士通(株)制造的MVA(Multi-domain Vertical Alignment)模式、三星电子(株)制造的PVA(Patterned Vertical Alignment)模式、三星电子公司制造的EVA(Enhanced Vertical Alignment)模式、三洋电机(株)制造的SURVIVAL(Super Ranged Viewing by Vertical Alignment)模式等。
上述所谓取向为轴向极面垂直均匀分子排列的液晶分子,是指作为经取向处理的基板与液晶分子相互作用的结果,液晶分子的取向向量,相对基板平面为垂直(法线方向),且一致的取向状态的液晶分子。再者,在本说明书中,在上述取向向量相对基板法线方向略微倾斜的情况下,即液晶分子具有预倾的情况下,也属于轴向极面垂直均匀分子排列。在液晶分子具有预倾的情况下,该预倾角(自基板法线的角度)优选为5°以下,更优选为3°以下。可通过将预倾角设于上述范围,而获得对比度比高的液晶显示装置。
上述液晶分子可根据目的采用任意适当的液晶分子。优选的是,上述液晶分子为介电常数各向异性为负的向列型液晶。介电常数各向异性为负的向列型液晶,例如,可列举共立出版(株)出版“彩色液晶显示器”第196页图6.2.10中所揭示的向列型液晶。上述向列型液晶的在23℃下以波长589nm的光测定的双折射率优选为0.05~0.15。再者,上述双折射率可通过如下方式求得:使液晶分子一致均匀地取向,测定异常光折射率(ne)与寻常光折射率(no),自其差(ne-no)求出。
上述液晶单元的单元间隙(基板间隔)可根据目的采用任意适当的单元间隙。单元间隙优选为1.0μm~7.0μm。通过将液晶单元的单元间隙设于上述范围内,可获得响应时间短的液晶显示装置。
上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]LC优选为-200nm~-500nm,更优选为-210nm~-450nm,特别优选为-220nm~-400nm。上述Rth[590]LC可通过液晶分子的双折射率与单元间隙进行适当调整。
上述液晶单元的波长分散值(DLC)可根据目的设定适当值。优选的是,液晶单元的波长分散值(DLC)与负C板的波长分散值(D2)的关系为DLC>D2。进而,上述波长分散值(DLC)优选的是超过1且为1.3以下,更优选为超过1且为1.2以下,特别优选的是超过1且为1.1以下。可通过将DLC设于上述范围中,可获得显示特性更优异的液晶显示装置。
作为上述液晶单元的波长分散值(DLC)的调整方法,可采用任意适当的方法。例如,如共立出版(株)出版“彩色液晶显示器”第195页图6.2.9中所揭示,通常氟系的液晶分子相比氰系的液晶分子,折射率的波长依赖性小。上述液晶单元的DLC值可通过液晶分子的取代基的种类或2种以上波长依赖性不同的液晶分子的混合比率,设定适当值。
上述液晶单元可直接使用装载于市售的液晶显示装置上的液晶单元。作为采用VA模式的市售的液晶显示装置,例如,可列举夏普(株)制造的37V型液晶电视商品名“AQUOS LC-37AD5”、SUMSUNG公司制造的32V型宽带液晶电视商品名“LN32R51B”、NANAO(株)制造的液晶电视商品名“FORIS SC26XD1”、AU Optronics公司制造的液晶电视商品名“T460HW01”等。
C.偏振片
在本说明书中,所谓偏振片,是指可自自然光或偏振光转换为任意偏振光的元件。本发明中所使用的偏振片,可采用任意适当的偏振片。优选的是,上述偏振片为将自然光或偏振光转换为直线偏振光的偏振片。作为这种偏振片,通常在将入射光分为正交的两个偏振光成分时,具有使其中一个偏振光成分通过的功能,且,具有自使其中另一个偏振光成分吸收、反射、散射的功能中选择的至少1种以上的功能。在本发明的液晶面板中,第1偏振片及第2偏振片可分别相同,也可分别不同。
参照图1(a)及(b),第1偏振片21配置在液晶单元10的一侧,第2偏振片22配置在液晶单元10的另一侧。第1偏振片21的吸收轴方向与第2偏振片22的吸收轴方向实质上正交。再者,本说明书中,所谓“实质上正交”,包含2个方向所成的角度(此处,上述第1偏振片21的吸收轴方向与上述第2偏振片22的吸收轴方向所成的角度)为90°±2.0°的情况下,优选为90°±1.0°,更优选为90°±0.5°。
上述偏振片的厚度可根据目的选择适当的偏振片。上述偏振片的厚度优选为5μm~50μm,更优选为10μm~30μm。
在一实施方式中,优选的是,上述偏振片在其一侧或两侧具有保护层。这种元件也称为偏振板。形成上述保护层的材料可采用任意适当的材料。上述保护层优选实质上具有光学各向同性。作为上述保护层,例如可使用厚10μm~100μm的含有纤维素系树脂或降冰片烯系树脂的高分子薄膜。其原因为,这些树脂的透明性、机械强度、耐药品性、低双折射性优异。
本发明中所使用的偏振片可直接使用市售的偏振板。作为市售的偏振板,例如,可列举日东电工(株)制造的NPF系列(商品名“SIG1423DU”等)。这种偏振板在偏振片的两侧具有保护层,该保护层实质上具有光学各向同性。进而,具有光学特性、光学均匀性、耐久性等优异的特征。
C-1.偏振片的光学特性
上述偏振片的在23℃下以波长550nm的光测定的透过率(也称单体透过率)优选为40%以上,更优选为42%以上。再者,单体透过率的理论上的上限为50%,可实现的上限为46%。
上述偏振片的在23℃下以波长550nm的光测定的偏光度优选为99.8%以上,更优选为99.9%以上。再者,偏光度的理论上的上限为100%。通过将偏光度设于上述范围,可获得正面方向的对比度比高的液晶显示装置。
本发明中使用的偏振片的根据美国国家标准局(NBS)的色相:a值(单体a值)优选为-2.0以上,更优选为-1.8以上。再者,上述a值的理想值为0。又,上述偏振片的根据美国国家标准局(NBS)的色相:b值(单体b值)优选为4.2以下,更优选为4.0以下。再者,上述b值的理想值为0。通过将偏振片的a值及b值设为接近于0的数值,可获得显示图像色彩鲜艳的液晶显示装置。
上述单体透过率、偏光度及色相,可使用分光光度计[村上色彩技术研究所(株)制造产品名“DOT-3”]进行测定。作为上述偏光度的具体测定方法,可测定上述偏振片的平行透过率(H0)及正交透过率(H90),通过式:偏光度(%)={(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100而求出。上述平行透过率(H0)为将两张相同的偏振片以相互的吸收轴成为平行的方式加以重叠而制作的平行型层叠偏振片的透过率的值。又,上述正交透过率(H90)为将两张相同的偏振片以相互的吸收轴成为正交的方式加以重叠而制作的正交型层叠偏振片的透过率的值。再者,这些透过率为通过JIS Z8701-1982的2度视野(C光源)进行能见度修正的Y值。
C-2.偏振片的配置方法
参照图1(a)及(b),作为配置第1偏振片21及第2偏振片22的方法,可根据目的采用任意适当的方法。上述第1偏振片21优选的是,在与液晶单元10对向的侧设置胶粘层(未图示),且贴合在双轴性光学元件30的表面。上述第2偏振片22优选的是,在与液晶单元10对向的侧设置胶粘层(未图示),且贴合在负C板40或液晶单元10的表面。在液晶单元10与第2偏振片22之间配置有任意光学元件的情况下,上述第2偏振片22贴合在上述任意光学元件的表面。
在本说明书中,所谓“胶粘层”是指接合相邻光学构件的面与面,实际使用中以充分的粘接力与粘接时间使其一体化的层。上述胶粘层,例如,可列举胶粘剂层、粘合剂层及/或增粘涂层。
上述胶粘层可为,在被粘接体的表面形成增粘涂层,在其上形成胶粘剂层或粘合剂层的多层结构,也可为无法以肉眼确认的薄层(也称为发线(hair-line))。通过这样贴合偏振片,在装至液晶显示装置中时,可防止这种偏振片的吸收轴方向偏离规定位置,或者防止偏振片与相邻的各光学元件擦伤。进而,因可减少在偏振片与相邻的各光学元件的层间界面上产生的反射或折射的不良影响,故而可获得可显示清晰图像的液晶显示装置。
上述胶粘层的厚度可根据目的选择适当的值。上述胶粘层的厚度优选为0.01μm~50μm。通过将胶粘层的厚度设于上述范围,可避免在接合的偏振片上产生浮动或剥离,实际使用时可获得充分的粘接力与粘接时间。
形成上述胶粘层的材料可根据被粘接体的种类或目的选择适当的材料。形成上述胶粘层的材料,优选的是,以聚乙烯醇系树脂为主成分的水溶性胶粘剂。其原因为,与偏振片的粘接性优异,且作业性、生产性、经济性优异。上述以聚乙烯醇系树脂为主成分的水溶性胶粘剂,也可直接使用市售的胶粘剂。或者,也可在市售的胶粘剂中混合溶剂或添加剂进行使用。作为市售的以聚乙烯醇系树脂为主成分的水溶性胶粘剂,例如可列举日本合成化学工业(株)制造的Gohsenol系列(商品名“NH-18S、GH-18S、T-330等”)、日本合成化学工业(株)制造的Gohsefimer系列(商品名“Z-100、Z-200、Z-210等”)等。
上述胶粘剂层也可为使在上述水溶性胶粘剂中进而添加交联剂而获得的组成物进行交联的胶粘剂层。上述交联剂可根据目的采用适当的交联剂。作为上述交联剂,例如,可列举胺化合物、醛化合物、羟甲基化合物、环氧化合物、异氰酸酯化合物、及多价金属盐等。上述交联剂也可直接使用市售的交联剂。作为市售的交联剂,可列举三菱气体化学(株)制造的胺化合物商品名“m-xylenediamine”、日本合成化学工业(株)制造的醛化合物商品名“glyoxal”、大日本油墨(株)制造的羟甲基化合物商品名“Watersol”等。
C-3.偏振片中使用的光学薄膜
作为上述偏振片中使用的光学薄膜,可使用任意适当的偏振光薄膜。上述偏振片优选的是以含有二色性物质的聚乙烯醇系树脂为主成分的拉伸薄膜。二色性物质可采用任意适当的二色性物质。作为二色性物质的代表例,可列举碘及二色性染料。再者,在本说明书中,所谓“二色性”,是指在光学轴方向及与其正交的方向的两个方向上,光的吸收不同的光学各向异性。又,所谓“拉伸薄膜”,是指在适当的温度下对未拉伸的薄膜施加张力,沿牵引方向提高分子取向的高分子薄膜。
上述偏振片的厚度可根据目的选择适当值。上述偏振片的厚度,优选为5μm~50μm,更优选为10μm~30μm。
上述聚乙烯醇系树脂可通过对聚合乙烯酯系单体而获得的乙烯酯系聚合物进行皂化而获得。作为上述乙烯酯系单体,例如,可列举:甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯等。
上述聚乙烯醇系树脂的皂化度优选为95.0摩尔%~99.9摩尔%。上述皂化度可依据JIS K 6726-1994求得。通过使用皂化度为上述范围的聚乙烯醇系树脂,可获得耐久性优异的偏振片。
上述聚乙烯醇系树脂的平均聚合度可根据目的选择适宜、适当值。上述平均聚合度优选为1200~3600。再者,平均聚合度可依据JIS K6726-1994求得。
作为获得上述以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜的方法,可采用任意适当的成形加工法。作为上述成形加工法,例如,可列举日本专利特开2000-315144号公报[实施例1]中所揭示的方法。
上述以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜,优选的是含有多元醇作为增塑剂。以进一步提高偏振片的染色性或拉伸性为目的使用上述多元醇。作为上述多元醇,例如,可列举:乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羟甲基丙烷等。这些可单独使用也可将2种以上组合使用。上述多元醇的含量(重量比)优选的是,相对总固体成分100的聚乙烯醇系树脂,超过0且为30以下。
上述以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜可进而含有表面活性剂。使用表面活性剂的目的在于进一步提高偏振片的染色性或拉伸性。上述表面活性剂优选为非离子表面活性剂。作为上述非离子表面活性剂,例如,可列举:月桂酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、月桂酸单异丙醇酰胺、油酸单异丙醇酰胺等。上述表面活性剂的含量(重量比)优选的是,相对于100的聚乙烯醇系树脂,超过0且为5以下。
作为上述二色性染料,例如,可列举:红BR、红LR、红R、桃红LB、玉红BL、枣红GS、天蓝LG、柠檬黄、蓝BR、蓝2R、藏青RY、绿LG、紫LB、紫B、黑H、黑B、黑GSP、黄3G、黄R、橙LR、橙3R、猩红GL、猩红KGL、刚果红、亮紫BK、斯普拉蓝(Supra blue)G、斯普拉蓝GL、斯普拉橙GL、直接天蓝(Direct sky blue)、直接坚牢橙S(DirectFast Orange S)、坚牢黑(Fast black)等。
本发明中使用的以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜也可直接使用市售的薄膜。作为市售的以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜,例如,可列举Kuraray(株)制造商品名“库里阿(Kuraray)维尼纶薄膜”、Tohcello(株)制造商品名“特赛路(Tohcello)维尼纶薄膜”、日本合成化学工业(株)制造商品名“日合维尼纶薄膜”等。
参照图3对偏振片的制造方法的一例进行说明。图3是表示本发明中所使用的偏振片的代表性制造工序的概念的示意图。例如,以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜301自排出部300排出,浸渍于碘水溶液浴310中,一面以速比不同的辊311及312在薄膜长度方向上赋予张力,一面供给至膨润及染色工序。继而,浸渍于含有硼酸与碘化钾的水溶液浴320中,一面以速比不同的辊321及322在薄膜的长度方向上赋予张力,一面供给至交联处理。经交联处理的薄膜通过辊331及332,浸渍于含有碘化钾的水溶液浴330中,供给至水洗处理。经水洗处理的薄膜以干燥机构340进行干燥,通过将含水率调节为例如10%~30%,以卷绕部360将其卷绕。偏振片350可通过经由这些工序,将上述以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子薄膜拉伸至原长的5倍~7倍而获得。
D.双轴性光学元件
本发明中所使用的双轴性光学元件,其折射率椭圆体具有nx>nz>ny的关系。以Re[590]及Rth[590]表示该关系的情况下,上述双轴性光学元件满足下述式(1)。
10nm≤Rth[590]<Re[590]... (1)
在本发明中,上述双轴性光学元件是用于降低液晶显示装置的斜向的漏光,提高对比度比。通常,将2块偏振片以相互的吸收轴方向正交的方式配置在液晶单元两侧的液晶显示装置自斜向产生漏光。具体而言,在液晶面板的长边方向为0°的情况下,具有斜向的45°方位及135°方位上漏光量最大的倾向。本发明的液晶显示装置,通过使用具有特定折射率椭圆体关系的双轴性光学元件,可减少该漏光量,其结果可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
参照图2(a)及(b),将双轴性光学元件30配置在液晶单元10与第1偏振片21之间。上述双轴性光学元件30的滞后相轴方向与第1偏振片21的吸收轴方向实质上平行。这样,在特定的位置关系下使用双轴性光学元件的情况下,通过与波长分散值的关系(D1≥D2)的相乘效果,可获得自正面方向至斜向均维持高对比度比,且自斜向观看画面的情况下,自360°任一方向观看,对比度比均一定的液晶显示装置。进而,第1偏振片与双轴性光学元件的长尺寸薄膜的连续粘贴成为可能,因此,可大幅提高液晶面板的生产性。再者,在本说明书中,所谓“实质上平行”,包含2个方向所成的角度(此处为双轴性光学元件30的滞后相轴方向与第1偏振片21的吸收轴方向所成的角度)为0°±2.0°的情况,优选为0°±1.0°,更优选为0°±0.5°。双轴性光学元件的滞后相轴方向与第1偏振片的吸收轴方向的角度偏差越小,则可获得正面及斜向的对比度比越高的液晶显示装置。
D-1.双轴性光学元件的光学特性
上述双轴性光学元件的Re[590]可在满足上述式(1)的范围内选择适当值。上述双轴性光学元件的Re[590]为10nm以上,优选为100nm~300nm,更优选为120nm~280nm,特别优选为180nm~280nm,最优选为250nm~280nm。通过将Re[590]设于上述范围内,可获得斜向的对比度比更高的液晶显示装置。
上述双轴性光学元件的Re[480]可选择适当值。上述双轴性光学元件的Re[480]为10nm以上,优选为90nm~330nm,更优选为110nm~320nm,特别优选为170nm~310nm,最优选为245nm~305nm。通过将Re[480]设于上述范围内,可获得斜向的对比度比更高的液晶显示装置。
上述双轴性光学元件的Re[480]与Re[590]之差(Re[480]-Re[590])优选为-30nm~30nm,更优选为-20nm~20nm,特别优选为-10nm~10nm,最优选为-5nm~5nm。通过将上述双轴性光学元件的Re[480]与Re[590]之差设于上述范围,可获得斜向的对比度比更高的液晶显示装置。
上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)等于或大于下述的负C板的波长分散值(D2)。上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)优选为0.90~1.10,更优选为0.92~1.08,特别优选为0.95~1.05,最优选为0.98~1.02。通过在特定的位置关系下使用具有上述范围的波长分散值(D1)的双轴性光学元件,可获得斜向的对比度比高,且在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定的液晶显示装置。
作为上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)的调整方法,可采用任意适当的方法。例如,如日本专利特开平5-027119号公报图2中所揭示,上述波长分散值,可通过在形成双轴性光学元件的材料中选择适当的材料而设定为任意值。又,上述波长分散值也可通过对形成双轴性光学元件的材料的分子设计,而进行调整。具体而言,例如,如WO00/26705号公报中所揭示,上述波长分散值可通过在使两种单体共聚的树脂中,使用的单体的种类或共聚比,而设定为任意值。或者,也可如帝人化成工业(株)产品说明(Catalog)“PURE-ACE”(2005年)第8页中所揭示,自具有不同波长分散值的市售相位差薄膜中,选择适当的薄膜加以利用。
上述双轴性光学元件的Rth[590]可在满足上述式(1)的范围内选择适当值。上述双轴性光学元件的Rth[590]小于Re[590],优选为10nm~210nm,更优选为20nm~180nm,特别优选为50nm~180nm,最优选为80nm~180nm。通过将上述双轴性光学元件的Rth[590]设于上述范围,可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
上述双轴性光学元件的Re[590]与Rth[590]之差(Re[590]-Rth[590])优选为30nm~270nm,更优选为50nm~220nm,特别优选为120nm~190nm,最优选为150nm~190nm。通过将上述双轴性光学元件的Re[590]与Rth[590]之差设于上述范围内,可获得斜向的对比度比更高的液晶显示装置。
Re[480]、Re[590]、R40[480]、R40[590]及Rth[590],可使用王子计测机器(株)制造产品名“KOBRA21-ADH”进行测定。可使用在23℃下波长590nm的面内的相位差值(Re)、将滞后相轴作为倾斜轴使其倾斜40度所测定的相位差值(R40)、光学元件的厚度(d)以及光学元件的平均折射率(n0),自下式(i)~(iii)通过计算机数值计算,求得nx、ny及nz,继而通过式(iv)计算Rth。此处,及ny′分别以下式(v)及(vi)表示。
Re=(nx-ny)×d ...(i)
(nx+ny+nz)/3=n0 ...(iii)
Rth=(nx-nz)×d ...(iv)
双轴性光学元件的Nz系数超过0且小于1。即,折射率椭圆体满足nx>nz>ny的范围。上述Nz系数优选为0.1~0.7,更优选为0.1~0.6,特别优选为0.3~0.6,最优选为0.4~0.6。通过将Nz系数设于上述范围,可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
D-2.双轴性光学元件的配置手段
参照图1(a)及(b),作为配置双轴性光学元件30的方法,可根据目的采用任意适当的方法。在采用图1(a)的构成的情况下,优选的是,在双轴性光学元件30与第1偏振片21之间,及双轴性光学元件30与液晶单元10之间,设置胶粘层(未图标),使各个光学构件彼此贴合。在采用图1(b)的构成的情况下,优选的是,在双轴性光学元件30与第1偏振片21之间,及双轴性光学元件30与负C板40之间,设置胶粘层(未图标),使各个光学构件彼此贴合。这样,通过以胶粘层填满各光学构件的间隙,在装至液晶显示装置中时,可防止各光学构件的光学轴的关系偏移,或者防止各光学构件彼此擦伤。进而,可减少各光学构件的层间界面上产生的反射或折射的不良影响,故而可获得可显示清晰图像的液晶显示装置。
上述胶粘层的厚度,可根据目的选择适当值。上述胶粘层的厚度,通常为0.1μm~50μm。通过将胶粘层的厚度设于上述范围,可避免在所接合光学元件或偏振片上产生浮动或剥离,实际使用中可获得充分的粘接力与粘接时间。
上述胶粘层可采用任意的胶粘剂层、粘合剂层及/或增粘涂层。优选的是,上述胶粘层为粘合剂层。其原因为,应力松弛性优异,在液晶单元产生翘曲,或者收缩或膨胀时,可防止应变传至光学元件。上述胶粘层也可直接使用市售的光学用双面胶带。作为市售的光学用双面胶带,例如,可列举总研化学(株)制造商品名“SK-2057”。
D-3.双轴性光学元件的构成
本发明中使用的双轴性光学元件的构成(层叠结构),若满足上述D-1项中所揭示的光学特性,则无特别的限制。具体而言,双轴性光学元件可为单独的相位差薄膜,也可为含有2片以上相位差薄膜的层叠体。优选的是,上述双轴性光学元件由单独的相位差薄膜构成。其原因为,可使液晶显示装置变薄、变轻。在上述双轴性光学元件为层叠体的情况下,也可含有胶粘层。在层叠体含有2片以上相位差薄膜的情况下,这些相位差薄膜可相同也可不同。再者,对于相位差薄膜的详情在D-4项叙述。
上述双轴性光学元件中使用的相位差薄膜的Re[590]及Rth[590],可根据所使用的相位差薄膜的片数进行适当选择。例如,在双轴性光学元件由单独的相位差薄膜构成的情况下,优选的是,相位差薄膜的Re[590]及Rth[590]分别与双轴性光学元件的Re[590]及Rth[590]相等。因此,例如,优选的是在将双轴性光学元件层叠在偏振片上时所使用的胶粘层的相位差值尽量小。又,例如,在双轴性光学元件为含有2片以上相位差薄膜的层叠体的情况下,优选的是,以各个相位差薄膜的Re[590]及Rth[590]的总和分别与双轴性光学元件的Re[590]及Rth[590]相等的方式进行设计。
具体而言,Re[590]为260nm,Rth[590]为130nm的双轴性光学元件,可将2片Re[590]为130nm、Rth[590]为65nm的相位差薄膜,以各自的滞后相轴方向相互平行的方式层叠而获得。再者,出于简单,仅对相位差薄膜为2片以下的情况进行例示,但含有3片以上相位差薄膜的层叠体也适用于本发明。
上述双轴性光学元件的整体厚度根据其构成而不同,优选为20μm~200μm,更优选为30μm~180μm。
D-4.双轴性光学元件中使用的相位差薄膜
作为双轴性光学元件中使用的相位差薄膜,可根据下述负C板的波长分散值(D2),而采用任意适当的薄膜。上述相位差薄膜优选的是,透明性、机械强度、热稳定性、水分阻挡性等优异,且难以产生应变导致的光学不均。
上述相位差薄膜的厚度可根据层叠的片数而变化。具有代表性的是,将所得的双轴性光学元件的整体厚度优选地设定为20μm~200μm。例如,在双轴性光学元件由单独的相位差薄膜构成的情况下,该相位差薄膜的厚度优选为20μm~200μm(即,等同于双轴性光学元件的整体厚度)。又例如,在双轴性光学元件为2片相位差薄膜的层叠体的情况下,只要各个相位差薄膜的厚度的总和成为双轴性光学元件的优选的整体厚度,则各个相位差薄膜可采用任意适当的厚度。因此,各个相位差薄膜的厚度可相同也可不同。在层叠2片相位差薄膜的情况下的一实施方式中,其中一片相位差薄膜的厚度优选为10μm~100μm。
上述相位差薄膜的在23℃下以波长590nm的光测定的透过率,通常为80%以上,优选为90%以上。再者,优选的是,双轴性光学元件也具有相同的光透过率。上述透过率的理论上限为100%,可实现的上限为96%。
上述相位差薄膜的光弹性模量的绝对值(C[550](m2/N))优选为1×10-12~60×10-12,更优选为1×10-12~10×10-12,特别优选为1×10-12~8×10-12,最优选为1×10-12~6×10-12。通过使用光弹性模量的绝对值为上述范围的相位差薄膜,可获得显示均匀性优异的液晶显示装置。
上述相位差薄膜的滞后相轴的角度(也称为取向角)的偏差优选使用在薄膜宽度方向上等间隔设置的5个测定点的取向角的偏差范围为±2°以下的相位差薄膜。更优选的是±1°以下。再者,上述取向角的偏差,理想的是0。通过将取向角的偏差设于上述范围,可获得显示均匀性优异,可显示清晰图像的液晶显示装置。上述取向角可通过下述的拉伸机构、拉伸方法、拉伸温度及拉伸倍率进行适当调整。
优选的是,本发明中使用的双轴性光学元件包含含有显示正的固有双折射的热塑性树脂的相位差薄膜。上述相位差薄膜优选的是含有显示正的固有双折射的热塑性树脂的高分子薄膜的拉伸薄膜。在本说明书中,所谓“显示正的固有双折射的热塑性树脂”,是指在一个方向拉伸含有该树脂的高分子薄膜的情况下,薄膜面内的折射率变大的方向(滞后相轴方向)与拉伸方向实质上平行的热塑性树脂。若使用含有这种显示正的固有双折射的热塑性树脂的高分子薄膜,则例如可通过利用下述的收缩性薄膜的拉伸方法,而有效制造具有上述D-1项中的光学特性的相位差薄膜。
作为上述显示正的固有双折射的热塑性树脂,可列举:聚烯烃系树脂、环烯烃系树脂、聚氯乙烯系树脂、纤维素系树脂、聚偏氯乙烯系树脂等通用塑料,聚酰胺系树脂、聚缩醛系树脂、聚碳酸酯系树脂、改性聚苯醚系树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂等通用工程塑料,聚苯硫醚系树脂、聚砜系树脂、聚醚砜系树脂、聚醚醚酮系树脂、聚芳酯系树脂、液晶性树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚四氟乙烯系树脂等超工程塑料等。上述热塑性树脂可单独使用或将2种以上组合使用。又,上述热塑性树脂也可在进行任意适当的聚合物改性后使用。作为上述聚合物改性的例子,可列举共聚合、交联、分子末端、立规性等改性。
更优选的是,本发明中使用的双轴性光学元件包含含有降冰片烯系树脂的相位差薄膜。含有降冰片烯系树脂的相位差薄膜,因光弹性模量的绝对值小,故而可获得显示均匀性优异的液晶显示装置。特别优选的是,上述双轴性光学元件由单独的含有降冰片烯系树脂的相位差薄膜构成。
以往,用含有降冰片烯系树脂的拉伸薄膜,无法获得具有nx>nz>ny的关系的相位差薄膜。其原因为,含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜,相比其它树脂,难以通过拉伸而产生相位差值,或者因薄膜自身较脆而难以拉伸。并且,为使薄膜的厚度方向的折射率(nz)大于面内一方的折射率(ny),而不得不对薄膜施加较大应力,从而更难制造该相位差薄膜。根据本发明,可通过使用特定的收缩性薄膜的制造方法,用含有降冰片烯系树脂的拉伸薄膜,实际获得具有nx>nz>ny关系的相位差薄膜。
在本说明书中,所谓降冰片烯系树脂,是指一部分或全部起始原料(单体)使用具有降冰片烯环的降冰片烯系单体而获得的(共)聚合物。再者,在本说明书中,所谓“(共)聚合物”是表示均聚物或共聚物。
上述降冰片烯系树脂可使用具有降冰片烯环(降冰片烷环上具有双键的物质)的降冰片烯系单体作为起始原料。上述降冰片烯系树脂可在(共)聚合物的状态下在构成单元上具有降冰片烷环,也可不具有降冰片烷环。在(共)聚合物的状态下,在构成单元上具有降冰片烷环的降冰片烯系树脂,例如,可列举:四环[4.4.12,5.17,10.0]癸-3-烯、8-甲基四环[4.4.12,5.17,10.0]癸-3-烯、8-甲氧基羰基四环[4.4.12,5.17,10.0]癸-3-烯等。在(共)聚合物的状态下,在构成单元上不具有降冰片烷环的降冰片烯系树脂,是例如使用通过裂解而成为5员环的单体而获得的(共)聚合物。作为上述通过裂解而成为5员环的单体,例如,可列举:降冰片烯、二环戊二烯、5-苯基降冰片烯等或这些的衍生物等。在上述降冰片烯系树脂为共聚物的情况下,其分子的排列状态无特别的限制,可为无规共聚物,也可为嵌段共聚物,也可为接枝共聚物。
作为上述降冰片烯系树脂可直接使用市售的产品。或者,可使用对市售的降冰片烯系树脂实施有任意适当的聚合物改性的树脂。作为市售的降冰片烯系树脂,例如,可列举:JSR(株)制造的Arton系列(商品名:ARTON FLZR50、ARTON FLZR70、ARTON FLZL100、ARTON F5023、ARTON FX4726、ARTON FX4727、ARTON D4531、ARTON D4532等)、日本Zeon(株)制造的ZEONOR系列(商品名:ZEONOR 750R、ZEONOR1020R、ZEONO R1600等)、三井化学(株)制造的APL系列(APL8008T、APL6509T、APL6011T、APL6013T、APL6015T、APL5014T等),TICONA公司制造的COC树脂(商品名:TOPAS)等。
作为上述降冰片烯系树脂,例如,可列举:(A)将降冰片烯系单体的开环(共)聚合物氢化的树脂、(B)使降冰片烯系单体加成(共)聚合的树脂等。上述降冰片烯系单体的开环共聚物包含:将1种以上的降冰片烯系单体与α-烯烃类、环烯类及/或非共轭二烯类的开环共聚物氢化的树脂。上述使降冰片烯系单体加成共聚的树脂包含:使1种以上的降冰片烯系单体与α-烯烃类、环烯类及/或非共轭二烯类进行加成型共聚的树脂。上述降冰片烯系树脂优选的是(A)将降冰片烯系单体的开环(共)聚合物氢化的树脂。其原因为,可获得成形加工性优异、低拉伸倍率,具有大相位差值的相位差薄膜。
将上述降冰片烯系单体的开环(共)聚合物氢化的树脂,可通过使降冰片烯系单体等产生复分解反应,获得开环(共)聚合物,进而将该开环(共)聚合物氢化而获得。具体而言,例如,可列举:NTS(株)出版的“光聚合物材料的开发·应用技术”第103~111页(2003年版)中揭示的方法、日本专利特开平11-116780号公报的段落[0059]~[0060]中揭示的方法、日本专利特开2001-350017号公报的段落[0035]~[0037]中揭示的方法、日本专利特开2005-008698号公报的段落[0053]中揭示的方法等。上述使降冰片烯系单体加成(共)聚合的树脂,例如,可通过日本专利特开昭61-292601号公报的实施例1中所揭示的方法获得。
上述降冰片烯系树脂的重量平均分子量(Mw),其以使用四氢呋喃溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)法测定的值,优选为20,000~500,000,更优选为30,000~200,000。上述重量平均分子量为通过实施例中揭示的方法进行测定的值。若重量平均分子量为上述范围,则可获得机械强度优异,且溶解性、成形性、流延操作性良好的树脂。
上述降冰片烯系树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为110℃~185℃,更优选为120℃~170℃,特别优选为125℃~150℃。若Tg为110℃以上,则容易获得热稳定性良好的薄膜,若为185℃以下,则容易通过拉伸控制面内及厚度方向的相位差值。再者,玻璃化转变温度(Tg)可依据JIS K 7121的DSC法求得。
作为获得含有上述降冰片烯系树脂的高分子薄膜的方法,可采用任意适当的成形加工法。作为成形加工法,例如可列举:压缩成形法、传递模塑法、注射成形法、挤压成形法、吹塑成形法、粉末成形法、FRP成形法、溶剂浇铸法等。较好的是上述成形加工法为溶剂浇铸法。其原因在于可获得平滑性、光学均匀性优良的高分子薄膜。
上述溶剂浇铸法,具体而言是如下方法:将含有成为主成分的树脂、添加剂等的树脂组合物溶解在溶剂中,获得浓稠溶液(涂料),使该溶液消泡后,在环形不锈钢带或旋转筒的表面,均匀流延为薄层状,使溶剂蒸发成形为薄膜。在薄膜形成时采用的条件,可根据目的选择适当条件。
上述含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜,可进而含有任意适当的添加剂。作为上述添加剂,例如可列举:增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、着色剂、防静电剂、相溶剂、交联剂、及增粘剂等。上述添加剂的含量(重量比)优选的是,相对于100的上述降冰片烯系树脂,超过0且为10以下。
含有上述降冰片烯系树脂的高分子薄膜,可为自含有降冰片烯系树脂与其它树脂的树脂组成物获得的薄膜。上述其它树脂可选择任意适当的树脂。作为上述其它树脂,优选为苯乙烯系树脂。上述苯乙烯系树脂可用于调整相位差薄膜的波长分散值或光弹性模量。上述其它树脂的含量(重量比)优选的是,相对于100的上述降冰片烯系树脂,超过0且为30以下。
含有上述降冰片烯系树脂的高分子薄膜可直接使用市售的薄膜。或者,可使用对市售的薄膜实施有拉伸处理及/或收缩处理等二次加工的薄膜。作为市售的含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜,例如,可列举:JSR(株)制造的Arton系列(商品名:ARTON F、ARTON FX、ARTON D)或Optes(株)制造的Zeonor系列(商品名:ZEONOR ZF14、ZEONOR ZF16)等。
上述相位差薄膜,例如,可通过如下方法获得:在含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜的两面贴合收缩性薄膜,使用辊拉伸机以纵向单轴拉伸法进行加热拉伸。该收缩性薄膜是用于在加热拉伸时赋予与拉伸方向正交的方向以收缩力,提高厚度方向的折射率(nz)。作为在上述高分子薄膜的两面贴合上述收缩性薄膜的方法,可根据目的采用适当方法。考虑到生产性、作业性及经济性优异的方面,优选的是,在上述高分子薄膜与上述收缩性薄膜之间,设置含有丙烯酸系粘合剂的粘合剂层而进行粘接的方法。
参照图4对上述相位差薄膜的制造方法的一例进行说明。图4是表示本发明中使用的相位差薄膜的代表性制造工序的概念的示意图。例如,含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜402自第1排出部401排出,通过层压辊407、408,在该高分子薄膜402的两面,贴合自第2排出部403排出的具有粘合剂层的收缩性薄膜404、及自第3排出部405排出的具有粘合剂层的收缩性薄膜406。在两面贴合有收缩性薄膜的高分子薄膜,通过加热机构409保持为固定温度,并一边用不同速比的辊410、411、412及413赋予薄膜长度方向的张力(同时通过收缩性薄膜赋予厚度方向的张力),一边供给至拉伸处理。经拉伸处理的薄膜418,经由第1卷绕部414及第2卷绕部415,将收缩性薄膜404、406与粘合剂层一同剥离,以第3卷绕部419卷绕。
上述收缩性薄膜优选为双轴拉伸薄膜及单轴拉伸薄膜等拉伸薄膜。上述收缩性薄膜,例如可通过如下方法获得:利用双轴同时拉伸机等,使通过挤出法成形为薄层状的未拉伸薄膜的纵及/或横方向拉伸至规定倍率。再者,成形及拉伸条件可根据使用的树脂的组成或种类或目的,进行适当选择。
作为上述收缩性薄膜所使用的材料,例如,可列举:聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等。优选的是,上述收缩性薄膜为含有聚丙烯的双轴拉伸薄膜。这种收缩性薄膜,其收缩均匀性及耐热性优异,故而可获得目标相位差值,并且可获得光学均匀性优异的相位差薄膜。
在一实施方式中,优选的是,上述收缩性薄膜在140℃下的薄膜长度方向的收缩率:S140[MD]为4.5%~7.7%,且在140℃下的薄膜宽度方向的收缩率:S140[TD]为8.1%~15.4%。更优选的是,上述收缩性薄膜,其S140[MD]为5.1%~7.7%,且S140[TD]为10.2%~15.4%。
在其它实施方式中,优选的是,上述收缩性薄膜在160℃下的薄膜长度方向的收缩率:S160[MD]为14.4%~23.5%,且在140℃下的薄膜宽度方向的收缩率:S160[TD]为28.5%~54.6%。更优选的是,上述收缩性薄膜,其S160[MD]为15.7%~23.5%,且S160[TD]为36.4%~54.6%。通过将收缩性薄膜在各温度下的收缩率设于上述范围,可获得具有目标相位差值,且均匀性优异的相位差薄膜。
在一实施方式中,上述收缩性薄膜在140℃下的宽度方向的收缩率与长度方向的收缩率之差:ΔS140=S140[TD]-S140[MD],优选为1.5%~7.7%,更优选为5.1%~7.7%。在其它实施方式中,上述收缩性薄膜在160℃下的宽度方向的收缩率与长度方向的收缩率之差:ΔS160=S160[TD]-S160[MD],优选为14.1%~31.1%,更优选为20.7%~31.1%。若MD方向的收缩率大,则具有除拉伸张力以外,上述收缩性薄膜的收缩力也施加在拉伸机上而难以均匀拉伸的情况。通过将收缩性薄膜的收缩率设于上述范围,可使拉伸机等设备不会承担过度的负荷,而进行均匀拉伸。
上述收缩性薄膜在140℃下的宽度方向的收缩应力:T140[TD],优选为0.36N/2mm~0.80N/2mm,更优选为0.50N/2mm~0.80N/2mm。上述收缩性薄膜在150℃下的宽度方向的收缩应力:T150[TD],优选为0.44N/2mm~0.90N/2mm,更优选为0.60N/2mm~0.90N/2mm。通过将收缩性薄膜的收缩率设于上述范围,可获得具有目标相位差值,且光学均匀性优异的相位差薄膜。
上述收缩率S[MD]及S[TD]可依据JIS Z 1712-1997的加热收缩率A法求得(其中,具有如下的差异:将加热温度120℃换为140℃(或160℃),对试验片施加3g载荷)。具体而言,自纵[MD]、横[TD]方向取宽20mm、长150mm的试验片各5片,制成在各自的中央部间隔约100mm的距离标记有标点的试验片。将该试验片以施加有3g载荷的状态垂直吊挂在温度保持为140℃±3℃(或160℃±3℃)的空气循环式干燥烘箱中,加热15分钟后取出。进而,在标准状态(室温)下放置30分钟后,使用JIS B 7507中规定的游标卡尺,测定标点间距离,求得5个测定值的平均值。收缩率可通过下式:S(%)=[{加热前的标点间距离(mm)-加热后的标点间距离(mm)}/加热前的标点间距离(mm)]×100而算出。
作为上述收缩性薄膜,若满足上述收缩率等特性,则也可适当选择使用普通包装用、食品包装用、托板包装用、收缩标签用、盖封用及电绝缘用等用途中使用的市售的收缩性薄膜。这些市售的收缩性薄膜,可直接使用,也可实施拉伸处理或收缩处理等二次加工后使用。作为市售的收缩性薄膜,例如,可列举:王子制纸(株)制造的Alphan系列(商品名:AlphanP、Alphan S、Alphan H等)、Gunze(株)制造的fancy top系列(商品名:fancy top EP1、fancy top EP2等)、东丽(株)制造的Torayfan BO系列(商品名:2570、2873、2500、2554、M114、M304等)、Suntox(株)的Suntox-OP系列(商品名:PA20、PA21、PA30等)、Tohcello(株)的Tohcello OP系列(商品名:OPU-0、OPU-1、OPU-2等)等。
加热拉伸上述含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜与上述收缩性薄膜的层叠体时的拉伸烘箱内的温度(也称为拉伸温度),可根据目标相位差值、所使用的高分子薄膜的种类或厚度等进行适当选择。作为拉伸温度优选的是,相对于上述高分子薄膜的玻璃化转变温度(Tg),为Tg+1℃~Tg+30℃。通过设于上述温度范围,可使相位差薄膜的相位差值易于变得均匀,且薄膜变得难以结晶化(白浊)。具体而言,上述拉伸温度通常为110℃~185℃。再者,玻璃化转变温度(Tg)可通过依据JIS K 7121-1987的DSC法求得。
进而,拉伸含有降冰片烯系树脂的高分子薄膜与收缩性薄膜的层叠体时的拉伸的倍率(拉伸倍率),可根据目标相位差值、所使用的高分子薄膜的种类或厚度等进行适当选择。上述拉伸倍率,通常相对于原长为超过1倍且2倍以下。拉伸时的供给速度,考虑到拉伸装置的机械精度或稳定性方面,通常为1m/分钟~20m/分钟。若满足上述拉伸条件,则可获得目标相位差值,且可获得光学均匀性优异的相位差薄膜。
E.负C板
在本说明书中,所谓“负C板”,是指折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系的光学元件。理想的是,上述折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系的光学元件在法线方向上具有光学轴。再者,在本说明书中,所谓nx=ny,不仅包含nx与ny完全相同的情况,也包含nx与ny实质相同的情况。此处,所谓“nx与ny实质相同的情况”,包含面内的相位差值(Re[590])未达10nm的情况。
在上述折射率椭圆体:nx=ny>nz的关系由Re[590]及Rth[590]表示的情况下,上述负C板满足下述式(3)及(4)。
Re[590]<10nm ...(3)
10nm≤Rth[590] ...(4)
在本发明中,上述负C板是用于光学补偿、消除在不存在电场的状态下的液晶单元的厚度方向的相位差值(Rth[590]LC)。图5是说明使用负C板消除液晶单元的相位差值的方法的代表性概念图。在本说明书中,所谓“消除液晶单元的相位差值”,是指以液晶单元与负C板的层叠体成为实质上各向同性的方式进行光学补偿。如图5所示,液晶单元与负C板的层叠体,实质上具有各向同性,折射率椭圆体具有nx=ny=nz的关系。
上述负C板的厚度方向的相位差值(Rth[590]2)与上述液晶单元的在不存在电场的状态下的厚度方向的相位差值(Rth[590]LC)的和的绝对值(|Rth[590]2+Rth[590]LC|)优选为50nm以下,更优选为30nm以下,特别优选为10nm以下。通过设于上述范围,可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
参照图2(a)及(b),负C板40配置在第2偏振片22与双轴性光学元件30之间。在一实施方式中,如图2(a)所示,负C板40配置在液晶单元10与第2偏振片22之间。在其它实施方式中,如图2(b)所示,负C板40配置在液晶单元10与双轴性光学元件30之间。进而,在其它实施方式中,2个负C板分别配置在液晶单元10与第2偏振片22之间及液晶单元10与双轴性光学元件30之间(未图标)。在此情况下,优选的是,负C板的厚度方向的相位差值,以其总和与上述液晶单元的厚度方向的相位差值的和的绝对值为50nm以下的方式进行设定。
负C板40在nx与ny完全相同的情况下,面内不产生相位差值,故而未检测出滞后相轴。在此情况下,负C板40的配置与第1偏振片21的吸收轴方向、第2偏振片22的吸收轴方向、及双轴性光学元件30的滞后相轴方向无关。即使nx与ny实质相同,在nx与ny不同的情况下,也具有检测出滞后相轴(产生微小的面内的相位差值)的情况。在此情况下,优选的是,上述负C板40以其滞后相轴方向与第2偏振片22的吸收轴方向实质上平行或实质上正交的方式进行配置。在负C板具有面内相位差值的情况下,与第2偏振片的吸收轴方向的角度偏差越小,则可获得正面及斜向的对比度比越高的液晶显示装置。
E-1.负C板的光学特性
上述负C板的Re[590]未达10nm,优选为8nm以下,更优选为5nm以下。通过将Re[590]设于上述范围,可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
上述负C板的Rth[590]2可根据上述液晶单元的厚度方向的相位差值(Rth[590]LC)而选择适当值。上述Rth[590]2优选为150nm~550nm,更优选为150nm~450nm,特别优选为200nm~400nm。通过将Rth[590]2设于上述范围,可获得斜向的对比度比高的液晶显示装置。
上述负C板的波长分散值(D2)等于或小于上述的双轴性光学元件的波长分散值(D1)。上述负C板的波长分散值(D2)优选为0.70~1.10,更优选为0.72~1.05,特别优选为0.77~0.99,最优选为0.83~0.94。这样的通过在特定的位置关系下使用具有上述范围的波长分散值(D2)的负C板,可获得斜向的对比度比高,在自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定的液晶显示装置。再者,作为上述波长分散值(D2)的调整方法,可采用如例如D-1项中揭示的任意适当的方法。
E-2.负C板的配置手段
参照图1(a)及(b),作为配置负C板40的方法,可根据目的采用任意适当的方法。在采用图1(a)构成的情况下,优选的是,在液晶单元10与负C板40之间、及负C板40与第2偏振片22之间设置胶粘层(未图示),使各个相邻构件彼此贴合。在采用图1(b)的构成的情况下,优选的是,在双轴性光学元件30与负C板40之间、及负C板40与液晶单元10之间设置胶粘层(未图标),使各个光学构件彼此贴合。这样,通过用胶粘层填满各光学构件的间隙,在装至液晶显示装置中时,可防止各光学构件的光学轴的关系偏移,或者防止各光学构件彼此擦伤。进而,可减少各光学构件的层间界面上产生的反射或折射的不良影响,故而可获得可显示清晰图像的液晶显示装置。
上述胶粘层的厚度可根据目的选择适当值。上述胶粘层的厚度通常为0.1μm~50μm。通过将胶粘层的厚度设于上述范围,可不在接合的光学元件或偏振片上产生浮泡或剥离,实际使用上获得充分的粘接力与粘接时间。
上述胶粘层可采用任意的胶粘剂层、粘合剂层及/或增粘涂层。优选的是,上述胶粘层为粘合剂层。其原因为,应力松弛性优异,在液晶单元产生翘曲,或者收缩或膨胀时,可防止应变传至光学元件。上述胶粘层也可直接使用市售的光学用双面胶带。作为市售的光学用双面胶带,例如,可列举总研化学(株)制造商品名“SK-2057”。
E-3.负C板的构成
本发明中使用的负C板的构成(层叠结构),若满足上述E-1项中揭示的光学特性,则无特别的限制。具体而言,负C板可为单独的相位差薄膜,也可为含有2片以上相位差薄膜的层叠体。优选的是,上述负C板由单独的相位差薄膜,或2片相位差薄膜构成。在上述负C板为层叠体的情况下,可含有胶粘层。在层叠体含有2片以上相位差薄膜的情况下,这些相位差薄膜可相同也可不同。再者,对于相位差薄膜的详情,在E-4项中叙述。
上述负C板中使用的相位差薄膜的Rth[590]可根据使用的相位差薄膜的片数进行适当选择。例如,在负C板由单独的相位差薄膜构成的情况下,优选的是,相位差薄膜的Rth[590]分别与负C板的Rth[590]相等。因此,例如优选的是,将负C板层叠在偏振片上时所使用的胶粘层的相位差值尽量小。又,例如,在负C板为含有2片以上相位差薄膜的层叠体的情况下,优选的是,以各个相位差薄膜的Rth[590]的总和分别与负C板的Rth[590]相等的方式进行设计。
具体而言,Rth[590]为300nm的负C板可通过层叠2片Rth[590]为150nm的相位差薄膜而获得。又,也可层叠Rth[590]为50nm的相位差薄膜与Rth[590]为250nm的相位差薄膜而获得。在层叠2片相位差薄膜的情况下,优选的是,各相位差薄膜以各自的滞后相轴正交的方式进行配置。其原因为,若为这种形态,则即使相位差薄膜具有Re[590],也可减小Re[590]。再者,出于简单,仅例示相位差薄膜为2片以下的情况,但含有3片以上相位差薄膜的层叠体,也可适用于本发明。
上述负C板的整体厚度根据其构成而不同,优选为20μm~400μm,更优选为30μm~300μm。
E-4.负C板中所使用的相位差薄膜
作为负C板中使用的相位差薄膜,可根据上述双轴性光学元件的波长分散值(D1),而采用任意适当的相位差薄膜。上述相位差薄膜优选的是,透明性、机械强度、热稳定性、水分阻挡性等优异,且难以产生应变导致的光学不均。
上述相位差薄膜的厚度可根据层叠的片数而变化。具有代表性的是,将所得的负C板的整体厚度优选地设定为20μm~200μm。例如,在负C板由单独的相位差薄膜构成的情况下,该相位差薄膜的厚度,优选为20μm~200μm(即,等同于负C板的整体厚度)。又例如,在负C板为2片相位差薄膜的层叠体的情况下,只要各个相位差薄膜的厚度的总和为负C板的优选的整体厚度,则各个相位差薄膜的厚度可采用任意适当的厚度。因此,各个相位差薄膜的厚度可相同也可不同。在层叠2片相位差薄膜的情况下的一实施方式中,其中一片相位差薄膜的厚度优选为10μm~100μm。
上述相位差薄膜的在23℃下以波长590nm的光测定的透过率,通常为80%以上,优选为90%以上。再者,优选的是,负C板也具有同样的光透过率。上述透过率的理论上限为100%,可实现的上限为96%。
上述相位差薄膜的光弹性模量的绝对值(C[550](m2/N))优选为1×10-12~80×10-12,更优选为1×10-12~50×10-12,特别优选为1×10-12~30×10-12。通过使用光弹性模量的绝对值为上述范围的相位差薄膜,可获得显示均匀性优异的液晶显示装置。
优选的是,本发明中使用的负C板包含含有D-4项中揭示的显示正的固有双折射的热塑性树脂的相位差薄膜。更优选的是,本发明中使用的负C板包含含有纤维素系树脂的相位差薄膜。上述相位差薄膜可为拉伸薄膜,也可为未拉伸薄膜。
上述纤维素系树脂可采用任意适当的纤维素系树脂。上述纤维素系树脂优选的是,纤维素的羟基的一部分或全部经乙酰基、丙酰基及/或丁基取代的纤维素有机酸酯或纤维素混合有机酸酯。作为上述纤维素有机酸酯,例如,可列举:纤维素乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯等。作为上述纤维素混合有机酸酯,例如,可列举:纤维素乙酸丙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯等。上述纤维素系树脂,例如,可通过日本专利特开平2001-188128号公报[0040]~[0041]中所揭示的方法获得。
在上述纤维素系树脂含有乙酰基的情况下,该乙酰基取代度,优选为1.5~3.0,更优选为2.0~2.9,特别优选为2.4~2.9。在上述纤维素系树脂含有丙酰基的情况下,上述丙酰基取代度优选为0.5~3.0,更优选为1.0~2.9,特别优选为2.3~2.8。在上述纤维素系树脂为纤维素的羟基的一部分经乙酰基与丙酰基取代的混合有机酸酯的情况下,乙酰基取代度与丙酰基取代度的总计优选为1.5~3.0,更优选为2.0~3.0,特别优选为2.4~2.9。在此情况下,可优选使用乙酰基取代度为0.1~1.5,丙酰基取代度为1.5~2.9的树脂。通过使用这种纤维素系树脂,可较薄地制作厚度方向的相位差值大的薄膜。
在本说明书中,所谓乙酰基取代度或丙酰基取代度,是表示在纤维素骨架的2、3、6位的碳上的羟基被乙酰基(或丙酰基)取代的数。乙酰基(或丙酰基)可集中在纤维素骨架的2、3、6位的任一个碳上,或也可平均存在。上述乙酰基取代度可通过ASTM-D817-91(纤维素乙酸酯等的试验法)求得。又,上述丙酰基取代度可通过ASTM-D817-96(纤维素乙酸酯等的试验法)求得。
上述纤维素系树脂可直接使用市售的产品。或者,可使用对市售的树脂实施有任意适当的聚合物改性的产品。作为上述聚合物改性的例,可列举:共聚合、交联、分子末端、立规性等改性。作为市售的纤维素系树脂,例如,可列举:Daicel finechem(株)制造的纤维素乙酸丙酸酯树脂(商品名:307E-09、360A-09、360E-16)、EASTMAN公司制造的纤维素乙酸酯(商品名:CA-398-30、CA-398-30L、CA-320S、CA-394-60S、CA-398-10、CA-398-3、CA-398-30、CA-398-6)、EASTMAN公司制造的纤维素丁酸酯(商品名:CAB-381-0.1、CAB-381-20、CAB-500-5、CAB-531-1、CAB-551-0.2、CAB-553-0.4)、EASTMAN公司制造的纤维素乙酸丙酸酯(商品名:CAP-482-0.5、CAP-482-20、CAP-504-0.2)等。
上述纤维素系树脂的重均分子量(Mw),其以使用四氢呋喃溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)法测定的值,优选为20,000~1000,000,更优选为25,000~800,000,特别优选为30,000~400,000,最优选为40,000~200,000的范围。若重均分子量为上述范围,则可获得机械强度优异,且溶解性、成形性、流延操作性优异的纤维素系树脂。
上述纤维素系树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为110℃~185℃,更优选为120℃~170℃,特别优选为125℃~150℃。若Tg为110℃以上,则容易获得热稳定性良好的薄膜,若为185℃以下,则成形加工性优异。再者,玻璃化转变温度(Tg)可通过依据JIS K 7121的DSC法求得。
作为获得含有上述纤维素系树脂的相位差薄膜的方法,可采用任意适当的成形加工法。作为成形加工法,可列举D-4项所揭示的方法。优选的是,上述成形加工法为溶剂浇铸法。其原因为,可获得平滑性、光学均匀性优异的高分子薄膜。
含有上述纤维素系树脂的高分子薄膜可进而含有任意适当的添加剂。作为上述添加剂,例如可列举:增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、着色剂、防静电剂、相溶剂、交联剂、及增粘剂等。上述添加剂的含量(重量比)可根据目的设定适合适当的值。优选的是,上述添加剂的含量(重量比)相对于100重量份的上述纤维素系树脂,超过0且为20以下。
上述高分子薄膜的厚度可根据机械强度或所欲设计的相位差值等,而选择适合适当的值。上述高分子薄膜的厚度,通常为20μm~200μm。若为上述范围,则机械强度优异,且可获得上述E-1项所揭示的光学特性。
含有上述纤维素系树脂的相位差薄膜,可直接使用市售的薄膜。或者,可使用对市售的薄膜实施有拉伸处理及/或收缩处理等二次加工的薄膜。作为市售的含有纤维素系树脂的高分子薄膜,例如,可列举富士胶片(株)制造的Fujitac系列(商品名:ZRF80S、TD80UF)、柯尼卡美能达(konicaMinolta Opt)(株)制造商品名“KC8UX2M”等。
F.液晶显示装置
图6是本发明优选的实施方式的液晶显示装置的概略剖面图。再者,需留意的是:为便于视图,图6的各构成构件的纵、横及厚度的比率与实际不同。该液晶显示装置200具有液晶面板100(或101)与配置在液晶面板100一侧的背光灯元件80。再者,在图示例中,表示采用直下方式作为背光灯元件的情况,但其也可为例如侧光方式。在采用直下方式的情况下,上述背光灯元件80优选的是至少具有:光源81、反射膜82、扩散板83、棱镜片84、增亮薄膜85。在采用侧光方式的情况下,优选的是,背光灯元件进而具有导光板、光反射器(light reflector)。通过使用这种光学构件,液晶显示装置可获得更优异的显示特性。再者,图6所例示的光学构件,若可获得本发明的效果,则可根据液晶显示装置的照明方式或液晶单元的驱动模式等用途而省略其中一部分,或者代替为其它光学构件。
上述液晶显示装置可为自液晶面板的背面照射光而看到画面的透过型,也可为自液晶面板的观视侧照射光而看到画面的反射型。或者,上述液晶显示装置也可为兼具透过型与反射型两者性质的半透过型。优选的是,本发明的液晶显示装置为透过型。其原因为,可获得斜向对比度比高的液晶显示装置。
上述背光灯元件可采用任意适当的结构。作为上述背光灯元件的结构,具有代表性的是,自液晶面板的正下方照射光的“直下方式”、及自液晶面板的侧端照射光的“端面照光方式”。优选的是,上述照明机构的结构为直下方式。其原因为,直下方式的背光灯元件可获得高亮度。
作为上述光源可根据目的采用适当的光源。作为上述光源,例如,可列举:冷阴极荧光管(CCFL)、发光二极管(LED)、有机EL(OLED)、场致发射型元件(FED)等。在光源采用发光二极管的情况下,该光源的颜色可为白色,也可为RGB3色。在上述发光二极管使用RGB3色光源的情况下,可获得无需使用滤色片便可实现彩色显示的场序方式的液晶显示装置。
上述反射膜是用于防止在液晶面板的观视侧的相反侧发生漏光,进而使背光灯的光有效地射入至导光板。作为上述反射膜,例如可使用蒸镀有银的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,或层叠有多层聚酯系树脂的层叠膜。上述反射膜的反射率,优选的是波长410nm~800nm的整个范围内为90%以上。上述反射膜的厚度通常为50μm~200μm。上述反射膜也可直接使用市售的反射膜。作为市售的反射膜,例如,可列举Kimoto(株)制造的refwhite系列或住友3M(株)制造的Vikuiti ESR系列等。
上述导光板是用于使自背光灯的光穿越整个画面。作为上述导光板,例如,可使用将丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、环烯烃系树脂等以越离开光源厚度变得越薄的方式成形为锥形的板。
上述扩散板是用于将出自导光板的光引导为广角,使画面的亮度均匀。作为上述扩散板,例如可使用实施有凹凸处理的高分子薄膜、或含有扩散剂的高分子薄膜。上述扩散板的浊度值,优选为85%~92%。进而上述扩散板的总光线透过率优选为90%以上。上述扩散板也可直接使用市售的扩散板。作为市售的扩散板,例如,可列举惠和(株)制造的奥皮卢斯(OPLUS)系列或可莫特(Kimoto)(株)制造的赖特奥普(light up)系列等。
上述棱镜片是用于将通过导光板而成为广角的光汇集于特定的方向,从而使液晶显示装置正面方向的亮度提高。作为上述棱镜片,例如,可使用在含有聚酯系树脂的基膜表面层叠有含有丙烯酸系树脂或感光性树脂的棱镜层的薄片。上述棱镜片也可直接使用市售的棱镜片。作为市售的棱镜片,例如,可列举三菱丽阳(mitsubishi Rayon)(株)的戴艾特(Diaart)系列。
上述增亮薄膜是用于提高液晶显示装置的正面及斜向的亮度。上述增亮薄膜可直接使用市售的产品。作为市售的增亮薄膜,例如,可列举日东电工(株)制造的尼普克斯皮斯弗(NIPOCS PCF)系列或住友3M(株)制造的比库衣太递闭衣弗(Vikuiti DBEF)系列等。
G液晶显示装置的显示特性
具有本发明的液晶面板的液晶显示装置,在极角40°、全方位(方位角0°~360°)时的对比度比的平均值,优选为120以上,更优选为140以上,特别优选为160以上。进而,上述液晶显示装置在极角40°、全方位(方位角0°~360°)时的对比度比的最小值为80以上,更优选为100以上,特别优选为120以上。进而,上述液晶显示装置,在极角40°、全方位(方位角0°~360°)时的对比度比的最大值与最小值之差,优选为100以下,更优选为90以下,特别优选为80以下。
上述液晶显示装置在方位角45°、极角0°(正面方向)~80°时的对比度比的平均值优选为160以上,更优选为170以上,特别优选为180以上。进而,上述液晶显示装置在方位角45°、极角0°(正面方向)~80°时的对比度比的最小值,优选为10以上,更优选为12以上,特别优选为14以上。再者,上述对比度比为,自在显示画面显示黑图像及白图像的情况下时的Y值的比(Y(白)/Y(黑))算出的值,上述Y值为用CIE1931XYZ显示体系定义的三刺激值Y。
H.本发明的液晶显示装置的用途
本发明的液晶显示装置可使用于任意适当的用途。该用途例如有:个人计算机屏幕、笔记型计算机、复印机等办公事务机器;移动电话、时钟、数字摄影机、个人数字助理(PDA)、掌上游戏机等移动装置;视讯摄影机、电视、微波炉等家电产品;后方监视器、汽车导航系统用监视器、汽车音响等车辆用机器;商业店铺用信息用监视器等显示机器、监视用监视器等警备机器;看护用监视器、医疗用监视器等看护/医疗机器等。
优选的是,本发明的液晶显示装置的用途为电视。特别是,可优选地用于大型电视。上述电视的画面尺寸,优选为宽屏17型(373mm×224mm)以上,更优选为宽屏23型(499mm×300mm)以上,特别优选为宽屏26型(566mm×339mm)以上,最优选为宽屏32型(687mm×412mm)以上。
[实施例]
使用以下的实施例及比较例对本发明进行进一步说明。再者,本发明并非仅限于这些实施例。再者,在实施例中使用的各分析方法如下所述。
(1)偏振板的单体透过率、偏光度、色相a值、色相b值的测定方法:
使用分光光度计[村上色彩技术研究所(株)制造产品名“DOT-3”],在23℃下进行测定。
(2)分子量的测定方法:
通过凝胶渗透色谱(GPC)法,将聚苯乙烯作为标准试样而算出。具体而言,通过以下的装置、器具及测定条件进行测定。再者,样品为
·测定样品:使用将试样溶解在四氢呋喃中制成0.1重量%的溶液,静置一晚后,用0.45μm的膜滤器过滤后的滤液。
·分析装置:TOSOH制造的“HLC-8120GPC”
·柱:TSKgel SuperHM-H/H4000/H3000/H2000
·柱大小:各6.0mmI.D.×150mm
·洗提液:四氢呋喃
·流量:0.6ml/min.
·检测器:RI
·柱温度:40℃
·注入量:20ul
(3)厚度的测定方法:
在厚度未达10μm的情况下,使用薄膜用分光光度计[大冢电子(株)制造产品名“瞬间多频测光系统MCPD-2000”]进行测定。在厚度为10μm以上的情况下,使用Anritsu制造的数字式测微计“KC-351C型”进行测定。
(4)薄膜的平均折射率的测定方法:
使用阿贝折射仪[Atago(株)制造产品名“DR-M4”],自在23℃下以波长589nm的光测定的折射率求得。
(5)相位差值(Re[480]、Re[590]、R40[480]、R40[590]、Rth[590])的测定方法:
使用王子计测机器(株)制造商品名“KOBRA21-ADH”,在23℃下以波长480nm及590nm的光进行测定。
(6)透过率(T[590])的测定方法:
使用紫外可见分光光度计[日本分光(株)制造产品名“V-560”],在23℃下以波长590nm的光进行测定。
(7)光弹性模量的绝对值(C[550])的测定方法:
使用分光椭圆仪[日本分光(株)制造产品名“M-220”],一边夹持样品(尺寸2cm×10cm)的两端施加应力(5~15N),一边测定样品中央的相位差值(23℃/波长590nm),自应力与相位差值的函数的斜率算出。
(8)收缩性薄膜的收缩率的测定方法:
依据JIS Z 1712-1997的加热收缩率A法求得(其中,不同的是:将加热温度120℃换为140℃(或160℃),对试验片施加3g载荷)。具体而言,自纵[MD]、横[TD]方向取宽20mm、长150mm的试验片各5片,制成在各自的中央部间隔约100mm的距离标记有标点的试验片。将该试验片以施加有3g载荷的状态垂直吊挂在温度保持为140℃±3℃(或160℃±3℃)的空气循环式干燥烘箱中,加热15分钟后取出,在标准状态(室温)下放置30分钟后,使用JIS B 7507中规定的游标卡尺,测定标点间距离,求出5个测定值的平均值,通过式:S(%)=[{加热前的标点间距离(mm)-加热后的标点间距离(mm)}/加热前的标点间距离(mm)]×100而算出。
(9)收缩性薄膜的收缩应力的测定方法:
使用以下的装置,通过TMA法测定140℃及150℃下的宽度[TD]方向的收缩应力T140[TD]及收缩应力T150[TD]。
·装置:精工电子(株)制造的“TMA/SS 6100”
·数据处理:精工电子(株)制造的“EXSTAR6000”
·測定模式:等速升温測定(10℃/分钟)
·测定环境:大气中(23℃)
·载荷:20mN
·样品尺寸:15mm×2mm(长边为宽度[TD]方向)
(10)液晶显示装置的对比度比的测定方法:
在23℃的暗室中点亮背光灯后经过30分钟后,使用ELDIM公司制造产品名“EZ Contrast160D”,测定显示白图像及黑图像情况下的XYZ显示体系的Y值。自白图像的Y值(YW)与黑图像的Y值(YB)算出斜向的对比度比“YW/YB”。再者,将液晶面板的长边设为方位角0°,将法线方向设为极角0°。
<偏振片的制作>
[参考例1]
直接使用市售的偏振板[日东电工(株)商品名“SIG1423DU”]。该偏振板包含偏振片与配置在该偏振片两侧的保护层。上述保护层实质上具有各向同性,Re[590]为0.5nm,Rth[590]为1.0nm。上述偏振板的特性示于表1。
[表1]
<双轴性光学元件的制作>
[参考例2]
在厚度为100μm的含有将降冰片烯系单体的开环聚合物氢化的树脂(降冰片烯系树脂)的高分子薄膜[Optes(株)制造商品名“ZeonorZF-14-100”(平均折射率=1.52,Tg=136℃,Re[590]=3.0nm,Rth[590]=5.0nm)]的两侧,经由丙烯酸系粘合剂层(厚度15μm)贴合收缩性薄膜A(厚度为60μm的含有聚丙烯的双轴拉伸薄膜[东丽(株)制造商品名“Torayfan BO2873”])。其后,用辊拉伸机保持薄膜长度方向,在146℃的空气循环式烘箱内拉伸至1.38倍,拉伸后,将上述收缩性薄膜A与上述丙烯酸系粘合剂层一同剥离,制作相位差薄膜1-A。其特性示于表2。该相位差薄膜1-A,其折射率椭圆体表现nx>nz>ny的关系。上述收缩性薄膜A的物性示于表3。
[表2]
参考例2 | 参考例3 | |
相位差薄膜 | 1-A | 1-B |
折射率椭圆体 | nx>nz>ny | nx>nz>ny |
厚度(μm) | 108 | 59 |
透过率(%) | 91 | 91 |
Re[480](nm) | 272.7 | 288.9 |
Re[590](nm) | 270.0 | 270.0 |
Rth[590](nm) | 135.0 | 135.0 |
取向角(°) | ±0.7 | ±0.7 |
Re[480]/Re[590] | 1.01 | 1.07 |
Rth[590]/Re[590] | 0.5 | 0.5 |
C[550]×10-12(m2/N) | 3.1 | 50.0 |
[表3]
[参考例3]
在厚度为55μm的含有聚碳酸酯系树脂的高分子薄膜[Kaneka(株)制造商品名“Elmec”(重均分子量=60,000,平均折射率=1.53,Tg=136℃,Re[590]=1.0nm,Rth[590]=3.0nm)]的两侧,经由丙烯酸系粘合剂层(厚度为15μm)贴合收缩性薄膜B(厚度为60μm的含有聚丙烯的双轴拉伸薄膜[东丽(株)制造商品名“Torayfan BO2570A”])。其后,用辊拉伸机保持薄膜长度方向,在147℃的空气循环式烘箱内拉伸至1.26倍,拉伸后,将上述收缩性薄膜B与上述丙烯酸系粘合剂层一同剥离,制作相位差薄膜1-B。其特性示于表2。该相位差薄膜1-B,其折射率椭圆体表现nx>nz>ny的关系。上述收缩性薄膜B的物性示于表3。
<负C板的制作>
[参考例4]
将纤维素的羟基的一部分经乙酰基取代,一部分经丙酰基取代的混合脂肪酸酯[Eastman chemical公司制造商品名“CAP482-0.5”(乙酰基取代度=0.1,丙酰基取代度=2.4,平均折射率=1.49)]溶解在二氯甲烷中,制备15重量%的聚合物溶液。将该聚合物溶液流延在玻璃板表面,在40±1℃的空气循环式恒温烘箱内干燥5分钟,继而,在100±1℃的空气循环式恒温烘箱内干燥10分钟,蒸发溶剂,制作厚度为150μm的薄膜。使用2片该薄膜,以滞后相轴相互正交的方式进行层叠,制造层叠薄膜2-A。其特性示于表4。
[参考例5]
在安装有机械式搅拌装置、迪恩-斯达克(Dean and Stark)装置、氮气导入管、温度计及冷却管的反应容器(500mL)内添加17.77g(40mmol)的2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐[Clariant Japan(株)制造]及12.81g(40mmol)的2,2-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯[和歌山精化工业(株)制造]。继而,添加使2.58g(20mmol)的异喹啉溶于275.21g的间甲酚中的溶液,在23℃下搅拌1小时(600rpm)获得均匀的溶液。继而,使用油浴加热反应容器,以使反应容器内的温度升温至180±3℃,一边保持温度一边搅拌5小时获得黄色溶液。进而搅拌3小时后,停止加热及搅拌,冷却回复至室温,聚合物成凝胶状析出。
在上述反应容器内的黄色溶液中添加丙酮,使上述凝胶完全溶解,制作稀释溶液(7重量%)。一边持续搅拌,一边在2L的异丙醇中缓慢添加该稀释溶液,有白色粉末析出。过滤获取该粉末,投入1.5L的异丙醇中进行清洗。进而再次重复同样的操作且清洗后,再次过滤获取上述粉末。将其在60℃的空气循环式恒温烘箱中干燥48小时后,在150℃下干燥7小时,获得聚酰亚胺粉末(产率85%)。上述聚酰亚胺的聚合平均分子量(Mw)为124,000,酰亚胺化率为99.9%。
将上述聚酰亚胺粉末溶解在甲基异丁基酮中,制备15重量%的聚酰亚胺溶液。通过棒式涂布机(rod coater),将该聚酰亚胺溶液在一方向上涂布在含有三乙酰纤维素的高分子薄膜[富士胶片(株)制造商品名“ZRF80S”(Re[590]=0.5nm,Rth[590]=1.0nm)]的表面上。继而,在135±1℃的空气循环式恒温烘箱内干燥5分钟,继而,在150±1℃的空气循环式恒温烘箱内干燥10分钟,蒸发溶剂,制作具有聚酰亚胺层(厚度为7.5μm)的层叠薄膜2-B。其特性示于表4。
[表4]
参考例4 | 参考例5 | |
层叠薄膜 | 2-A | 2-B |
折射率椭圆体 | nx=ny>nz | nx=ny>nz |
厚度(μm) | 300 | 87.5 |
透过率(%) | 92 | 92 |
Re[590](nm) | 0.1 | 2.0 |
Rth[590](nm) | 300 | 300 |
R40[480]/R40[590] | 0.91 | 1.06 |
C[550]×10-12(m2/N) | 9.8 | 11.0 |
[参考例6]
<液晶单元的制作>
自含有VA模式的液晶单元的液晶显示装置[松下电器产业(株)制造32V型TH-32LX10]取下液晶面板,去除所有配置在液晶单元上下的光学薄膜,清洗上述液晶单元的玻璃面的正反面。上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]为-300nm,R40[480]/R40[590]为1.06。
[实施例1]
在参考例6中所得的液晶单元的观视侧表面,经由丙烯酸系粘合剂层,将作为双轴性光学元件的参考例2中所得的相位差薄膜1-A,以上述液晶单元的长边方向与上述相位差薄膜1-A的滞后相轴方向实质上平行的方式贴合。继而,在上述相位差薄膜1-A的表面,经由丙烯酸系粘合剂层,将作为第1偏振片的参考例1中所得的偏振板P1,以上述液晶单元的长边方向与上述偏振板P1的吸收轴方向实质上平行的方式贴合。此时,相位差薄膜1-A的滞后相轴方向与偏振板P1的吸收轴方向实质上平行。
继而,在上述液晶单元的背光灯侧的表面,经由丙烯酸系粘合剂层,将作为负C板的参考例4中所得的相位差薄膜2-A,以上述液晶单元的长边方向与上述相位差薄膜2-A的滞后相轴方向实质上正交的方式贴合。继而,在上述相位差薄膜2-A的表面,经由丙烯酸系粘合剂层,将作为第2偏振片的参考例1中所得的偏振板P2,以上述液晶单元的长边方向与上述偏振板P2的吸收轴方向实质上正交的方式贴合。此时,偏振板P1的吸收轴方向与偏振板P2的吸收轴方向实质上正交。
将这样制作的液晶面板A与液晶显示装置[松下电器产业(株)制造的32V型TH-32LX10]的背光灯元件结合,制作液晶显示装置A。点亮背光灯经过30分钟后,测定液晶显示装置A的正面及斜向的对比度比。其结果示于表5。
[实施例2]
除使用参考例3中所得的相位差薄膜1-B作为双轴性光学元件以外,以与实施例1相同的方法制作液晶面板B及液晶显示装置B。点亮背光灯经过30分钟后,测定液晶显示装置B的正面及斜向的对比度比。其结果示于表5。
[比较例1]
除将作为双轴性光学元件使用的相位差薄膜1-A,以其滞后相轴方向与偏振板P1的吸收轴方向实质上正交的方式进行配置以外,以与实施例1相同的方法,制作液晶面板X及液晶显示装置X。点亮背光灯经过30分钟后,测定液晶显示装置X的正面及斜向的对比度比。其结果示于表5。
[比较例2]
除使用参考例5中所得的层叠薄膜2-B作为负C板以外,以与实施例1相同的方法制作液晶面板Y及液晶显示装置Y。点亮背光灯经过30分钟后,测定液晶显示装置Y的正面及斜向的对比度比。其结果示于表5。
[评价]
图7是表示实施例及比较例的液晶显示装置的方位角45°、极角0°(正面方向)~80°时的对比度比的图表。图8是表示实施例及比较例的液晶显示装置的极角40°、方位角0°(长边方向)~360°时的对比度比的图表。如图7及图8所示,实施例1及实施例2的液晶显示装置,自正面方向至斜向,均维持高对比度比,且自斜向观看画面的情况下,自360°任一方位观看,对比度比均一定。另一方面,比较例1及比较例2的液晶显示装置,自正面方向至斜向,对比度比降低,且自斜向观看画面的情况下,在特定方位上对比度比大幅下降。
(产业上的可利用性)
如上所述,根据本发明的液晶面板,可提高斜向的对比度比,故而对于提高液晶显示装置的显示特性方面极其有用。具有本发明的液晶面板的液晶显示装置可优选地用于液晶电视。
Claims (20)
1.一种液晶面板,其具有:液晶单元、配置在该液晶单元一侧的第1偏振片、配置在该液晶单元另一侧的第2偏振片、配置在该液晶单元与该第1偏振片之间的双轴性光学元件、和配置在该第2偏振片与该双轴性光学元件之间的负C板,其中,
该第1偏振片的吸收轴方向与该第2偏振片的吸收轴方向实质上正交,
该双轴性光学元件的折射率椭圆体具有nx>nz>ny的关系,且其滞后相轴方向与该第1偏振片的吸收轴方向实质上平行,
该负C板的折射率椭圆体具有nx=ny>nz的关系,
该双轴性光学元件的波长分散值(D1)与该负C板的波长分散值(D2)的关系为D1≥D2。
2.根据权利要求1所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)之差(D1-D2)为0~0.2。
3.根据权利要求1或2所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)与上述负C板的波长分散值(D2)与上述液晶单元的波长分散值(DLC)的关系为DLC>D1≥D2或者D1≥DLC>D2。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板配置在上述液晶单元与上述第2偏振片之间。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板配置在上述液晶单元与上述双轴性光学元件之间。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述液晶单元具备:含有在不存在电场的状态下取向为轴向极面垂直均匀分子排列的液晶分子的液晶层。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]LC为200nm~500nm 。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件的Re[590]为100nm~300nm。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件的波长分散值(D1)为0.90~1.10。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件的Nz系数为0.1~0.7。
11.根据权利要求1~10中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述双轴性光学元件包含:含有降冰片烯系树脂的相位差薄膜。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板的Rth[590]2与上述液晶单元的在不存在电场的状态下的Rth[590]LC之和的绝对值(|Rth[590]2+Rth[590]LC|)为50nm以下。
13.根据权利要求1~12中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板的Rth[590]2为150nm~550nm。
14.根据权利要求1~13中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板的波长分散值(D2)为0.70~1.10。
15.根据权利要求1~14中任意一项所述的液晶面板,其中,
上述负C板包含:含有纤维素系树脂的相位差薄膜。
16.一种液晶显示装置,其含有权利要求1~15中任意一项所述的液晶面板。
17.根据权利要求16所述的液晶显示装置,其中,
在方位角45°、极角0°~80°时的对比度比的平均值为160以上。
18.根据权利要求16或17所述的液晶显示装置,其中,
在极角40°、方位角0°~360°时的对比度比的平均值为120以上。
19.根据权利要求16~18中任意一项所述的液晶显示装置,其中,
在极角40°、方位角0°~360°时的对比度比的最大值与最小值之差为100以下。
20.根据权利要求16~19中任意一项所述的液晶显示装置,其可用于电视。
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