CN102741739A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种液晶显示装置,其中Rth(λ)和Rth(λ)的总和处于在黑色状态下能够补偿Δnd(λ)的范围内;所述前面侧基板的总散射强度满足下式(0);并且前面构件散射强度、后面侧基板的总散射强度以及Rth(λ)和Rth(λ)满足以下关系(1)或(2):(0)前面构件散射强度≤1/38000,(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,且Rth(λ)>Rth(λ),(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,且Rth(λ)<Rth(λ)。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及提高液晶显示装置的正面对比度的技术。
背景技术
目前正在促进液晶显示器(LCD)对比度(CR)的提高。特别地,VA-模式的液晶显示器与其他模式(例如IPS、TN以及OCB模式)的液晶显示器相比,具有在法线方向的对比度(下文称为“正面CR”,且“正面CR”通常也可称作“轴上对比度”)高的优点,并且现在多方面的研究和开发(例如为了降低黑色矩阵的线厚度,为了除去肋条以控制液晶的倾斜角(无肋技术),为了改善TFT矩阵和电极隙)进一步加强了这个优点。因此,在这6年中,VA-模式液晶显示装置的正面CR已从约400增至约8000,或增加了约20倍。正面CR是一种重要的特性,其将成为图像清晰度的指标,VA-模式LCD具有正面CR高的特点,目前是LCD面板的主流。
另一方面,在液晶显示装置中,重要的是不仅正面CR要高,而且面板要保证宽的视角(即倾斜方向上的高CR(下文可以将其称为“视角CR”)),并且面板在倾斜方向上没有色移。为了提高液晶显示装置的视角特性,通常在液晶单元的前面侧和后面侧上设置延迟膜。
例如,在VA-模式液晶显示装置中,通常在前面侧和后面侧上分别设置延迟膜,从而将视角补偿所必需的延迟分摊到每一层以便补偿面板上的视角。已知一个在前面侧和后面侧上均设置具有相同延迟的膜(下文可以称为“双侧延迟膜型”)的实施方案,以及一个实施方案中在前面侧和后面侧中任一侧上设置有不昂贵的膜,例如平面TAC膜(plain TAC film)等,并且在另一侧上设置有具有大的延迟的膜(下文可以称为“一侧延迟膜型”)。
前一个实施方案的优点在于可以使用一种同样的延迟膜,而后一个实施方案的优点在于可以在一侧上使用通用膜。
如上所述,通常在液晶显示装置中使用延迟膜进行所述装置的视角补偿,但是,迄今为止,一直认为所述膜的延迟性对于正面CR根本不起作用。已知延迟膜的光轴不平行(optical axis misalignment)和雾度可以降低液晶显示装置的正面CR,并且一直考虑解决延迟膜的光轴对准误差并降低其雾度以改善液晶显示装置的正面CR(例如,JP-A 2009-139967)。迄今为止已经发现,被设置用于视角扩大的光扩散膜是降低正面CR的一个因素,并且为了防止正面CR的减小,提议控制光扩散膜的特性(例如,JP-A 2009-93166)。
日本专利4015840披露:在OCB-模式液晶显示装置中,当光学补偿膜设置在彩色滤光片基板和偏振元件之间时,则倾斜入射光可以被彩色滤光片散射,这可以防止正面对比度的减小,其中所述光学补偿膜在正面方向和倾斜方向之间的延迟差异小。但是,利用这种光学补偿膜(其在正面方向和倾斜方向之间的延迟差异小)减小正面对比度降低的作用可以预期在这样的情况下得到:例如,在OCB-模式液晶显示装置中,设置延迟膜和偏振元件从而使延迟膜的慢轴和偏振元件的透射轴彼此既不平行也不垂直,例如以45度相交;但是,不能预期在这样的情况下得到这种作用:例如,在VA-模式液晶显示装置的情况下,设置延迟膜和偏振元件从而使延迟膜的慢轴和偏振元件的透射轴彼此平行或垂直。此外,这种正面方向和倾斜方向之间的延迟差异小的光学补偿膜可能不易制备,制备这种膜的生产工艺和材料有限。在显示出高对比度的最近的液晶显示装置中,已经内置有低散射彩色滤光片,因此不能期望显示高对比度的液晶显示装置进一步改善其正面对比度。
发明内容
本发明人已经进行了液晶显示装置的正面CR的不同调查,并且已发现延迟膜对于视角补偿的延迟能够对正面CR产生某种影响,而迄今为止据说延迟膜对于视角补偿的延迟不对正面CR产生影响。本发明人发现,对于能够实现高对比度(例如,至少1500)的液晶单元,所述影响尤其显著。就本发明人所知,有关关于所述装置的正面CR而优化用于液晶显示装置的视角补偿的延迟膜的延迟的技术思想,可以说尚没有提出任何东西。
特别地,本发明的一个目的是进一步提高具有高对比度的液晶显示装置的正面对比度。
因此,本发明的目的是提供能够实现合适的视角补偿并且能够具有显著提高的正面对比度的液晶显示装置,并且提供制备所述液晶显示装置的方法。
实现上述目标的手段如下。
[1]液晶显示装置,其包括:
前面侧偏振元件;
后面侧偏振元件;
设置在所述前面侧偏振元件和所述后面侧偏振元件之间的液晶单元;
由一个或多个设置在所述液晶单元与前面侧偏振元件之间的延迟层构成的前面侧延迟区域;以及
由一个或多个设置在所述液晶单元与后面侧偏振元件之间的延迟层构成的后面侧延迟区域,其中:
所述液晶单元包含液晶层和一对将所述液晶层夹持在其间的前面侧基板和后面侧基板;
沿所述后面侧延迟区域的厚度方向在可见光区域内的波长λnm下的延迟Rth(λ)以及沿所述前面侧延迟区域的厚度方向在波长λnm下的延迟Rth(λ)的总和处于在所述液晶层的黑色状态下能够补偿Δnd(λ)的范围内(其中,d表示所述液晶层的厚度(nm),Δn(λ)表示在波长λnm下所述液晶层的折射各向异性,并且Δnd(λ)表示Δn(λ)和d的乘积);
所述前面侧基板和在前面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“前面构件散射强度”)满足下式(0);并且
前面构件散射强度、后面侧基板和在后面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“后面构件散射强度”)以及Rth(λ)和Rth(λ)满足以下关系(1)或(2):
(0)前面构件散射强度≤1/38000,
(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,且Rth(λ)>Rth(λ),
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,且Rth(λ)<Rth(λ);
在式(0)-(2)中,所述前面构件散射强度和所述后面构件散射强度的每一个分别是使用高延迟膜和偏振元件的组合的偏振片2所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前2)”和“构件CR(后2)”的倒数与使用低延迟膜和偏振元件的组合的偏振片1所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前1)”和“构件CR(后1)”的倒数的差值;并且所述前面构件散射强度和后面构件散射强度分别根据下式计算:
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
[2]如[1]所述的液晶显示装置,满足式(1)。
[3]如[2]所述的液晶显示装置,还满足下面的关系式(3):
(3){后面构件散射强度}/{前面构件散射强度}≥1.4。
[4]如[2]或[3]所述的液晶显示装置,其中所述后面侧基板之上具有彩色滤光片层。
[5]如[2]-[4]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧基板是具有黑色矩阵的阵列基板,以分割彩色滤光片层提供的像素;而所述前面侧基板是设置在所述阵列基板对面的对峙基板。
[6]如[2]-[5]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域在波长550nm下沿厚度方向的延迟Rth(550)满足:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm.
[7]如[2]-[6]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域在波长550nm下的面内延迟Re(550)满足:
0nm≤Re(550)≤100nm.
[8]如[2]-[7]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域在波长550nm下沿厚度方向的延迟Rth(550)满足:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm.
[9]如[2]-[8]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域在波长550nm下的面内延迟Re(550)满足:
0nm≤Re(550)≤100nm.
[10]如[2]-[9]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域由两个膜组成,这两个膜是膜A和膜B,所述膜A设置成比所述膜B更靠近所述液晶单元,所述膜A满足下式(4),所述膜B满足下式(5)和(6),所述前面侧偏振元件的透射轴和所述膜B的慢轴彼此正交或平行:
(4)|Re膜A(550)|≤100nm,
(5)|Re膜B(550)|≥50nm,
(6)0.05≤Nz≤3,
在式(4)中,Re膜A(550)表示膜A在波长550nm下的面内延迟;在式(5)中,Re膜B(550)表示膜B在波长550nm下的面内延迟;在式(6)中,Re膜B(550)表示膜B在波长550nm下的面内延迟,Rth膜B(550)表示膜B在波长550nm下沿厚度方向的延迟,并且Nz=Rth膜B(550)/Re膜B(550)+0.5。
[11]如[2]-[10]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域的Rth在可见光区域内具有逆波长特性,或者根本不依赖于可见光区域内的波长而恒定。
[12]如[2]-[11]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述彩色滤光片具有Rth,并且彩色滤光片的Rth在可见光区域内具有逆波长特性,或者根本不依赖于可见光区域内的波长而恒定。
[13]如[1]-[12]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由纤维素酰化物膜形成,或包含纤维素酰化物膜。
[14]如[1]-[13]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由丙烯酰基聚合物膜形成,或包含丙烯酰基聚合物膜。
[15]如[13]所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由丙烯酰基聚合物膜形成或包含丙烯酰基聚合物,所述丙烯酰基聚合物膜包含丙烯酰基聚合物,该丙烯酰基聚合物具有至少一个选自内酯环单元、马来酸酐单元和戊二酸酐单元的单元。
[16]如[1]-[15]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由环烯烃基聚合物膜形成,或包含环烯烃基聚合物膜。
[17]如[1]-[16]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由一个双轴聚合物膜形成,或包含一个双轴聚合物膜。
[18]如[1]-[17]任意一项所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域包含一个单轴聚合物膜。
[19]如[4]或[5]所述的液晶显示装置,其中沿所述彩色滤光片的厚度方向的延迟RthCF(550)和沿所述后面侧延迟区域的厚度方向的延迟Rth(550)满足下式:
|RthCF(550)+Rth(550)|≤90nm.
[20]如[1]-[19]任意一项所述的液晶显示装置,其为VA-模式液晶显示装置。
[21]如[1]-[20]任意一项所述的液晶显示装置,其包括连续发射独立的三原色的背光单元,且所述背光单元由场序驱动系统驱动。
[22]制备包括前面侧偏振元件、后面侧偏振元件、设置在所述前面侧偏振元件和所述后面侧偏振元件之间的液晶单元、由一个或多个设置在所述液晶单元与所述前面侧偏振元件之间的延迟层构成的前面侧延迟区域以及由一个或多个设置在所述液晶单元与所述后面侧偏振元件之间的延迟层构成的后面侧延迟区域的液晶显示装置的方法;所述方法包括:
第一步骤,制备包括液晶层与一对将所述液晶层夹持在其间的前面侧基板和后面侧基板的液晶单元,其中所述前面侧基板和在前面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“前面构件散射强度”)满足下式(0):
(0)所述前面构件散射强度≤1/38000;
第二步骤,比较第一步骤中制备的液晶单元的前面构件散射强度与后面侧基板和在后面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“后面构件散射强度”);
第三步骤,测定第一步骤中制得的液晶单元处于黑色状态下时补偿Δnd(λ)所必需的波长λ下沿厚度方向的延迟Rth0(λ)(其中,d表示所述液晶层的厚度(nm),Δn(λ)表示在可见光波长λnm下所述液晶层的折射各向异性,并且Δnd(λ)表示Δn(λ)和d的乘积);以及
第四步骤,在第二步骤获得的后面构件散射强度和所述前面构件散射强度的大小关系的基础上,将液晶单元处于黑色状态下时视角补偿所必需的Rth0(λ)分别分配成波长λ下所述前面侧延迟区域和所述后面侧延迟区域的沿厚度方向的延迟:Rth(λ)和Rth(λ);
其中,所述前面构件散射强度和所述后面构件散射强度的每一个分别是使用高延迟膜和偏振元件的组合的偏振片2所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前2)”和“构件CR(后2)”的倒数与使用低延迟膜和偏振元件的组合的偏振片1所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前1)”和“构件CR(后1)”的倒数的差值;并且所述前面构件散射强度与后面构件散射强度分别根据下式计算:
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
[23]如[22]所述的方法,其中,进行所述第二步骤以确定满足下面的关系式(1)和(2)中的哪一个:
(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,
并且根据结果,在第四步骤中,
如果满足关系式(1),Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ),从而满足Rth(λ)>Rth(λ)的关系;并且
如果满足关系式(2),Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ),从而满足Rth(λ)<Rth(λ)的关系。
根据本发明,还可以进一步提高具有高对比度的液晶显示装置的正面对比度。
此外,根据本发明,可以提供能够实现合适的视角补偿并且能够具有显著提高的正面对比度的液晶显示装置,并且提供制备所述液晶显示装置的方法。
附图说明
图1是本发明的液晶显示装置的一个实施例的剖面示意图。
图中的附图标记的含义如下:
10液晶层
12前面侧基板
14后面侧基板
16前面侧延迟区域
18后面侧延迟区域
20前面侧偏振元件
22后面侧偏振元件
24黑光单元
LC液晶单元
PL1后面侧起偏振器
PL2前面侧起偏振器
发明实施方案
下文对本发明进行详细说明。请注意,在本专利说明书中,任何以“…至…”方式的数值表达用于表示包括分别由“至”之前和之后的数值表示的下限和上限的范围。
首先,解释本说明书中使用的术语。
(延迟、Re以及Rth)
本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别是在波长λ下的面内延迟(nm)和沿厚度方向的延迟(nm)。Re(λ)是使用KOBRA 21ADH或者WR(Oji ScientificInstruments生产),对于例如膜的样品,在样品的法线上施加波长为λ的光而测得的。KOBRA的标准波长是590nm。
当待分析样品由单轴或双轴指数椭球表达时,所述膜的Rth(λ)计算如下。
Rth(λ)由KOBRA 21ADH或WR基于六个Re(λ)值、假定的平均折射率值以及作为所述膜的厚度值输入的值计算,所述六个Re(λ)值是对波长为λnm的入射光在六个方向上测得的,这六个方向相对于样品膜的法线方向从0°至50°以10°为间隔的旋转所决定,使用KOBRA21ADH所确定的面内慢轴作为倾斜轴(旋转轴;如果所述膜在面内没有慢轴,定义为在面内的任意方向)。
上文中,当待分析的膜具有在某一个倾斜角下延迟值为零的方向,绕着以法线方向为旋转轴的面内慢轴,则大于产生零延迟的倾斜角的倾斜角的延迟值变成负数,接着由KOBRA21ADH或WR计算膜的Rth(λ)。
围绕膜的作为倾斜角(旋转角)的慢轴(如果所述膜没有慢轴,则膜的旋转轴可以为膜的任意面内方向),在任何期望的两个倾斜的方向上测定这些延迟值,并且基于这些数据以及平均折射率的估计值和输入的膜厚度值,可以根据下式(X)和(XI)计算Rth:
(X):
Re ( &theta; ) = [ nx - ny &times; nz { ny sin ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) } 2 + { nz cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) } 2 ] &times; d cos { sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) }
(XI):
Rth = ( nx + ny 2 - nz ) &times; d
其中,Re(θ)表示距所述法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值;nx表示面内慢轴方向上的折射率;ny表示在与nx垂直的面内方向上的折射率;而nz表示垂直于nx和ny的方向上的折射率。并且“d”是样品的厚度。
当样品诸如待分析的膜不是由单轴或双轴指数椭球表达时,或,即是说当所述膜没有光轴时,膜的Rth(λ)可计算如下:
围绕作为面内倾斜轴(旋转轴)的慢轴(由KOBRA 21ADH或WR判断)测量膜的Re(λ),相对于膜的法线方向从-50°至50°以10°为间隔旋转,总共有11个点被施加在倾斜方向波长为λ的光;并且基于如此测量得到的延迟值、平均折射率的估计值和输入的膜厚度值,可由KOBRA 21ADH或WR计算所述膜的Rth(λ)。
在上述测量中,平均折射率的假设值可以从Polymer Handbook(JohnWiley & Sons,Inc.)中的各种光学膜的目录所列出的数值中获得。平均折射率未知的那些膜可使用Abbe折射计测量。一些主要光学膜的平均折射率在下面列出:
纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。
KOBRA 21ADH或WR根据输入的这些平均折射率的假设值和膜厚度计算nx、ny和nz。基于如此计算得到的nx、ny和nz,进一步计算Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)诸如Re(450)、Re(550)、Re(630)、Rth(450)、Rth(550)和Rth(630)的值可根据测量装置以三个或更多不同的波长(例如,λ=479.2、546.3、632.8或745.3nm)测量的Re和Rth的数据计算。具体地,使所述测量值通过柯西式(直到第3项,Re=A+B/λ2+C/λ4)近似,以测定A、B和C的值。以这种方式,重制波长为λ的Re和Rth的数据,由此可测定波长为λ的Re(λ)和Rth(λ)。
在本说明书中,延迟膜等的“慢轴”意味着在所述方向的折射率最大。“可见光区域”从380nm至780nm。除非在本说明书中特别指明,测量波长为550nm。
在本说明书中,应这样理解:数值数据、数值范围和表示诸如延迟区域、延迟膜、液晶层等构件的光学性质的定性表示(例如,“等同”、“等于”等的表示)应为包括关于液晶显示装置及其构件的通常能接受的误差的数值数据、数值范围和的定性性质。
在本说明书中,延迟膜是指设置在液晶单元和偏振元件(与延迟水平无关)之间的自支撑膜。所述延迟膜与延迟层同义。延迟区域是设置在液晶单元和偏振元件之间的一个或多个延迟膜的总称。
在本说明书中,“前面侧”是指显示面板侧,“后面侧”是指背光侧。加至“Re(λ)”或“Rth(λ)”的下标“前”和“后”分别表示前面侧延迟区域和后面侧延迟区域的Re或Rth。Δnd(λ)是指Δn(λ)和d的乘积,其中d是指液晶层的厚度(nm),而Δn(λ)是指液晶层在波长λnm下的折射率各向异性。
在本说明书中,“前面侧”是指面板侧,“后面侧”是指背光侧。在本说明书中,“前”是指面板面的法线方向,“正面对比度(CR)”是指由沿面板面的法线方向测量的白色亮度和黑色亮度计算的对比度,“视角对比度(CR)”是指根据沿与相对于面板面的法线方向倾斜的倾斜方向(例如,在45度的方位方向和相对面板面的60度的极角方向限定的方向)测量的白色亮度和黑色亮度计算的对比度。
对本发明的液晶显示装置在下文中参考图加以描述。
图1是本发明液晶显示装置的一个实施例的横截面示意图。图1中的液晶显示装置包括前面侧偏振元件20、后面侧偏振元件22、设置在所述前面侧偏振元件20和所述后面侧偏振元件22之间的液晶单元LC、由一个或多个设置在所述液晶单元LC和所述前面侧偏振元件20之间的延迟层构成的前面侧延迟区域16,和由一个或多个设置在所述液晶单元LC和所述后面侧偏振元件22之间的延迟层构成的后面侧延迟区域18。
所述液晶单元LC包括液晶层10以及一对前面侧基板12和后面侧基板16,其中所述液晶层夹在所述前面侧基板12和所述后面侧基板16之间。所述前面侧延迟区域16和所述后面侧延迟区域18具有有助于视角补偿的延迟,或者说,沿着所述前面侧延迟区域16的厚度方向的延迟Rth(λ)和沿着所述后面侧延迟区域18的厚度方向的延迟Rth(λ)的总和,在能够补偿所述液晶层10在黑色状态下的Δnd(λ)的范围内。
本发明的液晶显示装置的一个特征在于沿设置在所述液晶单元LC上面和下面的前面侧延迟区域18和后面侧延迟区域16厚度方向的延迟(Rth(λ)和Rth(λ))之间的大小关系,根据在液晶单元LC的前面侧基板12和后面侧基板14之间的散射强度的大小关系确定。
在现有的液晶显示装置中,假设Rth(λ)和Rth(λ)的总和在能够补偿在液晶单元的延迟的黑色状态下的延迟Δnd(λ)的范围内,通常,将Δnd(λ)的值平均分成Rth(λ)和Rth(λ),或依据生产性等,将Δnd(λ)的值不均匀地分成Rth(λ)和Rth(λ),以使Rth(λ)高于Rth(λ)。然而最近就液晶单元来讲,只有当彩色滤光片作为一个实例,有待用于形成RGB颜色层的颜料的粒径已大幅减小,由此在液晶单元内部发生的多次光散射显著减少,从而进一步提高对比度。本发明人的调查已发现,在这种高对比度的液晶单元中,已经进入到液晶单元的光的偏振态通过在其内散射将不会损失,且可对正面对比度有一些影响。应当注意,正面对比度很大程度上依赖于黑色状态下的漏光。当黑色状态下的亮度越低,所述正面对比度越高。就设置在液晶单元外部的延迟膜的延迟对正面CR的影响而言,在本发明人所知的范围内,迄今为止在本技术中没有研究。
另一方面,关于构成液晶单元的前面侧基板和后面侧基板,设置在其表面(在液晶层侧的表面上)的构件在二者之间不相同;并且具有强的散射因子的阵列构件和彩色滤光片分别设置在任何一个基板的表面上。已知一种阵列上彩色滤光片结构(COA),其中,阵列构件和彩色滤光片设置在一个基板上,并且在这类液晶单元中,散射强度在后面侧基板和前面侧基板之间明显不同。例如,当偏振光进入液晶单元时,所述偏振光由于在液晶单元内不同的散射因子可沿不同方向散射;然而,如上所述,考虑到,在液晶单元中实现高的正面CR,由在基板表面(液晶层侧表面)上形成的上述构件引起的散射光仍可保持与散射前相同的偏振态。当处于和有待于前面侧偏振元件的吸收轴吸收的消光点(extinction point)大不相同的偏振态的偏振光能够散射越多,正面CR就下降得越多;而另一方面,尽管其偏振态接近消光点的偏振光被散射,但是对正面CR降低的影响小。相应地,就前面侧基板和后面侧基板而言,其上设有大量作为散射因子的构件的基板的散射程度将更大,因此,当到达基板的光的偏振态与消光点接近时,散射光对正面CR的降低可减少。到达后面侧基板的偏振光的偏振态由后面侧延迟区域的Rth(λ)确定,其中光已预先通过后面侧延迟区域,并且到达前面侧基板的偏振光的偏振态由后面侧延迟区域的Rth(λ)和黑色状态下液晶层的Δnd(λ)确定;考虑到Rth(λ)和Rth(λ)的总和值在能补偿在液晶单元的黑色状态下的延迟Δnd(λ)的范围内的事实,也可以说,到达前面侧基板的偏振光的偏振态可由前面侧延迟区域的Rth(λ)测定。在本发明中,沿分别设置在液晶单元LC上面和下面的前面侧延迟区域16和后面侧延迟区域18之间的厚度方向的延迟(Rth(λ)和Rth(λ))的大小关系以及在液晶单元LC的前面侧基板12和后面侧基板14之间的散射强度的大小关系满足下式(1)或(2),因此,降低了与消光点大不相同的偏振态的光的散射,由此,提高了正面CR。在满足下式(0)的液晶单元中或其内前面侧基板的散射强度低的液晶单元中,或者说,在其中的前面侧基板具有高的对比度的液晶单元中,这种效果显著。
具体地,在本发明的液晶显示装置中,前面侧基板和在前面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(在下文中称为“前面构件散射强度”)满足下列式(0),
并且,所述前面构件散射强度以及后面侧基板和在所述后面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文中称为“后面构件散射强度”),以及Rth(λ)和Rth(λ)满足下列关系(1)或(2):
(0)前面构件散射强度≤1/38000,
(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,且Rth(λ)>Rth(λ),
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,且Rth(λ)<Rth(λ);
在上式(0)到(2)中,所述前面构件散射强度和所述后面构件散射强度的每一个分别是使用高延迟膜和偏振元件的组合的偏振片2所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前2)”和“构件CR(后2)”的倒数与使用低延迟膜和偏振元件的组合的偏振片1所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前1)”和“构件CR(后1)”的倒数的差值;并且所述前面构件散射强度和后面构件散射强度分别根据下式计算:
前面构件散射强度={/1构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
波长λ可有益地落入380nm至780nm的可见光区域,其中波长λ的Δnd(λ)、Rth(λ)和Rth(λ)满足上述关系。通常,理想的情况是,这些因子在550nm左右(即,所述范围中的中心波长)满足上述关系。
关于在上述测量中使用的高延迟膜和低延迟膜,在两个膜之间的相对关系中,前者是具有较高Rth的膜,而后者是具有较低Rth的膜。这同样应适用于Re,而优选地,前者具有较高的Re,而后者具有较低的Re。在本发明中,使用具有与在液晶显示装置中实际使用的延迟膜的延迟相同的膜可反映出实际使用中的明显不同,从这点出发,理想的情况是,在上述测量中,使用具有210nm的Rth(550)和60nm的Re(550)的膜作为高延迟膜而使用具有0nm的Rth(550)和0nm的Re(550)的膜作为低延迟膜。然而,在测量中使用差别为±10nm的Re和Rth的膜可产生相同的结果。
用于测量的光源没有具体限定,可使用任何不具有高指向性的光源。例如,可在此使用相对于其正面亮度为1,在倾斜方向(例如,在极角为45度以及方位角为0度、45度或90度的三个方向)具有0.6左右(例如,从0.55至0.65)亮度的光源。通常在液晶显示装置中作为背光的普通光源可满足这些特点。
构件CR(前2)和构件CR(前1)是各自使用上述高延迟膜和低延迟膜测量的前面侧基板的构件对比度;并且构件CR(后2)和构件CR(后1)是各自使用上述高延迟膜和低延迟膜测量的后面侧基板的构件对比度。所述“构件对比度”是表示基板和在所述基板上形成的任意构件的总对比度。构件的实例包括彩色滤光片、黑色矩阵、阵列构件(TFT阵列等)、基板上的突出、共通电极、狭缝等所有构件。
具体测量方法如下:
首先,两个基板,即形成每个液晶单元的前面侧基板和后面侧基板,互相分离以形成单独的前面侧基板和后面侧基板;若需要,用水或乙醇清洗每个基板。
通过将高延迟膜粘接于偏振膜的双面制作偏振片2;通过将低延迟膜粘接于偏振膜的双面制作偏振片1;并制备两个这种偏振片2和两个这种偏振片1。
在通常用在液晶显示装置中的光源上面设置偏振片2或偏振片1;通过拆卸液晶单元制备的前面侧基板或后面侧基板随着安装于旋转平台(例如,Sigma Koki的SGSP-120YAW)等而设置在光源上,与光源上的偏振片2或偏振片1平行相隔一预定距离(例如2mm)。这样,使得TFT阵列配线和基板上的黑色矩阵格子型图案与偏振片2或1的偏振轴对应。如上所述的同样的偏振片2或1以这样的方式安装于旋转平台而进一步设置在光源上,其中,在所述方式中,偏振片之间的距离可以是预定距离(例如52mm)。在暗室中使用指示器(例如TOPCON的BM5A)测量在法线方向显示的黑色和白色状态的亮度。从使用偏振片2和1这样测量得到的数据计算正面对比度A(白色亮度/黑色亮度)。旋转偏振片,最低亮度是黑色状态下的亮度;进一步将偏振片旋转90度,在所述方向的亮度是白色状态下的亮度。
然后,在上述实施方案中,拆下前面侧基板或后面侧基板,在该条件下,单独测量偏振片2或偏振片1显示的黑色和白色状态下的亮度。从使用偏振片2或偏振片1测量的数据计算正面对比度B。
为了消除偏振片的正面对比度B对正面对比度A的影响,根据下面式计算构件对比度(CR):
构件CR=1/(1/正面对比度A-1/正面对比度B)。
根据上述方法,测定构件CR(前2)、构件CR(前1)、构件CR(后2)和构件CR(后1)。基于这些数据,将对应的数值赋值到下式,并计算前面构件散射强度和后面构件散射强度。
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)}.
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}.
前面构件散射强度和后面构件散射强度分别各自表示在前面侧基板和后基板的偏振光散射强度;值越大表示散射度越大。
在满足上述(1)的实施方案中,后面构件散射强度比前面构件散射强度大,并且Rth(λ)大于Rth(λ)。在该实施方案中,作为大散射因素的阵列基板和/或彩色滤光片设置在后面侧基板上。例如,在COA-结构的液晶单元中,后面构件散射强度可大于前面构件散射强度。在该实施方案中,后面侧基板构件引起的散射大,然而,控制入射光到达后面侧基板的偏振态的后面侧延迟区域的Rth(λ)小,而补偿黑色状态下液晶层的Δnd(λ)的Rth(λ)的值大量分布于前面侧延迟区域的Rth(λ)。结果,由后面侧基板构件大量散射偏振光,并且,即使可如此保持偏振态,它接近于消光点的偏振态,从而可减少由于散射引起的正面CR的降低。
在满足上述(2)的实施方案中,后面构件散射强度小于前面构件散射强度,并且Rth(λ)小于Rth(λ)。在该实施方案中,作为大散射因素的彩色滤光片等设置在前面侧基板上。在普通的液晶单元内,彩色滤光片层设置在前面侧基板上,这样增加了散射强度,并且进一步,在设置在后面侧基板上的阵列基板的阵列被微图案化的情况下,后面构件散射强度可小于前面构件散射强度。在该实施方案中,前面侧基板构件引起的散射大,然而,控制入射光到达前面侧基板的偏振态的前面侧延迟区域的Rth(λ)小,而补偿黑色状态下液晶层的Δnd(λ)的Rth(λ)的值大量分布于后面侧延迟区域的Rth(λ)。结果,由前面侧基板构件大量散射偏振光,并且,尽管可如此保持偏振态,它接近于消光点的偏振态,从而可减少由于散射引起的正面CR的降低。
本发明人调查发现,上述效果只可在满足式(0)(前面构件散射强度≤1/38000)时显著。这一点通过下面给出的实施例得到证实。主流液晶单元在其前面侧基板上具有彩色滤光片,具有目前市场上已有结构的液晶单元产品均不能满足上述式(0)。
为了满足式(0),可对前面侧基板的构件进行高对比度处理;例如,当将彩色滤光片层设置于前面侧基板上时,例如,为了用于彩色滤光片等的颜料的颗粒细化的黑色矩阵的微图案化处理可能是必要的。
满足式(0)意味着前面侧基板的对比度高;并且使用具有高对比度的前面侧基板可提高整个液晶单元的对比度。
假设进入液晶单元的偏振光即使被内构件散射之后仍可维持其偏振态,本发明的效果可用鲍英卡勒偏振球上的偏振光的轨迹解释。另一方面,迄今为止不认为当偏振光被散射时,光不能保持偏振态;因此,本发明的效果可用鲍英卡勒偏振球上的偏振光的轨迹解释的事实可能是不可预知的,其中本发明已解决由于液晶单元内部光散射的正面CR降低问题。
本发明的效果的获得可不依赖于液晶显示装置的模式。液晶层在黑色状态下的Δnd(λ)的适当值依赖于显示装置的模式而变化。因此,依据所述模式,测定了Rth(λ)和Rth(λ)的总和,将Rth0(λ)的值根据后面侧基板构件和前面侧基板构件的散射强度分成Rth(λ)和Rth(λ)。这样,可获得本发明的效果。
例如,Δnd(λ)在VA-模式或TN-模式液晶层的黑色状态下的范围,并且光学补偿必需的Rth0(λ)的范围如下表所示。然而,下表中的数据用于例证,而例证的数据是非限制性的。在下表中,波长λ为550nm。
 黑色状态下液晶层的Δnd(550)  光学补偿必需的Rth0(550)的范围
  VA-模式   250nm-370nm   150nm-500nm
  TN-模式   300nm-500nm   200nm-600nm
通过控制背光的出射光的角度轮廓可进一步提高本发明的增加正面对比度的效果。具体地,使用具有更高集光能力的背光增加了正面对比度的绝对值,从而也增加了表示本发明效果的正面CR绝对值。集光指数用例如从正面的出射光强度I(0°)和极角45度的出射光强度I(45°)的比(I(0°)/I(45°))来表示;并且较大数值表示背光具有较高集光能力。由于背光具有高的集光能力,优选在扩散膜和液晶面板之间设置具有集光功能的棱镜膜(棱镜层)。棱镜膜起到在具有高效率的液晶面板的有效显示区域收集已通过导光板的发光面发出并由扩散膜散射的光的作用。在其内设有普通直接照明背光的液晶显示装置包括例如,包括透明基板的液晶面板、夹在偏振片之间的彩色滤光片以及设置在所述液晶面板上部的液晶层,并包括设置在下侧的背光。美国3M公司的商标名,亮度增强膜(BEF)是典型的实例。BEF是包括各自具有三角形横截面的单元棱镜的膜,并沿一个方向周期性设置,其中棱镜具有比光波长更大的尺寸(节距)。BEF聚集离轴光(off-axis light),并将它重定向或再循环成朝向观看者的同轴光(on-axis light)。有许多已知的专利公开,诸如JP-B 1-37801、JP-A 6-102506和JP-T 10-506500,在显示器中采用这种亮度控制构件,此亮度控制构件具有棱镜的重复阵列结构,例如典型的BEF。
为了增强集光能力,还优选使用透镜阵列片。所述透镜阵列片具有包括多个单元透镜的透镜面,所述单元透镜形成凸形并以预定节距二维设置。透镜阵列片的优选实施方案如此设计,使得相对透镜面的透镜阵列片的侧面是平面,且在透镜的非集光区域中反射光的反光层形成在所述平面上。还优选使用具有柱状透镜面的透镜阵列片,所述柱状透镜面具有多个以预定节距相互平行设置的凸状圆柱透镜,其中相对透镜面的透镜阵列片的侧边是平面,且在所述平面上形成在凸状圆柱透镜的非集光区域中反射纵向条带光的反光层。另外,同样可用的是例如柱状透镜阵列片以及透镜阵列片,其中各个由圆柱曲面构成的单元透镜在柱状透镜阵列片表面内的一个方向上设置,而各自具有圆形、矩形、六边形等底面形状并各自由穹顶状曲面构成的单元透镜在透镜阵列片表面内二维设置。这些透镜阵列片在JP-A 10-241434、2001-201611、2007-256575、2006-106197、2006-208930、2007-213035、2007-41172等中描述,并通过援引将这些文献的内容并入本申请中。
本发明在显示器的实施方案中同样有效,在所述显示器中,通过控制背光的出射光谱和透过彩色滤光片的透射光谱而放大彩色重现区域。具体地,背光优选采用白色背光,其中红色LED、绿色LED和蓝色LED组合用于混色(color mixing)。还优选红色LED、绿色LED和蓝色LED发出的光的峰值的半值宽度小。LED的半值波长宽度为20nm左右,且与CCFL的半值波长宽度相比较小;当R(红色)的峰值波长为610nm或更大,G(绿色)的峰值波长为530nm,而B(蓝色)的峰值波长为480nm或更小,从而可增加光源本身的色纯度。
据报道,除了LED的峰值波长,当尽可能最小化彩色滤光片的光谱透射率时,可进一步提高彩色重现性且NTSC比值可具有100%的特征。例如,所述内容在JP-A 2004-78102中描述。在红色滤光片中,绿色LED和蓝色LED的峰值位置的透射率优选很小;在绿色滤光片中,蓝色LED和红色LED的峰值位置的透射率优选很小;在蓝色滤光片中,红色LED和绿色LED的峰值位置的透射率优选很小。具体地,所有透射率的数据至多为0.1,更优选为至多0.03,更优选为至多0.01。关于背光和彩色滤光片之间的关系,例如,在JP-A 2009-192661中给予了描述,通过援引将该文献的内容并入本申请中。
还优选使用激光源作为用于扩大彩色重现区域的背光。优选地,红色、绿色和蓝色激光源的峰值波长分别为430-480nm、520-550nm和620-660nm。关于将激光源作为背光,在JP-A2009-14892中给予了描述,通过援引将该文献的内容并入本申请中。
在下面详细说明满足上述式(1)的实施方案。
在满足式(1)的实施方案中,后面构件散射强度大于前面构件散射强度,并且优选地,后面构件散射强度/前面构件散射强度至少为1.4,更优选为至少1.6,更加优选为至少1.8。在前面侧上具有作为目前技术主流的彩色滤光片的实施方案中,后面构件散射强度/前面构件散射强度的比值为0.2至1.3左右。从效果角度来看,对最高范围没有具体限定。满足所述特性的液晶单元的一个实例是COA结构的液晶单元。在普通的COA结构的液晶单元中,后面构件散射强度/前面构件散射强度为从2.0至50左右。“COA”是“color filter-on-array(阵列上彩色滤光片)”的缩写,并且将彩色滤光片设置在有源矩阵基板上的结构称为COA结构。在本说明书中的COA结构的液晶显示装置可具有黑色矩阵,其中黑色矩阵的位置可以在前面侧基板或后面侧基板上;然而,为了获得高的正面CR,黑色矩阵优选位于所述装置中的后面侧偏振元件与液晶层之间。黑色矩阵可由TFT阵列遮光层取代。不管怎样,可达到本专利所指出的增强正面对比度的效果。首先,COA结构只用于在普通TFT基板上形成彩色膜,但通常近来在所述结构中,像素电极形成在彩色膜上,所述像素电极经由称为接触孔的小孔连接至TFT以提高显示特性。本发明适用于任何这些类型。在COA结构中,彩色滤光片层的厚度大于普通型彩色滤光片层的厚度(1至2μm左右),并通常为2至4μm左右。这是为了防止在像素电极的边缘与配线之间形成寄生电容。本发明的液晶显示装置具有的彩色滤光片层的厚度优选为2-4μm,然而本发明并不限于所述厚度。在COA结构的液晶单元的生产中,彩色滤光片上的像素电极必须图案化,因此,需要耐受蚀刻剂和剥离剂。为此,使用厚度控制为厚的彩色滤光片材料(着色光敏组合物),但是,可采用由普通彩色滤光片材料和覆盖层(overcoat)形成的彩色滤光片层的双层构造。在本发明中,可采用任何此类构造。
COA结构在JP-A 2005-99499、2005-258004、2005-3733以及JP-A2007-240544和2004-163979中进一步被描述,并且在本发明中,任何构造都可采用。
甚至在后面侧基板上具有彩色滤光片层的非COA结构的液晶单元也可满足后面构件散射强度>前面构件散射强度且后面构件散射强度/前面构件散射强度≥1.4。一个实例是其中彩色滤光片的对比度高的实施方案。一个高对比度彩色滤光片的实例为包括颜料的彩色滤光片,其中所述颜料的粒径比普通CF中的颜料的粒径更小。形成包括颜料的高对比度彩色滤光片的方法的实例包括下列两种方法。
(i)一种方法是使用诸如砂磨机、辊磨机或球磨机的分散器将颜料颗粒机械研磨成较细颗粒,该方法在例如JP-A 2009-144126中详细描述,其可援引并入本申请中。
(ii)一种方法是将颜料溶于溶剂中,然后再沉淀以制备细小颜料颗粒,该方法在例如JP-A 2009-134178中详细描述。
同样提出了一种用染料代替颜料形成高对比度彩色滤光片的方法。该方法在JP-A 2005-173532中详细描述,其可援引并入本申请。
使用这些专利公开文献中描述的彩色滤光片,即使普通的构造也可提供满足后面构件散射强度>前面构件散射强度并且后面构件散射强度/前面构件散射强度≥1.4的液晶单元。
不仅正面CR,而且黑色状态(正面黑色)下的正面色调也是液晶显示装置的重要显示特征。本发明人调查显示,在该实施方案中,当后面侧延迟区域的延迟(Re和Rth)具有这样的逆波长分散特性,使得所述延迟在可见光区域内的较长波长下更大,则可减少向正面黑色的特定颜色的色移。可认为原因与上面描述的液晶显示装置在正面方向的漏光的原因相同。特别地,当后面侧延迟区域中的延迟的逆波长分散特点较强时,可减少从光源(背光)倾斜进入液晶显示装置的光的椭圆偏振的波长依赖性,其结果是可由此降低波长依赖的漏光水平,并可减少至正面黑色的特定颜色的色移。
在该实施方案中,使得后面侧延迟区域的延迟比前面侧延迟区域的延迟低,并且使前者具有逆波长分散特性,由此可提高正面CR并可减少黑色状态下的正面色移。
更具体地,在该实施方案中,使得后面侧延迟区域具有低的延迟并具有逆波长分散特性,可更多地降低黑色状态下的正面色移,与另一个后面侧延迟区域也具有低的延迟但是具有常规波长分散特性的实施方案相比。在后一实施方案中,观察到了略带浅蓝色的色移,但在前一实施方案中,很少看到浅蓝色色移。在u'v'色度图上,黑色要求v'为0.375或更大。在u'v'色度图上,黑色状态下的浅蓝色色移意味着v'值的降低。在前一实施方案中,v'可达到0.38或更大。
在该实施方案中,后面侧延迟区域的延迟和前面侧延迟区域的延迟没有明确的限定,只要满足上述式(1)即可。根据所述装置中将使用的液晶单元的模式和黑色状态下液晶层的Δnd(λ),可测定满足Rth(λ)>Rth(λ)的后面侧延迟区域的Rth和前面侧延迟区域的Rth。在该实施方案中,例如,只要在波长λ=550nm时满足上述关系式,Rth(550)和Rth(550)之间的差值优选为10-590nm,更优选为50-550nm,更加优选为100-500nm。当Rth差值小于上述范围,效果将不足,而另一方面,为了使差值超出上述范围,应对膜生产条件(就添加剂类型、拉伸比等而言)给予很多限定,而从生产宽容度来看,很多限制可能常常是不利的。
在所述实施方案中,优选地,后面侧延迟区域的Rth和前面侧延迟区域的Rth限定在满足下式的范围内:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm。
另外,在所述实施方案中,后面侧延迟区域的Re和前面侧延迟区域的Re优选限定在满足下式的范围内:
0nm≤Re(550)≤100nm。
本发明的一个实例是VA-模式液晶显示装置。在VA-模式液晶显示装置的实施方案中,当后面侧延迟区域的Rth满足下列式(I)时,可实现显著阻碍正面CR降低的效果。
(I):|Rth(550)|≤90nm
后面侧延迟区域可具有单层结构或可以是两层或多层的层合体。在所述区域具有单层结构的实施方案中,所述层优选满足式(I);在所述区域具有至少两层的层合体的实施方案中,所述层合体整体优选满足上述式(I)。
前面侧延迟区域也可以是单层结构或由两层或多层构成的层合体。优选地,前面侧延迟区域的Rth连同后面侧延迟区域的Rth一起达到能补偿黑色状态下液晶层的Δnd的水平。如上表所示,VA-模式液晶层的Δnd(550)为250-370nm,通常从280nm至350nm左右。适合补偿Δnd(λ)的前面侧延迟区域和后面侧延迟区域的组合在各专利公开文献中描述,例如,日本专利3282986、3666666和3556159,其可援引并入本申请中。从这个观点看,前面侧延迟区域优选满足下列式(III)和(IV):
(III):30nm≤Re(550)≤90nm
(IV):150nm≤Rth(550)≤300nm
为了满足上述特性,前面侧延迟区域可由一个或多个双轴聚合物膜形成,或可包括一个或多个双轴聚合物膜。此外,前面侧延迟区域可包括一个或多个单轴聚合物膜。
VA-模式液晶单元的Δnd通常从280nm至350nm左右,用于尽可能增加白色状态下的透射率。另一方面,当Δnd小于280nm时,白色亮度可随着Δnd的降低而稍微下降,而由于单元厚度d小,液晶显示装置具有优异的快速响应性。在后面侧延迟区域具有低的延迟的情况下,可降低在正面方向的漏光,因此,本发明的获取高的正面CR的特有特征在任何具有不同Δnd(550)的液晶显示装置中都有效。
在本发明的一个实施方案中,后面侧延迟区域(图1的18)满足下列式(II):
(II):|Re(550)|≤20nm
即使当具有高Re的延迟膜设置在后面侧上时,只要Rth满足上述式(I),就达到本发明的效果。另一方面,在将在某种程度上具有Re的延迟膜设置在后面侧上的情况下,与诸如后面侧偏振元件的吸收轴等其他构件的光轴有关的严格的轴向对准将会是必要的。优选地,后面侧延迟区域具有低的Re并总体上满足上述式(II),并方便了将一个或多个延迟膜合并成液晶显示装置中的后面侧延迟区域的轴向对准。
本发明的另一个优点是“圆形不均匀性”的降低。“圆形不均匀性”是指暴露在高温/高湿度气氛后在黑色状态下发生在液晶面板内的圆形漏光现象。其详情在JP-A 2007-187841中描述。一个原因是因为当暴露在高温/高湿度气氛时背光侧液晶单元基板(即图1的后面侧基板)翘曲。在该实施方案中,由于后面侧延迟区域的延迟小,即使有基板的翘曲,也很少对延迟产生影响。而且在COA结构的液晶单元中,除了将彩色滤光片设置在阵列部分,也可设置在后面侧基板上,因此,所述基板即使受热也几乎不会翘曲,因此,可降低圆形不均匀性。
该实施方案的一个实例是其中后面侧延迟区域(图1中的18)满足式(Ia)的VA-模式液晶显示装置:
(Ia)|Rth(550)|≤20nm。
当满足式(Ia)时,可更多地降低圆形不均匀性。
从圆形不均匀性的角度来看,设置在后面侧延迟区域(图1中的18)中的延迟膜的厚度优选较小,具体地,所述厚度优选为2μm至100μm左右,更优选为2μm至60μm左右,更加优选为2μm至40μm左右。
在液晶单元内部的部分诸如彩色滤光片层同样在厚度方向具有延迟的情况下,优选地,在测定后面侧延迟区域的Rth中,考虑在彩色滤光片层的厚度方向的延迟(RthCF)。更优选地,将RthCF考虑在内,上述式(I)满足下式(I'):
(I')|RthCF+Rth|≤90nm,
并且上述式(Ia)满足下式(I'a):
(I'a)|RthCF+Rth|≤20nm。
假定彩色滤光片层的RthCF(550)通过粘合剂取向或颜料分子填充会被显现出来。
如上所述,通过将VA-模式液晶单元的Δnd(550)调整至从约280nm至约350nm的范围,同样可以提高白色状态下的透射率。在后面侧延迟区域满足式(Ia)的实施方案中,同样为了改善视角CR,前面侧延迟区域优选满足下式(IIIa)和(IVa):
(IIIa):30nm≤Re(550)≤90nm
(IVa):180nm≤Rth(550)≤300nm;
而在具有VA-模式液晶单元的实施方案中,其中Δnd(550)为约280nm至约350nm,前面侧延迟区域优选满足下式(IIIa-1)和(IVa-1):
(IIIa-1):50nm≤Re(550)≤75nm
(IVa-1):200nm≤Rth(550)≤300nm;
并且更优选满足下式(IIIa-2)和(Iva-2):
(IIIa-2):50nm≤Re(550)≤75nm
(Iva-2):220nm≤Rth(550)≤270nm。
在延迟膜可生产性方面,事实上,优选采用满足Rth(550)≤230nm的延迟膜的实施方案。这是因为,通常为了制备任何具有高延迟的延迟膜,可进行高拉伸比的拉伸;并且因为较高拉伸比的拉伸可更频繁地造成膜破裂。
从这个观点来看,在后面侧延迟区域满足式(Ia)的实施方案中,同样为了改善视角CR,前面侧延迟区域优选满足下式(IIIa)和(IVa):
(IIIa):30nm≤Re(550)≤90nm
(IVa):180nm≤Rth(550)≤300nm;
并且在VA-模式液晶单元的Δnd(550)等于或小于280nm的实施方案中,前面侧延迟区域更优选满足下式(IIIa-3)和(Iva-3):
(IIIa-3):50nm≤Re(550)≤80nm
(Iva-3):180nm≤Rth(550)≤280nm;
而且更加优选满足下列式(IIIa-4)和(Iva-4):
(IIIa-4):50nm≤Re(550)≤80nm
(Iva-4):180nm≤Rth(550)≤230nm。
本实施方案的另一个实施例是具有满足下式(Ib)的后面侧延迟区域(图1中用18表示)的VA-模式液晶显示装置:
(Ib):20nm<|Rth(550)|≤90nm。
在后面侧延迟区域满足(Ib)的实施方案中,也是为了改善视角CR,没有必要使用任何与前面侧延迟区域具有同样大的延迟的延迟膜,因为后面侧延迟区域可分担为提高视角而需要的延迟。即,根据后面侧延迟区域满足式(Ib)的实施方案,不但可以实现本发明的效果,而且可以实现具有良好可生产性的视角改进。
在后面侧延迟区域满足式(Ib)的实施方案中,同样为了改善视角,前面侧延迟区域优选满足下式(IIIb)和(IVb):
(IIIb):30nm≤Re(550)≤90nm
(IVb):150nm≤Rth(550)≤270nm;
并且在VA-模式液晶单元的Δnd(550)从约280nm至约350nm的实施方案中,前面侧延迟区域更优选满足下式(IIIb-1)和(IVb-1):
(IIIb-1):50nm≤Re(550)≤80nm
(IVb-1):170nm≤Rth(550)≤270nm;
而且更加优选满足下式(IIIb-2)和(IVb-2):
(IIIb-2):50nm≤Re(550)≤80nm
(IVb-2):170nm≤Rth(550)≤230nm。
并且在VA-模式液晶单元的Δnd(550)等于或小于280nm的实施方案中,前面侧延迟区域更优选满足下式(IIIb-3)和(IVb-3):
(IIIb-3):60nm≤Re(550)≤90nm
(IVb-3):150nm≤Rth(550)≤250nm;
并且更优选满足下式(IIIb-4)和(IVb-4):
(IIIb-4):60nm≤Re(550)≤90nm
(IVb-4):150nm≤Rth(550)≤230nm。
图1中,后面侧延迟区域18和前面侧延迟区域16的全部或部分可分别作为后面侧偏振元件22和前面侧偏振元件20的保护膜。虽然未在图1中显示,所述后面侧偏振元件22可在其面对背光24的表面上另外具有任何功能膜,诸如保护膜、防污膜、抗反射膜、抗眩光膜、抗静电膜等;类似地,前面侧偏振元件可在其面板侧表面上另外具有任何功能膜,诸如保护膜、防污膜、抗反射膜、抗眩光膜、抗静电膜等。
如上所述,在一侧分担用于光学补偿的大延迟的系统中,迄今为止,通常将具有大延迟的膜设置在后面侧上;然而,在延迟膜设置在前面侧上的情况下,如在本发明中,一般认为偏振片的产量可增加。原因如下所述。
高延迟膜需要以高的拉伸比拉伸的步骤,因此,与在生产中不需要多种添加剂的廉价膜,即所谓的平面TAC(具有0-10nm的Re和30-80nm的Rth的三乙酰纤维素膜)或低延迟膜相比,其宽度几乎不能扩展。在普通液晶显示装置中,使用宽的液晶单元,通常,将前面侧偏振元件的吸收轴设置在水平方向(在宽度方向),而将后面侧偏振元件的吸收轴设置在垂直方向(在长度方向)。另外,在工业级大批量生产中,偏振元件和延迟膜通常在卷到卷(roll-to-roll)系统中粘接在一起。有鉴于此,将根据所述方法生产的起偏振器粘接于液晶单元,建议将高延迟膜设置在前面侧上以高效使用偏振片的宽度方向,或即增加生产的产量。如在本发明中的将低延迟膜设置后面侧上的情况下,可容易地将所述膜制成宽膜,并且所述膜可与宽偏振元件组合以进一步增加生产产量。因此,可减少浪费的偏振片的量。
参考具体数值数据对此进行描述。通常,延迟膜的宽度为1100mm、1300mm、1500mm、2000mm或2500mm;所述延迟膜的厚度约为25μm、40μm或80μm。膜卷的长度约为2500m或4000m。另一方面,关于应用于电视的VA-模式液晶显示装置的面板尺寸,面板尺寸可以为20英寸、32英寸、40英寸、42英寸、52英寸或68英寸。作为一个实例,在此讨论现在出货最多的42英寸的面板。42英寸的面板(标准4:3)具有853mm(42英寸的宽面板16:9具有930mm)的面板宽度和640mm(42英寸的宽面板具有523mm)的面板高度。在高延迟膜设置在后面侧的常规的普通系统中,在其宽度方向上只能取下一个宽度为例如1300mm或1500mm的用于面板的延迟膜。然而,在本发明的实施方案中,将高延迟膜设置在前面侧,因此甚至可以这样切割宽度为例如1300mm或1500mm的延迟膜,以使对应于面板尺寸的高度而切割的膜片的高度可在膜的宽度方向上,或即在宽度方向取下用于两个面板的延迟膜,从而生产能力可倍增。电视机的尺寸逐年增大,例如,65英寸(标准)电视具有991mm的面板宽度和1321mm的面板高度。在这种宽视角电视中的常规的普通后面侧设置中,即使是宽尺寸的2000mm的膜也只能在宽度方向产生一个用于一个面板的延迟膜。与此相反,在本发明的实施方案中的前面侧设置中,所述膜可在宽度方向产生用于两个面板的延迟膜。另外,68英寸(宽视角)电视具有1505mm的面板宽度和846mm的面板高度,以预期这种电视的产量可以倍增。
本发明中,液晶显示装置可在场序驱动模式下驱动。根据场序驱动模式,液晶单元可不具有彩色滤光片。场序驱动模式液晶单元在JP-A2009-42446、2007-322988和日本专利3996178中详细描述,其被援引并入本申请中。在场序驱动模式中,使用连续发出具有三原色的光的独立背光单元。优选各自设有LED作为光源的背光单元;例如,优选使用各自设有发出红、绿、蓝三种颜色中的任一种颜色的LED元件的背光单元。
本发明的一个实施方案的VA-模式液晶显示装置可在任何模式下被驱动,具体地,以MVA(多域垂直取向)、PVA(图案化垂直取向)、OP(光学对准)或PSA(聚合物稳定配向)中的任何一种模式。这些模式的详情在JP-A2006-215326和JP-T 2008-538819中进行了描述。光学对准模式和PSA模式实现了高的正面对比度。本发明的优点在高对比度面板中更加显著。
可以在VA-模式液晶显示装置(其为本发明的实施方案)中使用的各种构件在下面详细描述。
1、后面侧和前面侧延迟区域
根据本发明,设置在后面侧偏振元件和液晶单元之间的一层或两层或更多延迟层作为整体称为“后面侧延迟区域”。优选地,后面侧延迟区域的Rth(550)满足下式:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm
和/或后面侧延迟区域的Re(550)满足下式:
0nm≤Re(550)≤100nm。
在满足上式(1)的实施方案中,优选地,后面侧延迟区域整体更满足上式(I);且更优选地,后面侧延迟区域整体满足上式(II)。
在实施方案中,优选地,后面侧延迟区域满足上式(Ia);并且更优选地,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤20nm和|Rth(550)|≤20nm;
更加优选地,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤10nm和|Rth(550)|≤10nm;
更优选地,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤5nm和|Rth(550)|≤5nm。
在另一个实施方案中,后面侧延迟区域满足上式(Ib),更优选地,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤20nm和20nm<|Rth(550)|≤90nm;
更加优选的,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤10nm和30nm≤|Rth(550)|≤90nm;
更优选地,后面侧延迟区域满足下式:
0nm≤Re(550)≤10nm和40nm≤|Rth(550)|≤80nm。
根据本发明,设置在前面侧偏振元件和液晶单元之间的一层或两层或更多延迟层作为整体称为“前面侧延迟区域”。优选地,前面侧延迟区域的Rth(550)满足下式:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm
和/或前面侧延迟区域的Re(550)满足下式:
0nm≤Re(550)≤100nm。
在满足上式(1)的实施方案中,前面侧延迟区域满足上式(III)和(IV);并且在后面侧延迟区域满足上式(Ia)的实施方案中,优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIa)和(IVa)。
特别地,在本实施方案中,其中,VA-模式液晶单元的Δnd(550)是从约280nm至约350nm,更优选地,前面侧延迟区域满足上述式(IIIa-1)和(IVa-1);更加优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIa-2)和(IVa-2)。另一方面,在VA-模式液晶单元的Δnd(550)等于或小于280nm的实施方案中,更优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIa-3)和(IVa-3);更加优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIa-4)和(IVa-4)。在后面侧延迟区域满足上式(Ib)的实施方案中,优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIb)和(IVb)。特别地,在VA-模式液晶单元的Δnd(550)是从约280nm至约350nm的实施方案中,更优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIb-1)和(IVb-1);更加优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIb-2)和(IVb-2)。另一方面,在VA-模式液晶单元的Δnd(550)等于或小于280nm的实施方案中,更优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIb-3)和(IVb-3);更加优选地,前面侧延迟区域满足上式(IIIb-4)和(IVb-4)。然而,如上所述,本发明并不限于采用VA-模式的实施方案。
对构成后面侧或前面侧延迟区域的一层或多层材料没有限制。满足上式(I)和(II)或上式(III)和(IV)的延迟区域可由一层或更多层双轴膜或多层诸如C-板和A-板的任何组合的单轴膜构成;当然,满足上式(I)和(II)或上式(III)和(IV)的延迟区域也可由一个或多个双轴膜和一个或多个单轴膜的任何组合构成。就节约成本而言,优选地,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域中的至少一个区域由单层膜构成,更优选地,前面侧延迟区域和后面侧延迟区域二者分别由单层膜构成。
前面侧延迟区域的另一个优选实施方案由两个膜构成,即膜A和膜B。膜A设置成比膜B更靠近液晶单元。膜A满足下式(4),膜B满足下式(5)和(6)。本实施方案具有优异的视角特征补偿。在本实施方案中,前面侧偏振元件的透射轴和膜B的慢轴相互正交或平行。值得注意的是,术语“正交”或“平行”包括了在本发明技术领域中的普遍能接受的误差,且更具体地,所述术语包括在±3°内的可接受的误差。
(4)|Re膜A(550)|≤100nm(更优选地,|Re膜A(550)|≤60nm),
(5)|Re膜B(550)|≥50nm(更优选地,|Re膜B(550)|≥100nm),
(6)0.05≤Nz≤3(更优选地,0.3≤Nz≤1.5)。
在式(4)中,Re膜A(550)表示膜A在波长为550nm的面内延迟;在式(5)中,R膜B(550)表示膜B在波长为550nm的面内延迟;在式(6)中,Re膜B(550)表示膜B在波长为550nm的面内延迟,Rth膜B(550)表示膜B在波长为550nm的厚度方向的延迟,并且Nz=Rth膜B(550)/Re膜B(550)+0.5。
在式(4)-(6)中,加到两个膜(膜A和膜B)的Re(550)的正负符号表示在膜的慢轴和偏振膜的透射轴之间的关系,并且,当慢轴同偏振膜的透射轴一致时,将正号加到Re(550)。
在任何一个上述实施方案中,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域的面内延迟(Re)的波长分散特性优选在较长的波长下变得更大,也就是说,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域的Re优选显示逆波长分散特征。即,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域的Re优选满足Re(450)<Re(550)<Re(630)。这是因为,使用Re显示逆波长分散特征的延迟区域,如果在可见光的中心波长(约550nm)上优化光学性质,那么在所有可见光波长区域可优化光学性质。
由显示逆分散特征的后面侧延迟区域的延迟引起的作用是改善正面黑色状态(降低黑色状态下的正面浅蓝色色调);并且,另一方面,由显示逆分散特征的前面侧延迟区域的延迟引起的作用是改善视角特征,例如改善视角CR和改善视角颜色(降低黑色状态下倾斜方向上的颜色变化)。
为了获得更高的正面CR,组成后面侧或前面侧延迟区域的延迟膜的内部雾度优选等于或小于0.5,更优选等于或小于0.3,更加优选等于或小于0.2。
在本说明书中,膜雾度可如下测量:根据JIS K-6714,制备具有40mm×80mm尺寸的膜样品,并在25摄氏度和60%RH的环境中使用雾度计(NDH-2000,由Nippon Denshoku Industry生产)分析样品,从而测量膜的雾度。
后面侧或前面侧延迟区域可由单独的延迟膜或两层或更多层膜的层合体组成。并且只要满足上述性质,其材料不受限制。例如,可以使用选自以下的一种或两种或多种聚合物:纤维素酰化物、聚碳酸酯基聚合物、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯的聚酯基聚合物、诸如聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸基聚合物,或诸如聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)的苯乙烯基聚合物。使用诸如聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃、诸如乙烯-丙烯共聚物的聚烯烃基聚合物、氯乙烯基聚合物、诸如尼龙或芳族聚酰胺的酰胺基聚合物、亚胺基聚合物、砜基聚合物、聚醚砜基聚合物、聚醚醚酮基聚合物、聚苯硫醚基聚合物、偏二氯乙烯基聚合物、乙烯醇基聚合物、乙烯醇缩丁醛基聚合物、丙烯酸酯基聚合物、聚甲醛基聚合物、环氧基聚合物以及含有上述聚合物的混合物的聚合物制备构成满足上述性质的后面侧或前面侧延迟区域的延迟膜的主要成分。
作为满足式(I)和(II)的单独延迟膜或两层或更多层膜的层合体作为整体满足式(I)和(II),或满足式(II)和(IV)的延迟膜,优选纤维素酰化物基、丙烯酰基聚合物和环烯烃基聚合物膜。
纤维素酰化物基膜:
在本说明书中,术语“纤维素酰化物膜”表示含有任何纤维素酰化物作为主要成分(相对于所有成分总质量的50%或更高质量分数)的膜。可用于制备膜的纤维素酰化物是纤维素酰化物中羟基的氢原子被酰基取代的化合物;并且可使用具有2个碳原子(乙酰基)至22个碳原子的酰基作为取代基。对于可在本发明中使用的纤维素酰化物,不特别限制纤维素中羟基的取代度。取代度(酰化度)可通过测量乙酸和/或C3-C22脂肪酸与纤维素中的羟基的结合度然后计算测量值而获得。可根据ASTM D-817-91进行测量。
对可以用作构成延迟区域的延迟膜的材料的纤维素酰化物的取代度没有特别限制,并且取代度优选为2.30-3.00。纤维素酰化物基膜的逆分散特性可通过控制取代度或使用任意延迟增强剂而获得,其描述在JP-A2009-63983等中。
纤维素酰化物优选为乙酸纤维素,且可以用除乙酰基以外的任何酰基替代乙酰基或与乙酰基一起存在。在这些当中,优选具有选自乙酰基、丙酰基和丁酰基的至少一种酰基的纤维素酰化物;并且更优选具有选自乙酰基、丙酰基和丁酰基的至少两种酰基的纤维素酰化物。更加优选具有乙酰基、丙酰基和/或丁酰基的纤维素酰化物;而且,更加优选乙酰基取代度为1.0-2.97和丙酰基和/或丁酰基的取代度为0.2-2.5的纤维素酰化物。
用于制备构成延迟区域的延迟膜的纤维素酰化物的质量平均聚合度优选为200至800,更优选为250-550。用于制备构成延迟区域的延迟膜的纤维素酰化物的数均分子量优选为70,000至230,000,更优选为75,000至230,000,并更加优选为78,000至120,000。
可用于制备满足式(Ia)的膜的纤维素酰化物的实例包括在JP-A2006-184640[0019]-[0025]中描述的那些。
将用作延迟区域的一部分或用作延迟区域本身的纤维素酰化物基膜优选地根据溶液流延法制备。在该方法中,通过将纤维素酰化物溶解在有机溶剂中制备的溶液(浓夜)用于形成膜。当使用至少一种添加剂时,可将添加剂在制备浓夜的过程的任何步骤中加入浓夜。
在制备用于前面侧延迟区域的纤维素酰化物基膜中,优选使用任何延迟增强剂,并且在制备用于后面侧延迟区域的纤维素酰化物基膜中,可使用任何延迟增强剂。可用于本发明中的延迟增强剂的实例包括棒状或盘状化合物和正双折射化合物。棒状或盘状化合物的实例包括具有至少两个芳环的化合物,并优选作为延迟增强剂。相对于100质量份的包括纤维素酰化物的聚合物成分,棒状化合物的量优选从0.1至30质量份,更优选从0.5至20质量份。相对于100质量份的纤维素酰化物,盘状化合物的量优选从0.05至20质量份,更优选从0.1至15质量份,更优选从0.1至10质量份。
在增强Rth延迟方面,盘状化合物比棒状化合物更优异;当要求特别高的Rth延迟时,优选使用盘状化合物。可使用多种类型的化合物作为延迟增强剂。
延迟增强剂优选在250nm至400nm的波长范围内具有最大吸收,并且优选地,在可见光范围内基本上没有吸收。
延迟增强剂的实例包括下面的化合物(1)-(3)。
(1)盘状化合物
详细描述这种盘状化合物。作为盘状化合物,可使用具有至少两个芳环的化合物。
在本说明书中,术语“芳环”不但指芳烃环,还指芳杂环。可在本发明中使用的盘状化合物的实例包括在JP-A 2008-181105[0038]-[0046]中描述的那些。
可用作构成延迟区域的延迟膜的材料的盘状化合物的实例包括下式(I)表示的化合物。
Figure BDA00001949320100311
在式中,X1表示单键、-NR4-、-O-或-S-;X2表示单键、-NR5-、-O-或-S-;X3表示单键、-NR6-、-O-或-S-。并且,R1、R2和R3各自独立地表示烷基、烯基、芳环基或杂环残基;R4、R5和R6各自独立地表示氢原子、烷基、烯基、芳基或杂环基。
由式(I)表示的化合物的优选实例I-(1)至IV-(10)包括但不限于如下面所示的那些。
Figure BDA00001949320100331
Figure BDA00001949320100351
Figure BDA00001949320100361
Figure BDA00001949320100381
Figure BDA00001949320100391
Figure BDA00001949320100401
Figure BDA00001949320100411
Figure BDA00001949320100421
(2)棒状化合物
在本发明中,除盘状化合物以外,优选使用棒状化合物,亦即具有直线状分子结构的化合物。可在本发明中使用的棒状化合物的实例包括在JP-A2007-268898,[0053]-[0095]中描述的那些。
(3)正双折射化合物
正双折射化合物是下面的聚合物:由聚合物的单轴取向分子形成的层显示出相对沿取向方向的光的更大折射率和相对沿取向方向的垂直方向的光的较小折射率,这样,所述聚合物是正双折射化合物。
对所述正双折射化合物没有限制,正双折射化合物的实例包括具有内双折射的聚合物,例如聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚醚酮类、聚芳酰胺类和聚酰亚胺类;优选聚醚酮类和聚酯基聚合物;更优选聚酯基聚合物。
聚酯基聚合物通过将C2-20脂肪族二羧酸和C8-20芳族二羧酸的混合物与选自C2-12脂肪族二醇、C4-20烷基醚二醇和C6-20芳族二醇的至少一种二醇发生反应制备。如有必要,产品的两端可通过与一元羧酸、一元醇或酚进行反应而封端。封闭末端可以为了避免任何自由羧酸的污染,并且就贮存稳定性来讲,优选进行封闭末端。可用于制备聚酯基聚合物的二羧酸优选为C4-20脂肪族二羧酸或C8-20芳族二羧酸。
可优选使用的C2-20脂肪族二羧酸的实例包括草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十四烷二酸和1,4-环己烷二羧酸。
C8-20芳族二羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、2,8-萘二羧酸和2,6-萘二羧酸。
在这些脂肪族二羧酸之中,优选丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸和1,4-环己烷二羧酸;并且在这些芳族二羧酸中,优选邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸。在这些脂肪族二羧酸中,特别优选琥珀酸、戊二酸和己二酸;在这些芳族二羧酸中,特别优选邻苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸。
可使用上述脂肪族二羧酸和芳族二羧酸的任何组合,并且对该组合没有特别限制。它们的多种类型可以分别组合。
可用于正双折射化合物中的二醇或芳族二醇可以选自例如C2-20脂肪族二醇、C4-20烷基醚二醇和C6-20芳族二醇。
C2-20脂肪族二醇的实例包括烷基二醇类和脂环族二醇类,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-n-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十八烷二醇。这些二醇类可单独或与其他二醇组合使用。
特别优选乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇和1,4-环己烷二甲醇;并且特别优选乙二醇、1,2-丙二醇、1,3丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二醇和1,4-环己烷二甲醇。
C4-20烷基醚二醇的优选实例包括聚四亚甲基醚二醇、聚亚乙基醚二醇、聚亚丙基醚二醇及其任意组合。对平均聚合度没有特别限制,优选从2至20,更优选从2至10,更加优选从2至5,特别优选从2至4。所述化合物的实例包括可商购的聚醚二醇,例如Carbowax树脂、Pluronics树脂和Niax树脂。
C6-20芳族二醇的实例包括但不限于双酚A、1,2-羟基苯、1,3-羟基苯、1,4-羟基苯和1,4-苯二甲醇。优选双酚A、1,4-羟基苯和1,4-苯二甲醇。
正双折射化合物优选为末端被任何烷基或芳基封端的化合物。用任何疏水基保护末端对于防止在高温高湿度条件下随时间的降解是有效的,这是因为疏水基可起到延长酯基水解的作用。
为了避免正双折射化合物中的末端OH或羧酸,末端优选使用一元醇残基或一元羧酸残基封端。
作为一元醇,优选C1-30取代或非取代的一元醇,并且其实例包括脂肪醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、异己醇、环己醇、辛醇、异辛醇、2-乙基己基醇、壬醇、异壬醇、叔壬基醇、癸醇、十二烷醇、十二己醇(dodeca hexanol)、十二辛醇(dodecaoctanol)、烯丙醇和油醇;以及取代的醇类例如苯甲醇和3-苯基丙醇。
可用于封端的醇的优选实例包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、异己醇、环己醇、异辛醇、2-乙基己基醇、异壬醇、油醇和苯甲醇;其更加优选的实例包括甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇、环己醇、2-乙基己基醇、异壬醇和苯甲醇。
当使用一元羧酸残基封端时,作为一元羧酸残基的一元羧酸优选为C1-30取代或非取代的一元羧酸。它可以是脂肪族一元羧酸或芳族一元羧酸。脂肪族一元羧酸的优选实例包括乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己酸、癸酸、十二酸、十八酸和油酸;并且芳族一元羧酸的优选实例包括苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、对叔戊基苯甲酸、邻甲苯甲酸、间甲苯甲酸、对甲苯甲酸、二甲基苯甲酸、乙基苯甲酸、正丙基苯甲酸、氨基苯甲酸和乙酰氧基苯甲酸。这些化合物可单独或互相结合使用。
所述正双折射化合物可以容易地根据任何常规方法生产,例如,根据用于封端的二羧酸组分和二醇组分和/或一元羧酸或一元醇的聚酯化、酯交换或热熔缩合法,或二羧酸组分和乙二醇的酸性氯化物的界面缩合法。本发明中使用的缩聚物酯在Koichi Murai的“"Plasticizers and their Theory andApplications"(by Miyuki Shobo,1st Ed.,issued on March 1,1973)中进行了详细描述。另外,在此还可使用的材料在JP-A 5-155809、5-155810、5-197073、2006-259494、7-330670、2006-342227和2007-3679中有详细描述。
正双折射化合物的实例包括但不限于下表所示的那些。
Figure BDA00001949320100461
Figure BDA00001949320100471
在表2和表3中,PA表示邻苯二甲酸;TPA表示对苯二甲酸;IPA表示间苯二甲酸;AA表示己二酸;SA表示琥珀酸;2,6-NPA表示2,6-萘二羧酸;2,8-NPA表示2,8-萘二羧酸;1,5-NPA表示1,5-萘二羧酸;1,4-NPA表示1,4-萘二羧酸;并且1,8-NPA表示1,8-萘二羧酸。
所述正双折射化合物的量,相对于100质量份的纤维素酰化物,优选为1-30质量份,更优选为4-25质量份,更加优选为10-20质量份。
可在将用于制备纤维素酰化物基膜的纤维素酰化物溶液中加入任何不同于延迟增强剂的添加剂。另一种添加剂的实例包括抗氧化剂、UV抑制剂、剥离促进剂、增塑剂、控制波长分散的试剂、微细颗粒和控制光学性质的试剂。它们可选自任何已知的添加剂。
用于后面侧或前面侧延迟区域的纤维素酰化物溶液可以与任何塑化剂一起加入,以提高已制备膜的机械性质或干燥速率。可在本发明中使用的塑化剂的实例包括在JP-A 2008-181105,[0067]中描述的那些塑化剂。
为了制备满足式(Ia)的纤维素酰化物基膜,可使用在JP-A 2006-184640,[0026]-[0218]中描述的一种或多种添加剂。添加剂的优选范围与所述公开文献中描述的相同。
丙烯酰基聚合物膜:
在本发明中使用的丙烯酰基聚合物膜为含有丙烯酰基聚合物作为主要成分的膜,其中所述丙烯酰基聚合物具有至少一个(甲基)丙烯酸酯的重复单元。丙烯酰基聚合物膜的优选实例包括具有至少一个单元的丙烯酰基聚合物,其中所述至少一个单元选自内酯环单元、马来酸酐单元和戊二酸酐,以及至少一个(甲基)丙烯酸酯的重复单元。这些丙烯酰基聚合物在JP-A2008-9378中进行了详细描述,可参考。
作为另一种聚合物,可将纤维素基聚合物优选地加入丙烯酰基聚合物膜中;在这样的实施方案中,它们可在互补系统中作用,并且混合材料可具有任何期望的性质。纤维素基聚合物的量相对所有聚合物的总质量优选为约5%至约40质量%。通常,丙烯酰基聚合物膜具有低透湿性,因此,在生产偏振片之后很难除去残余的水。另一方面,含有纤维素基聚合物的丙烯酰基聚合物可具有适当的透湿性。这种丙烯酰基聚合物膜的实例包括含10质量%的纤维素酰化物的膜,在下文表4中描述,并且包括含30质量%的纤维素乙酸酯丙酸酯(“CAP482-20”,由Eastman Chemical生产)的膜。环烯烃基聚合物膜:
关于材料以及采用所述材料制备环烯烃基聚合物膜的方法,在JP-A2006-293342,[0098]-[0193]中进行了详细描述,其可在本发明中作为参考。构成第二延迟区域的延迟膜的实例包括降冰片烯基聚合物,诸如ARTON(由JSR Corporation生产,以及ZEONOR(由ZEON Corporation生产)。
可以使用各种方法生产构成后面侧或前面侧延迟区域的延迟膜。例如,可使用溶液流延法、熔融挤出法、压延法或冷凝成型法。其中,优选为溶液流延法和熔融挤出法。并且,构成第二延迟区域的延迟膜可以是在成型后拉伸处理制成的膜。根据单轴向或双轴拉伸法可进行膜的拉伸。优选同时或连续双轴拉伸。为了实现高的光学各向异性,膜应在宽度方向和长度方向(机器方向)进行高拉伸比的拉伸处理。拉伸比优选为3-100%。可使用拉幅机(tenter)进行拉伸处理。或可在辊间进行纵向拉伸处理。
构成后面侧或前面侧延迟区域的延迟膜可以是由在期望的取向态下固定的液晶组合物形成的层,或者是含有这样的层和支撑所述层的聚合物膜的层合体。在后一个实施方案中,可使用聚合物膜作为偏振元件的保护膜。可用于制备组成前面侧延迟区域的延迟膜的液晶的实例包括棒状液晶,盘状液晶和胆甾相液晶。
作为溶剂流延法,可使用溶液层合-流延法诸如助溶剂流延法、溶液连续流延法和涂布法。使用助溶剂流延法或连续溶剂法分别制备多个用于形成这些层的纤维素酰化物溶液(浓夜)。根据溶液共流延法(多层同时流延),使用用于流延的排出阀(geeser)将用于多层(例如三层或多层)中的每一层的每一种浓夜从流延支持体(诸如带或桶)上的每个狭缝同时挤出,然后在适当的时间将其从支持体剥离,然后烘干以形成膜。
根据溶液连续流延法,首先,从用于流延的排出阀挤出用于第一层的浓夜,流延在支持体上;然后,在干燥后或未经干燥,从用于流延的排出阀挤出浓夜,流延在所述第一层。如有必要,以同样的方式连续流延三层或三层以上浓夜并且层合,然后在适当的时间从支持体除去,并干燥以形成膜。
根据涂布法,通常,根据溶液流延法制备核心层。然后,通过使用合适的设备分别或同时将制备的涂布液施加在所述核心层的各表面上,然后干燥以形成层状膜。
为了降低拐角侧的不均匀性,有必要降低施加到所述膜的外力引起的延迟膜的变形。就降低拐角侧不均匀性并提高生产率而言,设置在后面侧的构成第二延迟区域的延迟膜的厚度优选等于或大于20微米并等于或小于200微米。关于拐角侧的不均匀性的细节在JP-A 2009-69720中进行了描述。
2、偏振元件
没有限制设置在前面侧或后面侧的偏振元件。可使用任何常规的线性偏振膜。线性偏振膜优选为以Optiva Inc.的产品为代表的涂布偏振膜,或由粘合剂和碘或二色性染料形成的偏振膜。在线性偏振膜中,碘或二色性染料在粘合剂中取向以表现偏振能力。碘或二色性染料优选沿粘合剂分子取向,或者通过在液晶的自织构化而取向。现有的商用起偏振器通常通过将拉伸的聚合物膜浸没在槽内的碘或二色性染料的溶液中而制备,由此使得碘或二色性染料渗透进入粘合剂。
3、保护膜
保护膜优选粘接于前面侧或后面侧偏振元件的双面。设置在液晶单元侧的每层保护膜构成了后面侧或前面侧延迟区域的一部分,并且要求前者满足上式(I)。后者构成了前面侧延迟区域的一部分,并且在一些实施方案中,要求保护膜具有可以有助于单独或与其他层结合时提高视角CR的光学性质。
对设置在前面侧或后面侧偏振元件的外侧的保护膜没有特别限制。可使用任何聚合物膜。膜的实例与上述作为构成第一延迟区域的延迟膜的实例相同。例如,示例了含有纤维素酰化物(例如乙酸纤维素、丙酸纤维素和丁酸纤维素)、聚烯烃(降冰片烯基聚合物和聚丙烯)、聚甲基丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚酯或聚砜作为主要成分的膜。也可使用可商购的聚合物膜(例如,关于纤维素酰化物膜,“TD80UL”(由FUJIFILM生产),关于降冰片烯基聚合物膜,ARTON(由JSR Corporation生产)和ZEONOR(由NIPPON ZEON Corporation生产))。
4、生产液晶显示装置的方法
本发明涉及一种生产液晶显示装置的方法,所述装置包括前面侧偏振元件、后面侧偏振元件,设置在前面侧偏振元件和后面侧偏振元件之间的液晶单元,由一个或多个设置在液晶单元和前面侧偏振元件之间的延迟层构成的前面侧延迟区域,以及一个或多个设置在液晶单元和后面侧偏振元件之间的延迟层构成的后面侧延迟区域;所述方法包括:
第一步骤:制备包括液晶层和一对将所述液晶层夹持在其间的前面侧基板和后面侧基板的液晶单元,其中所述前面侧基板和在基板上形成的所有构件的散射强度(下文中可称为“前面构件散射强度”)满足下式(0):
(0)前面构件散射强度≤1/38000;
第二步骤:将第一步骤制成的液晶单元的前面构件散射强度与后面侧基板和在后面侧基板形成的所有构件的散射强度(下文中可称为“后面构件散射强度”)比较;
第三步骤:在波长λ下测定对在第一步骤制成的液晶单元的黑色状态下的Δnd(λ)补偿所必需的沿厚度方向的延迟Rth0(λ);并且
第四步:以在第二步骤获得的后面构件散射强度和前面构件散射强度之间的大小关系为基础,将在液晶单元的黑色状态下进行视角补偿所必需的Rth0(λ)值分别分配成沿前面侧延迟区域和后面侧延迟区域的厚度方向的延迟(Rth(λ)和Rth(λ))。
前面构件散射强度和后面构件散射强度的计算方法如上所述。波长λ可以是可见光区域的任何一个波长,但通常优选为中心波长550nm。
根据本发明的方法,提供实现了适当的视角补偿并确保了正面CR的改进的液晶显示装置。就本发明人所知,迄今为止,基于液晶单元内部的散射为来确定用于视角补偿的延迟膜的延迟的技术思想至今几乎未知。
可进行第二步骤以确定满足下列关系式(1)和(2)中的哪一个:
(1)后面构件件散射强度>前面构件件散射强度,
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,
按照结果,在第四步骤中,
如果满足关系式(1),将Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ)从而满足关系:Rth(λ)>Rth(λ),并且
如果满足关系式(2),将Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ)从而满足关系:Rth(λ)<Rth(λ)。
具体地,在第四步骤中,基于在第二步骤测定的结果,设置一层单独的延迟膜或两层或更多层延迟膜组合构成所述后面侧延迟区域或前面侧延迟区域,从而满足Rth(λ)>Rth(λ)或Rth(λ)<Rth(λ)。
构成所述后面侧延迟区域或前面侧延迟区域的一个或多个延迟膜可选自商业产品或可根据上述方法生产。
实施例
根据下列实施例更详细地说明本发明。在下面的实施例中,在不超过本发明的精神和范围下,可适当修改或改变所使用的材料、试剂和物质的量、比例、对它们的操作等。因此,本发明的范围不应限于以下实施例。
1、膜的生产方法:
(1)制备膜1:
制备商购纤维素酰化物膜“Z-TAC”(FUJIFILM的商品名),将该膜用作膜1。
(2)制备膜2:
根据在JP-A 2007-127893的[0223]至[0226]中的描述生产拉伸膜(保护膜A)。根据该专利文献的[0232]中的描述,制备易粘层涂布组合物P-2,并将该组合物施加于拉伸膜的表面,由此,根据专利公开中的[0246]中所描述的方法,在保护膜上形成了易粘层。将所述膜用作膜2。
(3)制备膜3
使用固态电晕放电器6KVA(Pillar生产),对商购降冰片烯聚合物膜“ZEONOR ZF14-060”(Optes生产)的表面进行电晕放电处理。将所述膜用作膜3。所述膜的厚度为60μm。
(4)制备膜4:
在商购环烯烃聚合物膜“ARTON FLZR50”(JSR Corporation生产)的表面上进行电晕放电处理。将该膜用作膜4。该膜的厚度为50μm。
(5)制备膜5
制备商购纤维素酰化物膜“"Fujitac TD80UL”(FUJIFILM的商品名),将该膜用作膜5。
(6)制备膜6
(用于低取代层的纤维素酰化物溶液)
将下列成分放入混合罐并在加热下搅拌以溶解这些成分,由此制备用于低取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100531
延迟增强剂(2)的组成如下表所示。在下表中,EG表示乙二醇,PG表示丙二醇,BG表示丁二醇,TPA表示对苯二甲酸,PA表示邻苯二甲酸。AA表示己二酸,SA表示琥珀酸。所述延迟增强剂(2)是无磷化合物,而且是作为延迟增强剂的化合物。延迟增强剂(2)的末端由乙酰基封闭。
(用于高取代层的纤维素酰化物溶液)
将下列成分放入混合罐并在加热下搅拌以溶解这些成分,由此制备用于高取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100533
(纤维素酰化物样品的生产)
两种纤维素酰化物溶液流延在条带上以在其上形成核心层以及表层A和表层B,所述核心层由用于低取代层的纤维素酰化物溶液制成且具有51μm的厚度,表层A和表层B由用于高取代层的纤维素酰化物溶液制成且各自具有2μm的厚度。当残留溶剂量相对膜的总质量为20%时,将形成的膜从条带上剥离、夹紧并使用拉幅机在140摄氏度的温度下沿横向拉伸8%。接着,松开所述膜,在130摄氏度的温度下干燥20分钟,然后用拉幅机沿横向在180摄氏度的拉伸温度下再拉伸24%,由此得到厚度为55μm的膜。将该膜作为膜6。
(7)制备膜7
根据制备膜6的相同方法生产厚度为56μm的纤维素酰化物膜,但是,为生产所述膜,可将核心层的厚度从51μm变成52μm,并将横向拉伸的拉伸温度从180摄氏度变为176摄氏度。将该膜作为膜7。
(8)制备膜8:
根据制备膜6的相同方法生产厚度为60μm的纤维素酰化物膜,为生产所述膜,可将核心层的厚度从51μm变成56μm,并将横向拉伸的拉伸比从24%变为21%。将该膜作为膜8。
(9)制备膜9:
(用于低取代层的纤维素酰化物溶液)
将下列成分放入混合罐并在加热下搅拌以溶解这些成分,由此制备用于低取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100542
Figure BDA00001949320100551
(用于高取代层的纤维素酰化物溶液)
将下列成分放入混合罐并在加热下搅拌以溶解这些成分,由此制备用于高取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100552
(纤维素酰化物样品的制备)
将两种纤维素酰化物溶液流延在条带上以在其上形成核心层以及表层A和表层B,所述核心层由用于低取代层的纤维素酰化物溶液制成并且具有114μm的厚度,表层A和表层B由用于高取代层的纤维素酰化物溶液制成并且各自具有2μm的厚度。当残留溶剂量相对膜的总量为20%时,将形成的膜从条带剥离、夹紧并使用拉幅机在170摄氏度下运输。然后,松开所述膜,并在130摄氏度下干燥20分钟,然后,使用拉幅机将膜在180摄氏度的拉伸温度横向拉伸23%。将该膜作为膜9。
膜9的生产没有膜12制备的问题(在干燥步骤中的高温处理下冒烟,挥发油粘附到机器零件上导致操作失效,或其粘附到膜上导致所述膜的表面失效)。
这是因为在膜9制备中使用的延迟增强剂(2)还起到增塑剂的功能,因此,膜9的制备不同于膜12制备中那样要求常规的低分子量增塑剂TPP和BDP。
使用具有正双折射的化合物如延迟增强剂(2)解决了上述问题,因此可以说具有正双折射的化合物为优选的用于膜制备的延迟增强剂。
(10)制备膜10
制备纤维素酰化物丙酸酯"CAP482-20"(由Eastman Chemical生产,乙酰基取代度为0.2,且丙酰基取代度为2.4)。向其中加入增塑剂1,4-亚苯基-四苯基磷酸酯(1,4-phenylene-tetraphenyl phosphate)(8质量%)和抗老化剂(抗氧化剂)“IRGANOX-1010”(由Ciba Specialty Chemicals生产)(0.5质量%),并且用转鼓混合机(tumbler mixer)混合30分钟。使用除湿热空气干燥机(Matsui Seisaku-sho生产的“DMZ2”)在150摄氏度的热空气温度下,在-36摄氏度的露点下干燥所得的混合物。接着,将混合物装入双螺杆挤出机(由Technovel生产);通过连续进给装置经过所述挤出机的中间部分内设置的加料斗口,向其中加入消光剂"AEROSIL 200V"(0.016μm二氧化硅微细颗粒,由Nippon Aerosil生产),使其通过流量达到0.05%,并还通过相同的口以0.5%的通过流量向其中加入紫外线吸收剂“TINUVIN 360”(由Ciba SpecialtyChemicals生产),使混合物熔融挤出。这样熔融挤出所形成的膜具有180μm的厚度。
将所述膜在142摄氏度的温度下在MD上双轴拉伸1.1倍,且在TD上双轴拉伸2.2倍。该膜用作膜10。该膜的厚度为74μm。
在该实施例中,从纤维素酰化物丙酸酯(CAP)起始的膜根据熔融挤出法生产;然而,本发明人证实,不用说,具有相同性质的膜也可以根据溶液流延法生产,且这些膜显示出相同的效果(但是,考虑到在浓夜制备中CAP的溶解性,使用乙酰基取代度为1.6且丙酰基取代度为0.9的CAP作为起始材料)。
(11)制备膜11:
将内置于Toshiba液晶面板“32C7000”的降冰片烯膜剥离,并在所述膜上形成易粘附层。该膜用作膜11。该膜的厚度为70μm。
(12)制备膜12
制备具有下表中所示的酰基和酰基取代度的纤维素酰化物。具体地,将催化剂硫酸(相对于100质量份的纤维素,量为7.8质量份)加入纤维素,然后在其中加入供给酰基的羧酸,并且在40摄氏度下酰化纤维素。这样,改变了羧酸的种类和量,由此改变且控制酰基类型和酰基的取代度。酰化后,在40摄氏度下老化产物。通过用丙酮清洗,从纤维素酰化中去除小分子组分。在此表中,Ac表示乙酰基,CTA表示三乙酸纤维素(其中的酰基均为乙酰基团的纤维素酯)。
(纤维素酰化物溶液)
将以下成分放入混合罐中,并搅拌以溶解这些成分。在90摄氏度下加热约10分钟后,用平均孔径34μm的纸过滤器和平均孔径10μm的烧结金属过滤器过滤。
Figure BDA00001949320100571
(消光剂分散液)
将含有已经根据以上方法制备的纤维素酰化物溶液的以下组合物加入到分散器中,并分散以制备消光剂分散液。
Figure BDA00001949320100572
(添加剂溶液)
将含有已经根据以上方法制备的纤维素酰化物溶液的以下组合物加入到混合罐中,在加热下搅拌溶解以制备添加剂溶液。
Figure BDA00001949320100581
混合100质量份的纤维素酰化物溶液、1.35质量份的消光剂分散液以及一定量的添加剂溶液(添加剂溶液的量使得在即将形成的纤维素酰化物膜中,延迟增强剂(1)的量为10质量份),以制备用于膜形成的浓夜。添加剂的量相对于100质量份的纤维素酰化物,按质量计。
下表中添加剂和增塑剂的缩写如下:
CTA:三乙酰基纤维素
TPP:磷酸三苯酯
BDP:联苯二苯磷酸酯
Figure BDA00001949320100582
使用带式流延器(band caster),流延以上浓夜。将具有下表中所示的残留溶剂量的膜从带上剥离,且在从剥离到拉幅机的区段内,以下表所示的拉伸比将其在机器方向上拉伸,然后使用拉幅机以下表所示的拉伸比在横向方向上拉伸。横向拉伸后,立即以下表所示的比例在横向方向上收缩(松弛)所述膜,然后从拉幅机上取下所述膜。所述过程得到纤维素酰化物膜。从拉幅机取下的膜中残留溶液的量如下表。所述膜的两个边缘在临到卷绕区之前剪掉,使膜的宽度为2000mm,并且将膜卷起成长度为4000m的卷膜。拉伸中的拉伸比显示在下表中。
Figure BDA00001949320100591
这样生产的纤维素酰化物膜用作膜12。
(13)制备膜13:
(用于低取代层的纤维素酰化物溶液)
将以下成分放入混合罐中,加热下搅拌以溶解这些成分,从而制备用于低取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100592
(用于高取代层的纤维素酰化物溶液)
将以下成分放入混合罐中,并搅拌溶解这些成分,从而制备用于高取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100601
(纤维素酰化物样品的制备)
将两种纤维素酰化物溶液流延到带上以在其上从用于低取代层的纤维素酰化物溶液形成厚度为82μm的核心层,并从用于高取代层的纤维素酰化物溶液形成表层A和表层B,表层A和表层B各自具有2μm的厚度。从所述带上剥离所形成的膜,夹紧,并使用拉幅机在180摄氏度下横向拉伸18%,同时残余溶剂的量为相对于所述膜的总质量的20%。接着,松开所述膜且在130摄氏度下干燥20分钟,以这种方式制备膜。该膜用作膜13。
(14)制备膜14:
<环聚烯烃聚合物P-1的制备>
将100质量份的纯甲苯和100质量份的甲基降冰片烯羧酸酯放入反应器中。接着,将25毫摩尔%(相对于单体)溶解于甲苯的乙基己酸镍、0.225摩尔%(相对于单体)的三(五氟苯基)硼和0.25摩尔%(相对于单体)溶解于甲苯的三乙基铝放入所述反应器中。在室温搅拌下,这些物质反应18小时。反应后,将反应混合物放入过量乙醇中,且在其中形成聚合物沉淀物。纯化所述沉淀物,并且在真空条件下在65摄氏度下干燥这样得到的环烯烃聚合物(P-1)24小时。
将所得的聚合物溶解于四氢呋喃中,通过凝胶渗透色谱法测量其分子量。以聚苯乙烯计,聚合物的数均分子量为79,000,而且其重均分子量为205,000。使用Abbe折射计测量所得聚合物的折射率,其值为1.52。
(聚烯烃浓夜D-1)
Figure BDA00001949320100611
将以上组合物放入混合罐中并搅拌溶解这些成分,通过平均孔径为34μm的纸过滤器和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器过滤所得溶液,由此制备环聚烯烃浓夜D-1。将浓夜流延到带式流延器上。使用拉幅机将残余溶剂量约为30质量%的膜从带上剥离,将所述膜用施加到其上的140摄氏度的热空气干燥。之后,拉幅机转送变为辊转送,使膜在120摄氏度至140摄氏度下进一步干燥,并卷起来。该膜用作膜14。该膜具有80μm的厚度。
(15)制备膜15:
根据JP-A 2008-95027中描述的比较化合物C-3的制备方法,制备乙酸纤维素苯甲酸酯15A,但是,在所述方法中用作中间体2的4-甲氧基肉桂酰氯改变为苯甲酰氯。
<纤维素酰化物溶液的制备>
将以下成分放入混合罐中并在加热下搅拌以溶解这些成分,从而制备含有纤维素酰化物溶液的溶液。
Figure BDA00001949320100612
立即将这样制备的纤维素酰化物溶液流延到带式流延器上。将残余溶剂量约为30质量%的膜剥离,使用拉幅机将所述膜用施加到其上的160摄氏度的热空气干燥。
进一步,将该膜在160摄氏度下单轴拉伸1.5倍,保持其边缘固定。该膜用作膜15。该膜的厚度为55μm。
(16)制备膜16:
根据与在JP-A 2009-63983中描述的膜样品201的生产方法相同的方法制备厚度为34μm的膜。该膜用作膜16。
(17)制备膜17
可商购的降冰片烯聚合物膜“ZEONOR ZF14-100”(由Optes生产)在153摄氏度的温度下在MD上双轴拉伸1.5倍,且在TD上双轴拉伸1.5倍,保持其边缘固定,然后对其表面进行电晕放电处理。该膜用作膜17。该膜的厚度为45μm。
(18)制备膜18
(用于低取代层的纤维素酰化物溶液)
将以下成分放入混合罐中,并在加热下搅拌以溶解这些成分,从而制备用于低取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100621
(用于高取代层的纤维素酰化物溶液)
将以下成分放入混合罐,并搅拌溶解这些成分,从而制备用于高取代层的纤维素酰化物溶液。
Figure BDA00001949320100622
Figure BDA00001949320100631
(纤维素酰化物样品的制备)
将两种纤维素酰化物溶液流延到带上以在其上从用于低取代层的纤维素酰化物溶液形成厚度为38μm的核心层,并从用于高取代层的纤维素酰化物溶液形成表层A和表层B,表层A和表层B各具有2μm的厚度。从所述带上剥离所形成的膜,同时残余溶剂的量为相对于所述膜的总质量的20%。将所述膜在200摄氏度下干燥30分钟,然后在130摄氏度下干燥20分钟,从而得到膜。该膜用作膜18。
(19)制备膜19:
使用制备膜6的相同方法制备厚度为63μm的纤维素酰化物膜,为此,将核心层的厚度从51μm变成59μm,并将横向拉伸比从24%变成21%。将该膜用作膜19。
(20)制备膜20:
根据JP-A 2008-138015中描述的制备膜样品225的相同方法制备膜20,但将拉伸时的拉伸比变成20%。
(21)制备膜21:
通过拉伸JP-A 2007-197508中描述的膜样品204至30%的拉伸比制备膜21。
(22)制备膜22:
根据JP-A 2008-266559中描述的制备膜样品S-5的相同方法制备膜22,但是将拉伸时的拉伸比变成35%。
(23)制备膜23:
根据JP-A 2009-298950中描述的制备膜样品SA-3的相同方法制备膜23。
(24)制备膜24:
根据JP-A 2008-138015中描述的制备膜样品230的相同方法制备膜24,但将拉伸时的拉伸比变成20%。
(25)制备膜25:
根据JP-A 2008-189732中描述的制备膜样品009的相同方法制备膜25。
(26)制备膜26:
根据制备膜9的相同方法制备纤维素酰化物膜,但是这样流延浓夜使得核心层的厚度可以为110μm,拉伸温度变成175摄氏度并且拉伸时的拉伸比为26%。将该膜作为膜26。
(27)制备膜27:
根据制备膜9的相同方法制备纤维素酰化物膜,但是这样流延浓夜使得核心层的厚度可以为170μm,拉伸温度变成165摄氏度。将该膜作为膜27。
(28)制备膜28:
根据JP-A 2008-266559中描述的制备膜样品S-32的相同方法制备膜28。
(29)制备膜29:
根据制备膜9的相同方法制备纤维素酰化物膜,但是为此可这样流延浓夜使得核心层的厚度可以为165μm,拉伸温度变成160摄氏度并且拉伸时的拉伸比为26%。将该膜作为膜29。
(30)制备膜30:
根据制备膜14的相同方法制备膜30,但是为此在行走方向上以6%并在横向上以12%拉伸所述膜。
2、膜的性质:
膜1-30的性质显示在下表中。各膜的Re(550)和Rth(550)测量如下:将各膜尺寸为30mm×40mm的样品在25摄氏度下和60%相对湿度下调整2小时,并使用KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments生产)在550nm的波长下分析。对于膜1、5-10、12、13、15、16和18-30,输入假设的平均折射率1.48和膜厚度,并计算数据。对于其他膜,假设的折射率对于膜2为1.50,对于膜3、11和17为1.53,且对于膜4和14为1.52。
Figure BDA00001949320100661
以相同的方式,在波长450nm、550nm和630nm下测量下表中的膜的Re和Rth。
Figure BDA00001949320100671
*1“逆”:Re或Rth显示逆波长-分散度;“平稳”:Re或Rth不随波长变化;“正常”:Re或Rth显示正常的波长-分散度
3、偏振片的制备:
将厚度为80μm的聚乙烯醇(PVA)膜通过将其浸渍在碘浓度为0.05质量%的30摄氏度的含水碘溶液中60秒而染色,然后在机器方向上拉伸原长度的5倍,同时浸渍在硼酸浓度为4质量%的含水硼酸溶液中60秒,并且之后在50摄氏度下干燥4分钟,得到厚度为20μm的偏振膜。
在上表所示的膜中,含有纤维素酰化物的膜按如下方式皂化:将各膜浸渍在55摄氏度的含水氢氧化钠溶液(1.5mol/L)中,然后用水完全冲洗以去除氢氧化钠。接着,将各膜浸渍在35摄氏度的含水稀硫酸溶液(0.005mol/L)中1分钟,然后浸渍在水中完全去除含水稀硫酸溶液。最后,在120摄氏度下完全干燥所述样品。
使用粘合剂将这些膜(膜1-18)的任意两张与夹在其中的偏振膜粘贴,由此制备在两面均具有保护膜的偏振片。对于纤维素酰化物膜,使用聚乙烯醇粘合剂,并且对于其他膜,使用丙烯酸粘合剂将这些膜粘贴到偏振元件。该组合显示于下表中。
在下表中,标记"*1″的膜表示作为偏振片保护膜的延迟膜,与偏振膜相比,朝向面板侧置于更外侧;标记"*2"的膜表示作为偏振片保护膜的延迟膜,置于液晶单元和偏振膜之间;且标记"*3"的膜表示作为偏振片保护膜的延迟膜,与偏振膜相比,朝向背光侧置于更外侧。同样适用于所有下面的表。
膜6-15这样粘贴,使其面内慢轴可以平行于偏振元件的透射轴(transmission axis);且膜1-5和6-18这样粘贴,使其面内慢轴可以与偏振元件的透射轴正交。具有易粘层的膜这样粘贴,使其内的易粘层可以面对偏振元件的表面侧。
使用粘合剂粘贴这些膜(膜1-30)的任意两片以制备层合体,并通过将夹在其间的偏振膜进一步将所述层合体与另一片膜粘接,均使用粘合剂,由此制备具有两片作为起偏振器保护膜的层合膜的偏振片。所使用的粘合剂如上所述。膜的慢轴和偏振元件的透射轴的组合及其之间的关系如下表所示。
4、VA-模式液晶显示装置的制备和评价:
(1)VA-模式液晶单元1至6的制备:
在此实施例中,在彩色滤光片形成在TFT上的情况下,使用有机显影剂CD2000(由FUJIFILM Electronic Materials生产)。
(1)-1VA-模式液晶单元1的制备:
根据JP-A 2009-141341中的实施例20,在玻璃基板上形成TFT元件,并进一步在TFT元件上形成保护膜。随后,在保护膜内形成接触孔,并在保护膜上形成电连接到TFT元件的ITO透明电极,由此制备阵列基板。
使用根据JP-A 2009-203462描述的实施例14、22和25制备的组合物作为彩色感光材料,并且根据JP-T 2008-516262的[0099]至[0103]中的实施例9a所描述的方法制备彩色滤光片基板。
通过在上述形成的彩色滤光片基板上溅射形成ITO的透明电极,然后根据JP-A 2006-64921中的实施例1,在对应隔墙(黑色矩阵)的上部的区域中形成间隔物。
阵列基板上的透明电极以及上述形成的彩色滤光片基板上的透明电极为PVA模式图案化,并且在其上形成聚酰亚胺垂直取向膜。
随后,使用配料器,在相应于环绕彩色滤光片的RGB像素组提供的黑色矩阵框的位置施用紫外线固化树脂密封剂,然后滴加PVA-模式液晶到其上,并且将PVA-模式液晶粘贴到阵列基板。紫外线照射这样粘贴在一起的基板,并进行热处理以固化密封剂,由此制备液晶单元。
随后,通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件,测量这样制备的液晶单元的Δnd(550)。选择Δnd(550)为300nm的单元,其用作液晶单元1。
作为液晶单元1的光源,使用上述的LC-32GH5中所用的背光,并且将光源置于阵列基板侧上。
(1)-2VA-模式液晶单元2的制备:
制备Sharp液晶面板“LC-32DE5”。作为本发明人调查的结果,液晶单元为具有所有产品的最高正面对比度性能的VA-模式液晶单元。该液晶单元为液晶单元2。
通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件测量液晶单元2的Δnd,其Δnd(550)为300nm。
作为液晶单元2的光源,使用上述的LC-32GH5中所用的背光,并且将光源置于其上具有TFT阵列的基板的一侧。
(1)-3VA-模式液晶单元3的制备:
根据JP-A 2009-141341中所述的实施例20,在玻璃基板上形成TFT元件,进一步地,在TFT元件上形成保护膜。随后,在保护膜内形成接触孔,并在保护膜上形成电连接到TFT元件的ITO透明电极,由此制备阵列基板。
使用根据JP-A 2009-203462描述的实施例14、22和27制备的组合物作为彩色感光材料,并且根据JP-T 2008-516262的[0099]至[0103]中的实施例9a所描述的方法制备彩色滤光片基板。
通过在以上形成的彩色滤光片基板上溅射形成ITO的透明电极,然后根据JP-A 2006-64921中的实施例1,在对应隔墙(黑色矩阵)的上部的区域中形成间隔物。
阵列基板上的透明电极以及以上形成的彩色滤光片基板上的透明电极为PVA-模式图案化,并且在其上形成聚酰亚胺垂直取向膜。
随后,使用配料器,在相对应环绕彩色滤光片的RGB像素组提供的黑色矩阵框的位置施用紫外线固化树脂密封剂,然后滴加PVA-模式液晶到其上,并且将PVA-模式液晶粘贴到阵列基板。紫外线照射这样粘贴在一起的基板,并进行热处理以固化密封剂,由此制备液晶单元。
随后,通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件,测量这样制备的液晶单元的Δnd(550)。选择Δnd(550)为300nm的液晶单元,其用作液晶单元3。
作为液晶单元3的光源,使用上述LC-32GH5中所用的背光,并且将光源置于阵列基板侧上。
(1)-4VA-模式液晶单元4的制备:
以与液晶单元1相同的方法制备液晶单元4,除了改变阵列基板的TFT元件结构之外。
通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件,测量这样制备的液晶单元的Δnd(550)。选择Δnd(550)为300nm的液晶单元,其用作液晶单元4。
作为液晶单元4的光源,使用上述LC-32GH5中所用的背光,并且将光源置于阵列基板侧上。
(1)-5VA-模式液晶单元5的制备:
根据JP-A 2009-141341中所述的实施例20,在玻璃基板上形成TFT元件,进一步地,在TFT元件上形成保护膜。
随后,使用根据JP-A 2009-203462描述的实施例14、22和25制备的组合物作为彩色感光组合物,并且根据JP-T 2008-516262的[0099]至[0103]中的实施例9a所描述的方法,在保护膜上形成阵列上彩色滤光片(CAO)基板。然而,在这里将各个像素的彩色感光树脂组合物中的颜料浓度减半,控制涂布量以使黑色像素可以为4.2μm,并且红色、绿色和蓝色像素可以各自为3.5μm。此外,在彩色滤光片中形成接触孔,并将电连接至TFT元件的ITO(氧化铟锡)的透明像素电极形成于彩色滤光片上。然后,根据JP-A2006-64921的实施例1,在对应ITO膜上的隔墙(黑色矩阵)的上部的区域中形成间隔物。
分别制备在其上形成的ITO透明电极的玻璃基板作为对峙基板,并且将COA基板上的透明电极和对峙电极上的透明电极进行PVA-模式图案化,并且在其上形成聚酰亚胺垂直取向膜。
随后,使用配料器,在对应于环绕彩色滤光片的RGB像素组提供的黑色矩阵框的位置施用紫外线固化树脂密封剂,然后滴加PVA模式液晶到其上,并且将PVA-模式液晶粘贴到对峙基板。紫外线照射这样粘贴在一起的基板,并进行热处理以固化密封剂,由此制备液晶单元。
随后,通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件,测量这样制备的液晶单元的Δnd(550)。选择Δnd(550)为300nm的液晶单元,其用作液晶单元5。
作为液晶单元5的光源,使用上面LC-32GH5中所用的背光,并且将光源置于阵列基板侧上。
(1)-6VA-模式液晶单元6的制备:
根据JP-A2009-141341中所述的实施例20,在玻璃基板上形成TFT元件,进一步地,在TFT元件上形成保护膜。随后,在保护膜内形成接触孔,并在保护膜上形成电连接到TFT元件的ITO透明电极。接着,在ITO膜上形成直径为16μm、平均高度为3.7μm的透明柱状分隔物图形,由此制备阵列基板。
分别制备在其上形成的ITO透明电极的玻璃基板作为对峙基板,并且将阵列基板上的透明电极和对峙基板上的透明电极进行PVA-模式图案化,并且在其上形成聚酰亚胺垂直取向膜。
使用配料器,在与液晶单元5内的图案相同的阵列基板的柱状分隔物之上施用紫外线固化树脂密封剂,然后滴加PVA-模式液晶到其上,并且将PVA-模式液晶粘贴到对峙基板。紫外线照射这样粘贴在一起的基板,并进行热处理以固化密封剂,由此制备液晶单元。
随后,通过AXOMETRICS'AXOSCAN使用相关软件,测量这样制备的液晶单元的Δnd(550)。选择Δnd(550)为300nm的液晶单元,其用作液晶单元6。
制备背光单元作为液晶单元6的光源,其中背光单元的驱动系统这样控制以使三种颜色BGR的LED可交替发出180Hz的光,并且将光源置于阵列基板侧上。
(2)各个液晶单元的后面构件散射强度和前面构件散射强度的测量:
为了测量,制备下列偏振片1和2。将偏振膜放入在膜1和膜5之间制备偏振片1,与上述方法相似。将偏振膜放入在膜5和膜12之间生产偏振片2,与上述方法相似。
使用Sharp液晶面板“LC-32GH5”的背光作为测量的光源。“LC-32GH5”的背光在极角为40度和方位角为0度、45度或90度的三个方向具有0.55-0.65的亮度,基于正面亮度为1。
将上述制备的液晶单元拆卸以分离待分析的后面侧基板和前面侧基板。在基板表面上形成有诸如彩色滤光片、黑色矩阵、阵列构件(TFT阵列等)基板上的突出部分、共通电极、缝隙等构件,这些构件不被拆卸就可用于测量。
将偏振片1或2的任何一个置于光源上,并且如上所述制备的每个液晶单元的前面侧基板或后面侧基板安装于旋转平台SGSP-120YAW(由Sigma Koki生产),在距离偏振片2mm的位置彼此平行放置。简单地说,这些的放置使得基板上的TFT阵列配线和黑色矩阵的晶格图形可以对应于偏振片的偏振轴。此外,此时,安装于旋转平台的偏振片HLC2-2518(由Sanritz生产)这样放置,使得偏振片之间的距离可以为52mm。在暗室中使用测试仪BM5A(由TOPCON生产),测量在法线方向上黑色和白色显示状态下的亮度,并且计算正面对比度A(白色亮度/黑色亮度)。这样,旋转所述偏振片,最低亮度为黑色状态下的亮度。然后,旋转偏振片90度,并且在所述状态下的亮度为白色状态下的亮度。
接着,在上述条件下,拆下前面侧基板或后面侧基板,并且单独使用偏振片测量黑色或白色显示状态下的亮度,并且计算正面对比度B。
为了消除偏振片正面对比度B对正面对比度A的影响,根据下式计算构件对比度:
构件对比度={1/1/正面对比度A}-{1/正面对比度B}。
这样,用偏振片1测量的前面侧和后面侧基板对比度是构件CR(前1)和构件CR(后1),并且用偏振片2测量的前面侧和后面侧基板对比度是构件CR(前2)和构件CR(后2);且根据下式计算前面构件散射强度和后面构件散射强度:
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
所得数据如下表所示。
Figure BDA00001949320100731
*1:“○”表示满足关系式的单元;并且“×”表示不满足关系的单元。
(3)VA-模式液晶显示装置的制备:
以上制备的任何液晶单元与以上制备的任何两个偏振片按照下表所示的方式组合,由此构造液晶显示装置。
(4)VA-模式液晶显示装置的评价:
这样构造后,对液晶显示装置进行如下评价:
(4)-1正面对比度比值的测量:
在暗室中使用测试仪BM5A(由TOPCON生产)测量在到面板的法线方向上黑色和白色状态下的亮度,并且从数据计算出正面对比度(白色亮度/黑色亮度)。
在这里,测试仪和面板之间的距离为700mm。
随后,基于标准状态下的正面对比度,根据下式计算正面对比度:
正面对比度=实际状态下的正面对比度/标准状态下的正面对比度。
液晶显示装置的标准状态包括既在前面侧又在后面侧上的一个膜7。在该实施例中使用的液晶单元中,其中Δnd(550)为300nm,并且该实施例是一个两片补偿系统,在所述系统中,一片相同的膜设置在前面侧和后面侧上,当延迟膜的Re(550)为55nm且其Rth(550)为115nm左右时,所述装置使得具有优良的光学补偿,并且视角对比度是最大的。因此,在本申请中被认为是标准状态。
关于各液晶单元的标准状态,包括液晶单元1的液晶显示装置是基于液晶显示装置13的;包括液晶单元2的液晶显示装置是基于液晶显示装置19的;包括液晶单元3的液晶显示装置是基于液晶显示装置23的;包括液晶单元4的液晶显示装置是基于液晶显示装置27的;包括液晶单元5的液晶显示装置是基于液晶显示装置42的;包括液晶单元6的液晶显示装置是基于液晶显示装置49的。液晶显示装置13的正面对比度为4830;液晶显示装置19的正面对比度为4790;液晶显示装置23的正面对比度为4070;液晶显示装置27的正面对比度为6430;液晶显示装置42的正面对比度为3660;液晶显示装置49的正面对比度为5420。
(4)-2视角对比度(在倾斜方向上的对比度):
在暗室中使用测试仪BM5A(由TOPCON生产)在从装置正面以60度的极角和0度、45度或90度的方位角测量黑色和白色显示状态下的亮度。从数据计算出视角对比度(白色亮度/黑色亮度),并且如下评价液晶显示装置的视角特征:
A:在各方向上的视角对比度等于或大于60,且没有识别出漏光。
B:视角对比度的最小值等于或大于30且小于60,且识别出轻微但在可接受水平的漏光。
C:视角对比度的最小值小于30,且识别出不可接受水平的显著漏光。
下表中视角对比度的评价结果栏显示各个基于上述标准的且在上述三个方向评价的样品的数据平均值。带符号“*6”的括起来的数值是在极角为60度和方位角为45度的方向测量的对比度数值;带符号“*13”的括起来的数值是在方位角为45度且极角为30度、45度和60度的三个方向测量的对比度数据的平均值。
(4)-3圆形不均匀性:
将所生产的液晶显示装置置于温度为40摄氏度、相对湿度为90%的环境中3天。这样老化后,将这些装置转移到温度为36摄氏度、相对湿度30%的环境中。
之后,将面板放在光台(light table)上,在暗室中观察,并且根据下述标准评价圆形不均匀性。
AA:在将面板放在发光的光台上后60小时内,没有看到漏光。
A:看到一些漏光,但在将面板放在发光的光台上后30小时内漏光消失,并且其后没有看到漏光。
B:看到漏光,且在将面板放在发光的光台上后30小时内漏光没有消失,但其后在60小时内消失。
C:看到漏光,且在将面板放在发光的光台上后60小时内漏光没有消失(不可接受)。
(4)-4正面黑度:
在暗室中使用测试仪BM5A(由TOPCON生产)检查面板在面板法线方向上在黑色状态下的色移,且看到蓝色色移。根据表示蓝色的数值v',评价面板的正面黑度。在这里,测试仪和面板之间的距离为700mm。
A:v'为等于或大于0.38,且没有识别出正面蓝色的色移。
B:v'为从0.375到小于0.38,且识别出正面蓝色的轻微色移,但在可接受的水平上。
C:v′小于0.375,且识别出在不可接受水平上的蓝色的色移。
结果显示在下表中。
Figure BDA00001949320100761
Figure BDA00001949320100771
Figure BDA00001949320100781
Figure BDA00001949320100791
Figure BDA00001949320100801
Figure BDA00001949320100811
Figure BDA00001949320100821
Figure BDA00001949320100831
从上述结果可知,在包含满足式(0)和后面构件散射强度>前面构件散射强度的液晶单元1、5和6中的任何一个的样品(液晶显示装置1-16、30-51以及54-62)中,当设置在后面侧的延迟膜的Rth(550)与设置在前面侧的延迟膜的Rth(550)的关系为Rth(550)<Rth(550)时,正面CR高;而另一方面,当Rth(550)>Rth(550)时,正面CR降低。这种趋势适用于视角CR。
另外,还已知在包含满足式(0)和后面构件散射强度>前面构件散射强度的液晶单元1、5和6中的任何一个的样品中,与包含满足式(0)但前面构件散射强度>后面构件散射强度的液晶单元4的样品相比,提高了正面黑度,而且,当设置在后面侧的延迟膜的Rth(550)具有逆波长分散特性时,v'增大,因此,可以减轻正面的蓝色色移。
在前面侧延迟区域包括两个膜的液晶显示装置中,液晶显示装置54-59的视角CR比液晶显示装置60-62更优异,其中液晶显示装置54-59的前面侧延迟区域包括满足式(4)-(6)的膜A和膜B两个膜,而液晶显示装置60-62的前面侧延迟区域包括两个膜但不满足式(4)-(6)中的任何一个。
下面是为了进一步阐明本发明的效果。具体地,在包括液晶单元1、5或6的液晶显示装置中,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域相互替代,而且在下表中显示对应的实例(A,其中Rth(550)<Rth(550);和B,其中,Rth(550)>Rth(550))。
Figure BDA00001949320100841
*4:“○”表示满足关系(后面构件散射强度>前面构件散射强度)的单元;“×”表示满足(后面构件散射强度<前面构件散射强度)的单元。
*5:“1/F”表示“1/前面构件散射强度”的数值,“○”表示满足式(0)的单元;并且“x”表示不满足式(0)的单元。
液晶显示装置52和53,分别包括液晶单元1或5、满足式(0)、满足后面构件散射强度>前面构件散射强度并满足Rth(550)<Rth(550),具有高的正面CR,其中,然而,Rth(550)和Rth(550)的总和不能达到足以补偿黑色状态下液晶层的Δnd的数值;因此,从其视角CR的观点来看,这些显示装置不如其他液晶显示装置。
另一方面,已知,在包含满足式(0)和前面构件散射强度>后面构件散射强度的液晶单元4的样品中,当设置在后面侧的延迟膜的Rth(550)与设置在前面侧的延迟膜的Rth(550)的关系为Rth(550)>Rth(550)时,正面CR提高,而另一方面,当Rth(550)<Rth(550)时,正面CR降低。这种趋势同样适用于视角CR。
所述内容在下面进一步阐明。具体地,在包括液晶单元4的液晶显示装置中,后面侧延迟区域和前面侧延迟区域相互替代,而且在下表中显示对应的实施例(A,其中Rth<Rth;和B,其中,Rth>Rth)。
Figure BDA00001949320100851
*4:“○”表示满足关系(后面构件散射强度>前面构件散射强度)的单元;“×”表示满足(后面构件散射强度<前面构件散射强度)的单元。
*5:“1/F”表示“1/前面构件散射强度”的数值,“○”表示满足式(0)的单元;并且“x”表示不满足式(0)的单元。
已知,在满足后面构件散射强度>前面构件散射强度而不满足式(0)的液晶单元2和3中,在设置在后面侧的延迟膜的Rth(550)和设置在前面侧的延迟膜的Rth(550)之间的大小关系对正面CR没有多少影响。换句话说,据了解,在具有普通液晶单元的液晶显示装置中,正面CR低,设置在后面侧的延迟膜的Rth(550)和设置在前面侧的延迟膜的Rth(550)之间的大小关系对于正面CR的影响在可忽略的水平;然而,在具有满足式(0)的液晶单元的液晶显示装置中,正面CR本来就高,设置在后面侧的延迟膜的Rth和设置在前面侧的延迟膜的Rth之间的大小关系对正面CR有显著的影响。
(4)-5光源变化时的正面对比度的评价:
随后,评价光源变化时的正面对比度。在本申请中使用的光源是附接在下列三种类型液晶面板的背光:
(i)Sharp的液晶面板“LC-32GH5”,
(ii)Sharp的液晶面板“LC-37GX3W”,
(iii)Sharp的液晶面板“LC-32DE5”。
光源(i)不具有棱镜片,却具有两个漫射片。光源(iii)具有两个棱镜片。光源(ii)具有一个粘接于漫射器的透镜阵列,其中,透镜阵列片相对侧上的平面具有反光层以反射设于其上的棱镜的非集光区域的光。
在评价测试中,将下面所示的实施例2和实施例5的两个液晶显示装置进行试验,根据下式测定正面对比度改进比率:
实施例2中的正面对比度改进比率=(液晶显示装置5的正面对比度)-(液晶显示装置15的正面对比度)。
实施例5中的正面对比度改进比率=(液晶显示装置34的正面对比度)-(液晶显示装置44的正面对比度)。
Figure BDA00001949320100861
从上述结果中得知,使用具有较高定向性的光源更加显著地强化了本发明的效果。

Claims (23)

1.液晶显示装置,其包括:
前面侧偏振元件;
后面侧偏振元件;
设置在所述前面侧偏振元件和后面侧偏振元件之间的液晶单元;
由一个或多个设置在所述液晶单元与所述前面侧偏振元件之间的延迟层构成的前面侧延迟区域;以及
由一个或多个设置在所述液晶单元与所述后面侧偏振元件之间的延迟层构成的后面侧延迟区域,其中:
所述液晶单元包含液晶层与一对将所述液晶层夹持在其间的前面侧基板和后面侧基板;
沿所述后面侧延迟区域的厚度方向在可见光区域内的波长λnm下的延迟Rth(λ)以及沿所述前面侧延迟区域的厚度方向的波长λnm下的延迟Rth(λ)的总和处于在所述液晶层的黑色状态下能够补偿Δnd(λ)的范围内(其中,d表示所述液晶层的厚度(nm),Δn(λ)表示在波长λnm下所述液晶层的折射各向异性,并且Δnd(λ)表示Δn(λ)和d的乘积);
所述前面侧基板和在前面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“前面构件散射强度”)满足下式(0);并且
前面构件散射强度、后面侧基板和在后面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“后面构件散射强度”)以及Rth(λ)和Rth(λ)满足以下关系(1)或(2):
(0)前面构件散射强度≤1/38000,
(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,且Rth(λ)>Rth(λ),
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,且Rth(λ)<Rth(λ);
在式(0)-(2)中,所述前面构件散射强度和所述后面构件散射强度的每一个分别是使用高延迟膜和偏振元件的组合的偏振片2所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前2)”和“构件CR(后2)”的倒数与使用低延迟膜和偏振元件的组合的偏振片1所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前1)”和“构件CR(后1)”的倒数的差值;并且所述前面构件散射强度和后面构件散射强度分别根据下式计算:
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,满足式(1)。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置,还满足下面的关系式(3):
(3){后面构件散射强度}/{前面构件散射强度}≥1.4。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述后面侧基板之上具有彩色滤光片层。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述后面侧基板是具有黑色矩阵的阵列基板,以分割彩色滤光片层提供的像素;而所述前面侧基板是设置在所述阵列基板对面的对峙基板。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域在波长550nm下沿厚度方向的延迟Rth(550)满足:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm。
7.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域在波长550nm下的面内延迟Re(550)满足:
0nm≤Re(550)≤100nm。
8.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域在波长550nm下沿厚度方向的延迟Rth(550)满足:
0nm≤|Rth(550)|≤300nm。
9.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域在波长550nm下的面内延迟Re(550)满足:
0nm≤Re(550)≤100nm。
10.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述前面侧延迟区域由两个膜组成,这两个膜是从所述液晶单元侧的膜A和膜B,所述膜A满足下式(4),所述膜B满足下式(5)和(6),所述前面侧偏振元件的透射轴和所述膜B的慢轴彼此正交或平行:
(4)|Re膜A(550)|≤100nm,
(5)|Re膜B(550)|≥50nm,
(6)0.05≤Nz≤3,
在式(4)中,Re膜A(550)表示膜A在波长550nm下的面内延迟;在式(5)中,Re膜B(550)表示膜B在波长550nm下的面内延迟;在式(6)中,Re膜B(550)表示膜B在波长550nm下的面内延迟,Rth膜B(550)表示膜B在波长550nm下沿厚度方向的延迟,并且Nz=Rth膜B(550)/Re膜B(550)+0.5。
11.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域的Rth在可见光区域内具有逆波长特性,或者根本不依赖于可见光区域内的波长而恒定。
12.根据权利要求4所述的液晶显示装置,其中所述彩色滤光片具有Rth,彩色滤光片的Rth在可见光区域内具有逆波长特性,或者根本不依赖于可见光区域内的波长而恒定。
13.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由纤维素酰化物膜形成,或包含纤维素酰化物膜。
14.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由丙烯酰基聚合物膜形成,或包含丙烯酰基聚合物膜。
15.根据权利要求13所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由包含丙烯酰基聚合物的丙烯酰基聚合物膜形成或包含所述丙烯酰基聚合物膜,所述丙烯酰基聚合物具有至少一个选自内酯环单元、马来酸酐单元和戊二酸酐单元的单元。
16.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由环烯烃基聚合物膜形成,或包含环烯烃基聚合物膜。
17.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域由一个双轴聚合物膜形成,或包含一个双轴聚合物膜。
18.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述后面侧延迟区域和/或所述前面侧延迟区域包含一个单轴聚合物膜。
19.根据权利要求4所述的液晶显示装置,其中沿所述彩色滤光片的厚度方向的延迟RthCF(550)和沿所述后面侧延迟区域的厚度方向的延迟Rth(550)满足下式:
|RthCF(550)+Rth(550)|≤90nm。
20.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其为VA-模式液晶显示装置。
21.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其包括连续发射独立的三原色的背光单元,且所述背光单元由场序驱动系统驱动。
22.制备包括前面侧偏振元件、后面侧偏振元件、设置在所述前面侧偏振元件和所述后面侧偏振元件之间的液晶单元、由一个或多个设置在所述液晶单元与所述前面侧偏振元件之间的延迟层构成的前面侧延迟区域以及由一个或多个设置在所述液晶单元与所述后面侧偏振元件之间的延迟层构成的后面侧延迟区域的液晶显示装置的方法;所述方法包括:
第一步骤,制备包括液晶层与一对将所述液晶层夹持在其间的前面侧基板和后面侧基板的液晶单元,其中所述前面侧基板和在前面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“前面构件散射强度”)满足下式(0):
(0)所述前面构件散射强度≤1/38000;
第二步骤,比较第一步骤中制备的液晶单元的前面构件散射强度与后面侧基板和在后面侧基板上形成的所有构件的总散射强度(下文称之为“后面构件散射强度”);
第三步骤,测定第一步骤中制得的液晶单元处于黑色状态下时补偿Δnd(λ)所必需的波长λ下沿厚度方向的延迟Rth0(λ)(其中,d表示所述液晶层的厚度(nm),Δn(λ)表示在可见光波长λnm下所述液晶层的折射各向异性,并且Δnd(λ)表示Δn(λ)和d的乘积);以及
第四步骤,在第二步骤获得的后面构件散射强度和所述前面构件散射强度的大小关系的基础上,将液晶单元处于黑色状态下时视角补偿所必需的Rth0(λ)分别分配成波长λ下所述前面侧延迟区域和所述后面侧延迟区域的沿厚度方向的延迟:Rth(λ)和Rth(λ);
其中,所述前面构件散射强度和所述后面构件散射强度的每一个分别是使用高延迟膜和偏振元件的组合的偏振片2所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前2)”和“构件CR(后2)”的倒数与使用低延迟膜和偏振元件的组合的偏振片1所测得的基板和在基板上形成的所有构件的对比度“构件CR(前1)”和“构件CR(后1)”的倒数的差值;并且所述前面构件散射强度和后面构件散射强度分别根据下式计算:
前面构件散射强度={1/构件CR(前2)}-{1/构件CR(前1)},
后面构件散射强度={1/构件CR(后2)}-{1/构件CR(后1)}。
23.根据权利要求22所述的方法,其中,进行所述第二步骤以确定满足下面的关系式(1)和(2)中的哪一个:
(1)后面构件散射强度>前面构件散射强度,
(2)后面构件散射强度<前面构件散射强度,
并且根据结果,在第四步骤中,
如果满足关系式(1),Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ),从而满足Rth(λ)>Rth(λ)的关系;并且
如果满足关系式(2),Rth0(λ)分别分配成Rth(λ)和Rth(λ),从而满足Rth(λ)<Rth(λ)的关系。
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