CN104094169B - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供抑制正面白亮度的降低且视角显示性能良好的液晶显示装置,特别是TN模式液晶显示装置。所述液晶显示装置的特征在于,第1和第2光学补偿膜中分别包含的含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),R[+40°]>R[-40°]时,1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)R[+40°]<R[-40°]时,1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
Description
技术领域
本发明涉及具有广视角特性的液晶显示装置。
背景技术
以往在液晶显示装置中,根据其模式在光学补偿中利用显示各种光学特性的光学膜。例如,作为TN模式液晶显示装置的光学补偿膜,提出了在由聚合物膜构成的透明支撑体上具有由液晶组合物形成的光学各向异性层的光学补偿膜(专利文献1)。
作为TN模式的课题,当在相对于液晶指向矢方向为45度的位置(通常下方位)上从斜向进行观察时,有时无论是哪种灰度均会发生曝光不足(blocked up shadows)或灰度的反转(灰度中的明暗的颠倒)、显著损害显示品位。作为其解决手段,提出了使偏振片的吸收轴相对于液晶指向矢处于既不平行也不正交的方向的方案(专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2587398号公报
专利文献2:日本特开平09-61630号公报
专利文献3:日本专利第4687507号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是,在该构成中,由于相对于偏振片的吸收轴将光学各向异性层配置在45度上,因此由于其正面相位差,有正面白亮度降低的问题。另外,在某个方位上进行斜向观察时,实际图像显示下的印象差,有损害显示品位的可能性。这里,实际图像显示下的印象是指实际图像重现性,是指正面图像与斜方向图像的灰度重现性和色调的差异。
近年来,随着平板型个人电脑和计算机或智能手机的登场,变得能够对应于内容将显示器的观察方向变为各种方向,全方位下的视角显示性能提高的重要性增高。另外,由于平板型个人电脑和计算机或智能手机的便携性优异,因此在室外等明亮环境下的使用机会也有所增加,期待以低耗电进行明亮显示的显示器。
本发明的目的在于提供抑制正面白亮度的降低且视角显示性能良好的液晶显示装置、特别是TN模式液晶显示装置。
另外,本发明中还提供维持TN模式液晶显示装置的低耗电(抑制正面亮度降低)、且进行了作为TN模式液晶显示装置的最大课题的下方向上的灰度反转改善及全方位下的视角特性的改善、明亮的且视角显示性能优异的液晶显示装置。
用于解决技术问题的手段
用于解决所述技术问题的手段如下。
[1]一种液晶显示装置,其特征在于,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、且包含第1透明支撑体和将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、且包含第2透明支撑体和将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的第2光学补偿膜,
其中,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
第1透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行或正交地配置,
将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
第2透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向平行或正交地配置,
将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
[2]根据上述[1]所述的液晶显示装置,其特征在于,当使将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,第1透明支撑体的相位差与将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re1_sum为-150nm≤Re1_sum≤60nm,并且,当使将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,第2透明支撑体的相位差与将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re2_sum为-150nm≤Re2_sum≤60nm。
[3]根据上述[1]或[2]所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物为聚合性液晶化合物。
[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物为盘状化合物。
[5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,第1透明支撑体与第2透明支撑体的波长550nm下的面内方向的延迟Re(550)之差以及波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)之差分别小于10nm。
[6]根据上述[1]~[4]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,第1透明支撑体与第2透明支撑体的波长550nm下的面内方向的延迟Re(550)之差或者波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)之差中的至少一方为10nm以上。
[7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,其是按照第1偏振层、第1透明支撑体、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2透明支撑体、第2偏振层的顺序层叠而成的。
[8]根据上述[1]~[7]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,其是按照第1偏振层、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、第1透明支撑体、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、第2透明支撑体、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2偏振层的顺序层叠而成的。
[9]一种液晶显示装置,其特征在于,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、且包含第1透明支撑体、含有第1液晶化合物的组合物和光学各向异性层A的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、且包含第2透明支撑体、含有第2液晶化合物的组合物和光学各向异性层B的第2光学补偿膜,
其中,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
含有第1液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元内基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层A的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
含有第2液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层B的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
[10]一种液晶显示装置,其特征在于,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、且包含第1透明支撑体、含有第1液晶化合物的组合物和光学各向异性层A的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、且包含第2透明支撑体、含有第2液晶化合物的组合物和光学各向异性层B的第2光学补偿膜,
其中,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
第1透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于第1偏振片的吸收轴平行或正交地配置,
含有第1液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层A的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第2透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于第2偏振片的吸收轴平行或正交地配置,
含有第2液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层B的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
[11]根据上述[9]或[10]所述的液晶显示装置,其特征在于,当使将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,光学各向异性层A的相位差与将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re1_sum为-150nm≤Re1A_sum≤60nm,并且,当使将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,光学各向异性层B的相位差与将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re2_sum为-150nm≤Re2B_sum≤60nm。
[12]根据上述[9]~[11]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,光学各向异性层A及B是含有液晶化合物的组合物的固化层。
[13]根据上述[12]所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是聚合性液晶化合物。
[14]根据上述[12]或[13]所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是盘状化合物。
[15]根据上述[12]或[13]所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是棒状液晶化合物。
[16]根据上述[9]~[15]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,
光学各向异性层A和B的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为5nm以上,
在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1≤R[+40°]/R[-40°] (III)
R[+40°]<R[-40°]时,
1≤R[-40°]/R[+40°] (IV)。
[17]根据上述[9]~[15]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,
光学各向异性层A和B的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为5nm以上,
在平行于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1≤R[+40°]/R[-40°] (III)
R[+40°]<R[-40°]时,
1≤R[-40°]/R[+40°] (IV)。
[18]根据上述[1]~[17]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,具有配置于液晶显示装置的可见侧的光扩散层。
[19]根据上述[18]所述的液晶显示装置,其特征在于,光扩散层是含有透光性树脂和具有与透光性树脂的折射率不同的折射率的透光性微粒的层,且光扩散层的雾度值为10%以上。
[20]根据上述[18]或[19]所述的液晶显示装置,其特征在于,光扩散层具有根据入射光的入射角度不同、光的透射状态不同的各向异性散射层。
[21]根据上述[1]~[20]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,其具备配置于液晶显示装置的可见侧的光扩散层和配置于液晶显示装置的可见侧的相反侧的背光单元,从背光单元射出的光的亮度半宽角为80°以下。
发明效果
根据本发明,可提供具有非对称性小的视角特性且灰度反转少的液晶显示装置、特别是TN模式液晶显示装置。
附图说明
图1表示制作本发明的膜时所使用的拉伸机的拉伸方法。
具体实施方式
以下对本发明详细地进行说明。此外,本说明书使用“~”表示的数值范围是指含有“~”前后所记载的数值作为上限值和下限值的范围。
本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)各自表示波长λ下的面内的延迟及厚度方向的延迟。Re(λ)为在KOBRA 21ADH或WR(王子计测机器株式会社制)中使波长λnm的光沿膜法线方向入射来进行测定。在选择测定波长λnm时,可以手动地更换波长选择滤光片或者可以利用程序等更换测定值来进行测定。所测定的膜在用单轴或双轴的折射率椭圆体表示时,利用以下的方法算出Rth(λ)。另外,该测定方法在后述的光学各向异性层中的盘状液晶分子的取向膜侧的平均倾斜角、其相反侧的平均倾斜角的测定中也部分地被利用。
Rth(λ)如下算出:相对于以面内慢轴(利用KOBRA 21ADH或WR判断)为倾斜轴(旋转轴)(没有慢轴时,以膜面内的任意方向作为旋转轴)的膜法线方向,从自法线方向以10度的阶梯分别倾斜至单侧50°的方向入射波长λnm的光,一共测定6点的所述Re(λ),根据该测得的延迟值和平均折射率的假设值以及输入的膜厚值,KOBRA 21ADH或WR算出Rth(λ)。上述中,当为具有从法线方向开始、以面内的慢轴为旋转轴、在某个倾斜角度上延迟的值变为0的方向的膜时,比该倾斜角度大的倾斜角度下的延迟值是在将其符号变为负之后、由KOBRA21ADH或WR算出的。另外,也可以以慢轴作为倾斜轴(旋转轴)(没有慢轴时,以膜面内的任意方向作为旋转轴)、由任意的倾斜的2个方向测定延迟值,根据该值和平均折射率的假设值以及输入的膜厚值,利用以下的式(A)及式(III)算出Rth。
式(A):
式(A)
其中,上述的Re(θ)表示从法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值。另外,式(A)中的nx表示面内的慢轴方向的折射率、ny表示面内的正交于nx的方向的折射率、nz表示正交于nx及ny的方向的折射率。
Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 式(III)
在所测定的膜是无法用单轴或双轴的折射率椭圆体表达、即为没有所谓的光学轴(optic axis)的膜时,利用以下的方法算出Rth(λ)。Rth(λ)如下算出:以面内的慢轴(利用KOBRA 21ADH或WR判断)为倾斜轴(旋转轴),从相对于膜法线方向以10度的阶梯分别从-50°倾斜至+50°的方向上入射波长λnm的光,测定11点的所述Re(λ),根据所测定的延迟值和平均折射率的假设值以及输入的膜厚值,KOBRA 21ADH或WR算出所述Rth(λ)。另外,在上述的测定中,平均折射率的假设值可以使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS,INC)、各种光学膜的目录值。对于平均折射率的值未知者,可以利用阿贝折射计进行测定。以下例示出主要的光学膜的平均折射率的值:
酰化纤维素(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)、聚苯乙烯(1.59)。
通过输入这些平均折射率的假设值和膜厚,KOBRA 21ADH或WR算出nx、ny、nz。通过该算出的nx、ny、nz,进一步算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
其中,“慢轴”是指折射率达到最大的方向,另外,折射率的测定波长只要无特别记载则是可见光区域(λ=550nm)下的值。
另外,本说明书中,对于表示光学膜及液晶层等各构件的光学特性的数值、数值范围及定性的表述(例如“同等”、“等于”等表述),解释为表示的是包括对于液晶显示装置或其中所使用的构件来说一般被允许的误差在内的数值、数值范围及性质。另外,本说明书中,在各轴、方向间的配置或交差角的角度的说明中,当不显示范围而仅提到“平行”、“正交”、“0°”、“90°”、“45°”等的情况下,是“大致平行”、“大致正交”、“大致0°”、“大致90°”、“大致45°”的意思,并不是严格的表述。在达成各自目的的范围内的一些偏差是被允许的。例如“平行”、“0°”是指交差角大致为0°,为-15°~15°、优选为-5°~5°、更优选为-3°~3°。“正交”、“90°”是指交差角大致为90°,为75°~105°、优选为85°~95°、更优选为87°~93°。“45°”是指交差角大致为45°,为30°~60°、优选为40°~50°、更优选为42°~48°。
液晶显示装置至少具有:将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;配置于第1偏振层与液晶单元之间的第1光学补偿膜;以及配置于第2偏振层与该液晶单元之间的第2光学补偿膜。
液晶单元是TN模式的液晶单元,在与第1及第2基板的相向面上形成有电极层。一个例子是:设有与多个像素电极分别对应的多个TFT、向各行的TFT供给栅极信号的多个栅极配线、以及向各列的TFT供给数据信号的多个数据配线,多个像素电极分别与对应于该像素电极的TFT连接。另外,在一对的相向基板及其相向面上分别形成有覆盖电极层且在实质上相互地正交的方向上经过取向处理的水平取向膜。液晶层是填充具有正的介电各向异性的向列液晶材料而成的层,其液晶分子通过水平取向膜而规定了第1及第2基板附近的取向方向,当对电极层间未施加电场时,在基板间实质上以90°的扭转角进行扭转(扭曲)取向。另一方面,当对电极间施加使其进行黑显示的电压时,液晶分子相对于基板的面正交地竖起、以规定的平均倾斜角θ(60°~90°程度)进行取向。在此状态下,在光从法线方向入射至液晶层中时和从斜方向入射时,由于液晶分子的取向不同,在液晶层中传递的光的偏振状态不同,其结果是依赖于视角而发生对比度降低或者发生灰度反转或色移。本发明的液晶显示装置中,通过相位差层减轻了对比度等显示特性的视角依赖性、从而改善了视角特性。
作为液晶层的厚度d与双折射率Δn之积的Δn·d一般来说在为TN模式时为300~600nm左右。本发明中,液晶层的Δn·d满足下述式时,由于在TN模式下可获得视角放大效果,因此优选。
200nm≤Δn·d≤600nm
Δn·d在为TN模式时更优选为380~480nm。
液晶层也可以是在RGB的亚像素区域间、厚度互不相同的多隙的液晶层。例如,可以不使滤光器的厚度一样、而是改变R亚像素、G亚像素及B亚像素的厚度来制成多隙的液晶层。一个例子是对应于R亚像素的液晶层的Δnd(R)、对应于G亚像素的液晶层的Δnd(G)及对应于B亚像素的液晶层的Δnd(B)满足Δnd(B)<Δnd(G)<Δnd(R)的关系的构成。根据该例子,可以在广的视角范围内显示对比度及颜色重现性高的彩色图像。
另一方面,作为液晶材料,通过利用Δn具有波长依赖性、相对于R光的Δn(R)、相对于G光的Δn(G)及相对于B光的Δn(B)满足Δn(B)<Δn(G)<Δn(R)的关系的液晶材料,即便滤光器的厚度一样,也可获得相同的效果。
液晶单元的像素还可使用由红(R)像素、绿(G)像素、蓝(B)像素及白(W)像素构成的滤光器。通过使用由RGBW像素构成的滤光器,与RGB像素构成相比,具有可以提高显示面法线方向(正面方向)的亮度的特点。还可根据显示灰度对R像素、B像素及W像素中的至少1个施加与G像素不同的电压。通过根据显示灰度调整R、G、B、W像素各自的施加电压,可以改善斜视野中的灰度重现性、彩色图像的颜色重现性等。另外,还可组合使用上述多隙的液晶层和RGBW像素。
液晶显示装置是常白模式,一对偏振层按照使各自的吸收轴实质上相互地正交的方式进行配置。
[光学补偿膜]
本发明中能够使用的光学补偿膜的例子具有透明支撑体、和透明支撑体上的由含有液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。其中,光学补偿膜在本发明中成为液晶面板部的一部分,但在光学补偿膜具有光学各向异性层和透明支撑体的方式中,透明支撑体还可兼作成为偏振片的一部分的透明层,这种情况认为光学各向异性层为液晶面板部的一部分、透明支撑体为偏振片的一部分。
以下,对本发明中能够利用的光学补偿膜的构成材料进行说明。
《支撑体》
上述光学补偿膜还可具有支撑体。支撑体优选是透明的聚合物膜。支撑体优选透光率为80%以上。构成聚合物膜的聚合物的例子中包括纤维素酯(例如纤维素的单~三酰化物体)、降冰片烯系聚合物及聚甲基丙烯酸甲酯。还可使用市售的聚合物(降冰片烯系聚合物中,ARTON及ZEONEX均为商品名))。另外,以往已知的聚碳酸酯或聚砜等易于表现双折射的聚合物如国际公开第00/26705号小册子所记载的那样,优选使用通过对分子进行修饰而控制了双折射的表现性的物质。
另外,还可在液晶显示装置的可见侧或背光侧的最表面使用上述的支撑体作为偏振膜的保护膜。当用于液晶显示装置的可见侧或背光侧的最表面时,优选与根据用途而赋予UV吸收性、防反射性、防眩性、耐擦伤性、光扩散性、防污性、亮度提高等功能或具有这些功能的层组合使用。
其中,优选纤维素酯,更优选纤维素的低级脂肪酸酯。具体地说,作为优选的纤维素酯,可以使用日本特开2007-286324号公报的[0183]~[0189]中记载的物质。
为了调整聚合物膜的延迟,通常是拉伸等施加外力的方法,另外,根据情况可添加用于调整光学各向异性的延迟提高剂。例如,可举出欧洲专利申请公开第911656号说明书、日本特开2000-111914号公报、日本特开2000-275434号公报等记载的化合物等。
添加于聚合物膜中的上述添加剂或可根据各种目的添加的添加剂(例如紫外线防止剂、剥离剂、防静电剂、劣化防止剂(例如抗氧化剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属惰化剂、酸捕获剂、胺)、红外吸收剂等)可以是固体,也可以是油状物。另外,当膜由多层形成时,各层的添加物的种类或添加量也可不同。关于它们的详细内容,优选使用记载于上述的公技编号2001-1745号的16页~22页的原材料。这些添加剂的使用量只要是各原材料的添加量能表现出功能,则无特别限定,但优选在聚合物膜的组合物整体中以0.001~25质量%的范围适当使用。
另外,本发明还优选含有数均分子量为200~10000的增塑剂、还优选含有具有负的固有双折射的增塑剂。作为具体的增塑剂,可以使用日本特愿2009-085568号[0036]~[0108]记载的物质等。其中,数均分子量可以利用公知的方法进行测定。
《聚合物膜(支撑体)的制造方法》
聚合物膜优选利用溶剂流延法进行制造。溶剂流延法中,使用将聚合物材料溶解于有机溶剂中的溶液(浓液)来制造膜。将浓液流延至滚筒或传送带上,使溶剂蒸发,从而形成膜。流延前的浓液优选按照固体成分量达到18~35%的方式来调整浓度。滚筒或传送带的表面优选预先加工成镜面状态。
浓液优选流延至表面温度为10℃以下的滚筒或传送带上。优选流延后吹风2秒以上来进行干燥。将所得的膜从滚筒或传送带上剥离,进而还可以利用温度逐次改变成100~160℃的高温风进行干燥,使残留溶剂蒸发。以上的方法在日本特公平5-17844号公报中有记载。通过该方法,可以缩短从流延至剥离的时间。为了实施该方法,需要在流延时的滚筒或传送带的表面温度下浓液发生凝胶化。
在流延工序中,可以将1种酰化纤维素溶液进行单层流延,也可将2种以上的酰化纤维素溶液同时及/或逐次共流延。
对于这些溶剂流延方法的制造工序,详细地记载于日本特开2001-1745号的22页~30页中,分类为溶解、流延(包括共流延)、金属支撑体、干燥、剥离、拉伸等。
本发明的膜(支撑体)的厚度优选为15~120μm、更优选为20~80μm。
进而,本发明的聚合物膜还可通过施加各种拉伸、热处理等而达成所希望的光学特性。具体地说,可以使用日本特愿2009-085568号的[0134]~[0165]所记载的方法等。
进而,本发明的实施方式之一中,优选将聚合物膜在相对于膜的长度方向既不平行也不正交的斜方向上进行拉伸,使聚合物膜的慢轴在相对于膜的长度方向既不平行也不正交的斜方向上表现出来,这是因为可以利用卷对卷方式来进行与起偏器的粘贴。作为聚合物膜的慢轴方向,优选相对于膜的长度方向为±45°方向。作为制造方法,可以一边利用斜向拉伸用拉幅机(斜向拉伸装置)的把持工具把持拉伸后的膜的两端部来搬送长条的膜(未拉伸膜或已拉伸膜),一边使其通过具有预热区域、拉伸区域及冷却区域的烘箱,从而制造慢轴在斜方向上表现的拉伸膜。构成聚合物膜的聚合物的例子包括纤维素酯(例如纤维素的单~三酰化物体)、降冰片烯系聚合物及聚甲基丙烯酸甲酯。也可使用市售的聚合物(降冰片烯系聚合物中,ARTON及ZEONEX均为商品名))。另外,以往已知的聚碳酸酯或聚砜等易于表现双折射的聚合物如国际公开第00/26705号小册子所记载的那样,优选使用通过对分子进行修饰而控制了双折射的表现性的物质。
《聚合物膜(支撑体)的表面处理》
聚合物膜优选实施表面处理。表面处理包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理及紫外线照射处理。对于这些处理,详细地记载于上述公技号2001-1745号的30页~32页中。其中,特别优选为碱皂化处理,其作为酰化纤维素膜的表面处理是极为有效的。具体地说,例如可举出日本特开2002-82226号公报、国际公开第02/46809号小册子所记载的内容。
《透明支撑体的光学特性》
作为本发明中使用的第1、第2透明支撑体的光学特性,优选波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,更优选Re(550)为20~100nm、Rth(550)为-50~180nm,最优选Re(550)为30~60nm、Rth(550)为-30~150nm。
在第1、第2透明支撑体上形成2层光学各向异性层时,优选Re(550)为0~100nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-50~150nm。
光学特性为上述范围时,从斜方向上的实际图像重现性的观点出发是优选的。
另外,优选第1透明支撑体与第2透明支撑体的Re(550)之差及Rth(550)之差分别小于10nm、更优选小于8nm、最优选小于5nm。通过使Re(550)之差及Rth(550)之差为上述值,可以达成斜向左右方向上的实际图像重现性的对称性提高。
另外,Re(550)之差或Rth(550)之差中的至少一方优选为10nm以上。更优选为20nm以上、最优选为30nm以上。通过使Re(550)之差或Rth(550)之差为上述值,可以达成特定的斜方向的实际图像重现性提高。
《光学各向异性层》
接着,对本发明中利用的光学各向异性层的优选方式叙述详细情况。光学各向异性层优选按照对液晶显示装置的黑显示下的液晶单元中的液晶化合物进行补偿的方式来进行设计。黑显示下的液晶单元中的液晶化合物的取向状态随液晶显示装置的模式而不同。关于该液晶单元中的液晶化合物的取向状态,记载于I DW’00、FMC7-2、P411~414中。光学各向异性层优选含有通过摩擦轴等取向轴进行了取向控制并固定于该取向状态的液晶性化合物。
光学各向异性层的形成中使用的液晶性化合物的例子包括分子结构为棒状的棒状液晶性化合物及分子结构为圆盘状的圆盘状液晶性化合物。棒状液晶性化合物及圆盘状液晶性化合物可以是高分子液晶、也可以是低分子液晶,进而还可包括低分子液晶交联而不显示出液晶性的物质。光学各向异性层的制作中使用棒状液晶性化合物时,棒状液晶性分子优选将其长轴投影于支撑体面的轴的平均方向相对于取向轴是平行的。另外,当光学各向异性层的制作中使用圆盘状液晶性化合物时,在层中,圆盘状液晶性分子优选将其短轴投影于支撑体面的轴的平均方向相对于取向轴是平行的。另外,优选圆盘面与层平面所成的角(倾斜角)在深度方向上发生变化的后述的混合取向。
《第1、第2光学各向异性层》
形成于本发明的透明支撑体上的光学各向异性层1、2中使用分子结构为圆盘状的圆盘状液晶性化合物。圆盘状液晶性化合物可以是高分子液晶、也可以是低分子液晶,进而还包括低分子液晶交联而不显示出液晶性的物质。
使用圆盘状液晶性化合物时,在层中,圆盘状液晶性分子优选将其短轴投影于支撑体面的轴的平均方向相对于取向轴是平行的。另外,优选圆盘面与层平面所成的角(倾斜角)在深度方向上发生变化的后述的混合取向。
《光学各向异性层A、光学各向异性层B》
除了第1、第2光学各向异性层之外,还优选在透明支撑体与第1、第2光学各向异性层之间设置光学各向异性层A、光学各向异性层B。
光学各向异性层A、光学各向异性层B中含有分子结构为棒状的棒状液晶性化合物及分子结构为圆盘状的圆盘状液晶性化合物。棒状液晶性化合物及圆盘状液晶性化合物可以是高分子液晶、也可以是低分子液晶,进而还包括低分子液晶交联而不显示出液晶性的物质。光学各向异性层的制作中使用棒状液晶性化合物时,棒状液晶性分子优选将其长轴投影于支撑体面的轴的平均方向相对于取向轴是平行的。另外,当光学各向异性层的制作中使用圆盘状液晶性化合物时,在层中,圆盘状液晶性分子优选将其短轴投影于支撑体面的轴的平均方向相对于取向轴是平行的。另外,棒状液晶性分子可以以使其长轴在水平上取向的状态下形成,或者圆盘状液晶性分子可以以使其短轴在水平上取向的状态下形成。
进而,还可以以棒状液晶性分子的长轴或圆盘状液晶分子的圆盘面与层平面所成的角(倾斜角)在深度方向上发生变化的混合取向的状态来形成。
通过除了第1、第2光学各向异性层之外还形成光学各向异性层A、光学各向异性层B,光学各向异性层A、光学各向异性层B的光学特性对光学补偿作出贡献,其结果是,在保持作为液晶显示装置的高的透射率的情况下灰度反转性能或斜向实际图像的特性有所提高。
另外,光学各向异性层A、光学各向异性层B即便不是含有液晶化合物的层而是使用相位差膜时,通过调整相位差膜的光学各向异性、膜配置,也可获得同样的效果。
《棒状液晶性化合物》
作为棒状液晶性化合物,优选使用甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类及链烯基环己基苯甲腈类。
另外,棒状液晶性化合物中还包括金属络合物。另外,在重复单元中含有棒状液晶性分子的液晶聚合物也可作为棒状液晶性化合物使用。换而言之,棒状液晶性化合物还可以与(液晶)聚合物结合。
对于棒状液晶性化合物,在季刊化学総説第22巻液晶の化学(季刊化学总说第22卷液晶的化学)(1994)日本化学会编的第4章、第7章及第11章、以及液晶デバイスハンドブック(液晶设备手册)日本学术振兴会第142委员会编的第3章中有记载。
棒状液晶性分子的双折射率优选为0.001~0.7的范围。
棒状液晶性分子为了固定其取向状态而优选具有聚合性基团。聚合性基团优选自由基聚合性不饱和基团或阳离子聚合性基团,具体地说,例如可举出日本特开2002-62427号公报说明书中的段落号[0064]~[0086]记载的聚合性基团、聚合性液晶化合物。
《圆盘状液晶性化合物》
圆盘状(盘状)液晶性化合物的例子包括C.Destrade等人的研究报告、Mol.Cryst.71卷、111页(1981年)中记载的苯衍生物,C.Destrade等人的研究报告、Mol.Cryst.122卷、141页(1985年)、Physics lett、A、78卷、82页(1990)中记载的三亚茚衍生物,B.Kohne等人的研究报告、Angew.Chem.96卷、70页(1984年)中记载的环己烷衍生物及J.M.Lehn等人的研究报告、J.Chem.Commun.、1794页(1985年)、J.Zhang等人的研究报告、J.Am.Chem.Soc.116卷、2655页(1994年)中记载的氮杂冠系或苯乙炔系大环。
作为圆盘状液晶性化合物,还包括相对于分子中心的母核、直链的烷基、烷氧基、取代苯甲酰氧基作为母核的侧链以放射线状取代而成的结构的显示液晶性的化合物。分子或分子的集合体优选是具有旋转对称性、可赋予一定取向的化合物。由含有圆盘状液晶性化合物的组合物形成的光学各向异性层并无必要最终光学各向异性层中含有的化合物是液晶性的,例如还包括低分子的圆盘状液晶性分子具有通过热或光进行反应的基团、结果通过热、光进行反应发生聚合或交联、高分子量化、从而失去了液晶性的化合物。圆盘状液晶性分子的优选例子记载于日本特开平8-50206号公报中。另外,关于圆盘状液晶性分子的聚合,记载于日本特开平8-27284公报中。
为了通过聚合将圆盘状液晶性分子固定,需要在圆盘状液晶性分子的圆盘状芯上键合聚合性基团作为取代基。优选圆盘状芯与聚合性基团介由连接基团而键合的化合物,由此即便在聚合反应中也可保持取向状态。例如,可举出日本特开2000-155216号公报说明书中的段落号[0151]~[0168]中记载的化合物等。
混合取向中,圆盘状液晶性分子的圆盘面与层平面的角度在光学各向异性层的深度方向上且随着距离支撑体(或取向膜)表面的距离的增加而增加或减少。角度优选随着距离的增加而增加。进而,作为角度的变化,可以是连续性增加、连续性减少、间歇性增加、间歇性减少、包括连续性增加和连续性减少的变化、或者包括增加及减少的间歇性变化。间歇性变化包含在厚度方向的途中倾斜角未变化的区域。角度即便是包含角度不变化的区域,但只要作为全体是发生了增加或减少就可以。进而,角度优选连续地变化。
支撑体(或取向膜)侧的圆盘状液晶性分子的长轴的平均方向一般可以通过选择圆盘状液晶性分子或取向膜的材料、或者选择摩擦处理方法来进行调整。另外,表面侧(空气侧)的圆盘状液晶性分子的圆盘面方向一般可以通过选择圆盘状液晶性分子或与圆盘状液晶性分子一起使用的添加剂的种类来进行调整。作为与圆盘状液晶性分子一起使用的添加剂的例子,可以举出增塑剂、表面活性剂、聚合性单体及聚合物等。长轴的取向方向的变化程度与上述同样,可通过液晶性分子和添加剂的选择来进行调整。
《光学各向异性层中的其他添加物》
可以与上述液晶性化合物一起并用增塑剂、表面活性剂、聚合性单体等来提高涂布膜的均匀性、膜的强度、液晶分子的取向性等。优选与液晶性分子具有相容性、可赋予液晶性分子的倾斜角的变化或者不阻碍取向。具体地说,优选日本特开2002-296423号、日本特开2001-330725号、日本特开2000-155216号等中记载的物质。
《光学各向异性层的形成》
光学各向异性层可如下形成:将含有至少1种液晶性化合物及根据需要的后述的聚合性引发剂或任意成分的组合物制备成例如涂布液,将该涂布液涂布在取向膜的表面(例如摩擦处理面)上,由此形成。
作为涂布液的制备中使用的溶剂,优选使用有机溶剂。有机溶剂的例子包括酰胺(例如N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如二甲基亚砜)、杂环化合物(例如吡啶)、烃(例如苯、己烷)、烷基卤化物(例如氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷)、酯(例如醋酸甲酯、醋酸丁酯)、酮(例如丙酮、甲乙酮)、醚(例如四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。优选烷基卤化物及酮。还可并用2种以上的有机溶剂。
涂布液的涂布可通过公知的方法(例如绕线棒涂覆法、挤出涂覆法、直接凹版涂覆法、反向凹版涂覆法、模涂法)来实施。
光学各向异性层的厚度优选为0.1~20μm、更优选为0.5~15μm、最优选为1~10μm。
《液晶性分子的取向状态的固定》
优选将在取向膜等的表面上取向了的液晶性分子维持取向状态地进行固定。固定化优选通过聚合反应来实施。聚合反应包括使用热聚合引发剂的热聚合反应和使用光聚合引发剂的光聚合反应。优选光聚合反应。
光聚合引发剂的使用量优选为组合物(为涂布液时是固体成分)的0.01~20质量%的范围、更优选为0.5~5质量%的范围。
用于液晶性分子的聚合的光照射优选使用紫外线。照射能量优选在20mJ/cm2~50J/cm2的范围内、更优选在20~5000mJ/cm2的范围内、进一步优选在100~800mJ/cm2的范围内。另外,为了促进光聚合反应,还可在加热条件下实施光照射。
另外,还可在光学各向异性层上设置保护层。
本发明中利用的第1及第2光学各向异性层优选是将含有盘状液晶性化合物的液晶性组合物固定在混合取向状态所形成的层。根据该方式,光学各向异性层的取向控制方向例如由对形成光学各向异性层时所用的取向膜的表面实施的摩擦处理的摩擦轴来确定,一般与摩擦轴方向一致。
光学各向异性层为混合取向时,在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II)。
为R[+40°]>R[-40°]时
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
为R[+40°]<R[-40°]时
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)
《光学各向异性层的光学特性》
作为本发明中使用的第1、第2光学各向异性层的光学特性,优选波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm、更优选Re(550)为10~80nm、最优选Re(550)为20~70nm。
作为光学各向异性层A及光学各向异性层B的光学特性,优选波长550nm下的面内延迟Re(550)为5~150nm、更优选Re(550)为10~100nm。
为上述光学特性时,可以维持作为液晶显示装置的高的透射率。
《取向膜》
本发明中,光学各向异性层中的液晶性化合物优选通过取向轴进行了取向控制并固定在其状态。作为对上述液晶性化合物进行取向控制的取向轴,可举出形成在光学各向异性层与上述聚合物膜(支撑体)之间的取向膜的摩擦轴。但是,本发明中取向轴并非限定于摩擦轴,只要是与摩擦轴同样地可对液晶性化合物进行取向控制,则可以是所有的取向轴。
取向膜具有规定液晶性分子的取向方向的功能。因此,取向膜对于实现本发明的优选方式来说是必需的。但是,只要使液晶性化合物取向后固定在其取向状态,则取向膜发挥了其作用,因此作为本发明的构成要素并非一定需要。即,还可以仅将固定了取向状态的取向膜上的光学各向异性层转印至起偏器上或其他的透明膜等上来制作本发明的偏振片或光学补偿膜。
取向膜可通过有机化合物(优选聚合物)的摩擦处理、无机化合物的斜方蒸镀、具有微沟槽的层的形成或利用Langmuir-Blodgett法(LB膜)的有机化合物(例如ω-二十三烷酸、二(十八烷基)甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的累积等手段来进行设置。进而,还已知通过赋予电场、赋予磁场或光照射而产生取向功能的取向膜。
取向膜优选通过聚合物的摩擦处理来形成。对于取向膜中使用的聚合物,作为原则,具有带有使液晶性分子取向的功能的分子结构。本发明中,除了使液晶性分子取向的功能之外,还优选使具有交联性官能团(例如双键)的侧链键合于主链或者在侧链中导入具有使液晶性分子取向的功能的交联性官能团。取向膜中使用的聚合物可以使用其本身可交联的聚合物或通过交联剂进行交联的聚合物的任一种,可以使用多个它们的组合。聚合物的例子包括例如日本特开平8-338913号公报说明书中段落号[0022]记载的甲基丙烯酸酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、醋酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、聚碳酸酯等。可使用硅烷偶联剂作为聚合物。优选水溶性聚合物(例如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),更优选明胶、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇及改性聚乙烯醇。特别优选并用2种聚合度不同的聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。作为改性聚乙烯醇化合物的具体例子,例如可举出日本特开2000-155216号公报说明书中的段落号[0022]~[0145]、日本特开2002-62426号公报说明书中的段落号[0018]~[0022]记载的物质等。
聚乙烯醇的皂化度优选为70~100%、更优选为80~100%。聚乙烯醇的聚合度优选为100~5000。
当使具有交联性官能团的侧链键合于取向膜聚合物的主链或者在具有使液晶性分子取向的功能的侧链中导入交联性官能团时,可以使取向膜的聚合物与光学各向异性层中含有的多官能单体发生共聚。其结果是,不仅在多官能单体与多官能单体之间、在取向膜聚合物与取向膜聚合物之间、多官能单体与取向膜聚合物之间也通过共价键牢固地键合。因此,通过将交联性官能团导入至取向膜聚合物中,可以显著地改善光学补偿片材的强度。
取向膜聚合物的交联性官能团与多官能单体同样,优选含有聚合性基团。具体地说,例如可举出日本特开2000-155216号公报说明书中段落号[0080]~[0100]记载的基团等。
取向膜聚合物也可以与上述的交联性官能团不同地使用交联剂使其交联。作为交联剂,包括醛、N-羟甲基化合物、二噁烷衍生物、通过将羧基活化而发挥作用的化合物、活性乙烯基化合物、活性卤化物、异噁唑及二醛淀粉。还可并用2种以上的交联剂。具体地说,例如可举出日本特开2002-62426号公报说明书中的段落号[0023]~[024]记载的化合物等。优选反应活性高的醛、特别优选戊二醛。
交联剂的添加量优选相对于聚合物为0.1~20质量%、更优选为0.5~15质量%。取向膜中残存的未反应的交联剂的量优选为1.0质量%以下、更优选为0.5质量%以下。通过如此进行调节,即便在液晶显示装置中长期使用取向膜、或者在高温高湿的气氛下长时间放置,也可获得没有网状物发生的充分的耐久性。
取向膜基本上可以通过将含有作为取向膜形成材料的上述聚合物、交联剂的溶液涂布透明支撑体上之后、进行加热干燥(使其交联)、并进行摩擦处理来形成。交联反应如上所述,可以在涂布于透明支撑体上之后的任意的时期进行。使用聚乙烯醇等水溶性聚合物作为取向膜形成材料时,涂布液优选具有消泡作用的有机溶剂(例如甲醇)与水的混合溶剂。其比率以质量比计优选水:甲醇为0:100~99:1、更优选为0:100~91:9。由此,可抑制泡的发生,取向膜、进而光学各向异性层的层表面的缺陷显著减少。
取向膜形成时利用的涂布方法优选旋涂法、浸涂法、帘涂法、挤压涂覆法、棒涂法或辊涂法。特别优选棒涂法。另外,干燥后的膜厚优选为0.1~10μm。加热干燥可以在20℃~110℃下进行。为了形成充分的交联,优选为60℃~100℃、特别优选为80℃~100℃。干燥时间可以以1分钟~36小时进行,但优选为1分钟~30分钟。pH也优选设定为对所用交联剂为最佳的值,使用戊二醛时,pH优选为4.5~5.5、特别优选为5。
取向膜设置在透明支撑体上或上述底涂层上。取向膜可以在如上所述交联聚合物层之后通过对表面进行摩擦处理来获得。
接着,使取向膜发挥功能,使设于取向膜上的光学各向异性层的液晶性分子取向。之后,根据需要使取向膜聚合物与光学各向异性层中含有的多官能单体发生反应,或者使用交联剂使取向膜聚合物交联。
取向膜的膜厚优选为0.1~10μm的范围。
另外,光学补偿膜还可将膜拉伸来制作。
《椭圆偏振片》
本发明中,可以使用使上述光学各向异性层与直线偏振膜一体化而成的椭圆偏振片。椭圆偏振片为了直接安装在液晶显示装置中,优选成型为与构成液晶单元的一对基板大致相同的形状(例如液晶单元为矩形时,优选椭圆偏振片也成型为相同的矩形)。本发明中,将液晶单元的基板的取向轴与直线偏振膜的吸收轴及/或光学各向异性层的取向轴调整至规定的角度。
所述椭圆偏振片可通过将所述光学补偿膜与直线偏振膜(以下仅称作“偏振膜”时是指“直线偏振膜”)进行层叠来制作。光学补偿膜还兼作直线偏振膜的保护膜。
直线偏振膜优选Optiva Inc.所代表的涂布型偏振膜、或者由粘合剂和碘或二色性色素形成的偏振膜。直线偏振膜中的碘及二色性色素通过在粘合剂中进行取向,表现偏振性能。碘及二色性色素优选沿着粘合剂分子进行取向,或者二色性色素通过如液晶那样的自组织化而在一个方向上进行取向。目前,市售的起偏器通常如下制作:将拉伸后的聚合物浸渍于浴槽中的碘或二色性色素的溶液中,在粘合剂中使碘或二色性色素渗透至粘合剂中,由此制作。
《液晶显示装置》
本发明中使用的扭转取向模式液晶显示装置中可以应用各种各样的液晶显示装置,特别是在使用了低光指向性的液晶显示装置时,当在室外等明亮的环境下眺望液晶显示装置时,在从斜方向进行观察时也可明亮地观察到。
将低光指向性的液晶显示装置作为本发明的液晶显示装置进行使用时,当将正面的亮度设为Y、将从斜向45度观察时的亮度设为Y(φ,45)(φ为方位角,45为极角)时,优选在使用全方位角下的亮度比的平均值Y(φ,45)/Y为0.15~1范围的液晶面板时明亮可见,更优选为0.3~1。
另外,优选作为极角45度的亮度的平均值的Y(φ,45)为45~500cd/m2时明亮可见,更优选为85~500cd/m2。
在使用了目前通常使用的扭转取向模式液晶单元的液晶显示装置中,第1偏振片的吸收轴配置在相对于与该第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为0°的角度上,第1偏振片的吸收轴与第2偏振片的吸收轴正交,但本发明的液晶显示装置中,第1偏振片的吸收轴配置在相对于与该第1偏振片相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向为大致45°的角度上,第1偏振片的吸收轴与第2偏振片的吸收轴正交。
液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢在观察者侧的偏振片的吸收轴为0°(水平方向)时,从上下左右方向的CR视角对称性的观点出发,优选与前侧及背侧基板一起处于使基板表面的摩擦方向顺时针旋转的方位上。
另外,液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢在观察者侧的偏振片的吸收轴为90°(上下方向)时,从上下左右方向的CR视角对称性的观点出发,优选与前侧及后侧基板一起处于使基板表面的摩擦方向逆时针旋转的方位上。
另外,在上述构成中,当使第1光学各向异性层的慢轴方向的相位差为正、正交于慢轴方向的相位差为负时,第1透明支撑体与第1光学各向异性层的相位差之和Re1_sum为-150nm≤Re1_sum≤60nm,并且,使第2光学各向异性层的慢轴方向的相位差为正、正交于慢轴方向的相位差为负时,第2透明支撑体的相位差与第2光学各向异性层的相位差之和Re2_sum优选为-150nm≤Re2_sum≤60nm、更优选为-100nm≤Re1_sum、Re2_sum≤45nm,最优选为-50nm≤Re1_sum、Re2_sum≤30nm。光学特性为上述范围时,可以抑制正面的白亮度降低。
另外,本发明的液晶显示装置优选按照第1偏振层、第1透明支撑体、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2透明支撑体、第2偏振层的顺序进行层叠。为该构成时,从斜方向的实际图像重现性提高的观点出发是优选的。
另外,本发明的液晶显示装置优选按照第1偏振层、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、第1透明支撑体、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、第2透明支撑体、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2偏振层的顺序进行层叠。为该构成时,从斜方向上的对比度提高的观点出发是优选的。
另外,在上述构成中,当使将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正、正交于慢轴方向的相位差为负时,光学各向异性层A的相位差与将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re1A_sum为-150nm≤Re1A_sum≤60nm,并且,当使将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正、正交于慢轴方向的相位差为负时,光学各向异性层B的相位差与将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re2B_sum优选为-150nm≤Re2B_sum≤60nm、更优选为-100nm≤Re1A_sum≤45nm、-100nm≤Re2B_sum≤45nm,最优选为-50nm≤Re1A_sum≤30nm、-50nm≤Re2B_sum≤30nm。当光学特性为上述范围时,可以抑制正面的白亮度降低。
另外,本发明的液晶显示装置还可含有其他的构件。例如,还可在液晶单元与偏振膜之间配置滤色器。另外,在作为透射型使用时,还可在背面配置以冷阴极或热阴极荧光管、或发光二极管、场致发射元件、电致发光元件为光源的背光。另外,本发明的液晶显示装置也可以是反射型,此时,偏振片可在观察侧仅配置1张,在液晶单元背面或液晶单元的下侧基板的内表面上设置反射膜。当然,还可在液晶单元观察侧设置使用了光源的前灯。进而,本发明的液晶显示装置为了谋求透射和反射的模式的兼顾,还可以是在显示装置的1个像素中设有反射部和透射部的反透射型。
《表面膜》
另外,本发明的液晶显示装置还可在可见侧的最表面设置如光扩散层那样的表面膜。
关于作为表面膜的光扩散层,可以使用以往公知的层,但对于光扩散层,优选:其是含有透光性树脂和具有与所述透光性树脂的折射率不同的折射率的透光性微粒的层,且光扩散层的雾度值为10%以上。可通过透光性粒子与透光性树脂的折射率差、透光性粒子的粒径、透光性粒子的含量来调整雾度值。作为透光性粒子,可以仅使用同一粒径及同一材质的透光性粒子,也可使用粒径及/或材质不同的多种透光性粒子。后者从能够调整雾度值的方面出发是优选的。另外,还优选利用根据入射光的入射角度不同、光的透射状态不同的各向异性。具体地说,可以使用日本特开平10-96917号所记载的膜或衍射型视角改良膜(住友化学制LUMISTY等)。
作为各向异性光扩散层的表面膜,优选为下述的光学膜(以下记为光学膜T):其是含有由聚合物组合物形成的第1域和配置于该第1域内部的第2域的光学膜,所述第2域是具有形状各向异性的气泡,所述第1域中的聚合物的分子主链的平均取向方向与所述第2域的长轴的平均方向不同。
这里,聚合物的分子主链的平均方向表示在膜面内方向上聚合物分子排列的方向,该方向的热膨胀系数或湿度膨胀系数与正交于该方向的方向相比更小,因此例如可以抑制因背光等外部热所致的尺寸变化所引起的气泡的形状变化或者因湿度环境变化所致的尺寸变化所引起的气泡的形状变化,可以抑制在组装到液晶显示器中时的亮度不均。聚合物的分子主链的平均方向例如可通过下述X射线衍射测定来进行评价,简单地说还可作为在膜面内弹性模量最高的方向来进行评价。
<X射线衍射测定>
光学膜T的X射线衍射测定可以在25℃、相对湿度60%下将膜调湿24小时后,使用自动X射线衍射装置(RINT2000:株式会社Rigaku制)及常用型成像板读取装置(R-AXISDS3C/3CL),由透射膜的光束的衍射照片求得(Cu Kα线50kV200mA10分钟)。
所述第2域是配置于第1域内部的具有形状各向异性的气泡。另外,所述第2域的长轴的平均方向与所述第1域中的聚合物的分子主链的平均取向方向不同。
通常,所述第2域的长轴的平均方向朝向拉伸方向、即与聚合物主链的方向大致平行,但在本发明的光学膜T中,朝向完全不同的方向。
虽然并不拘泥于任何的理论,但可以认为其原因在于通过在某个恒定的温度范围内进行拉伸,在制膜过程中,聚合物中生成的结晶部和非结晶部被撕裂。即,推测是由于当在适当的拉伸温度下实施拉伸时,仅非结晶部被撕裂,进而当拉伸倍率达到一定以上时,在聚合物间以龟裂状形成空隙,因此在不同于拉伸方向的方向上具有长轴。
光学膜T中,将所述第2域配置于第1域内部,但其他的气泡的配置只要不违反本发明的主旨则无特别限定,例如存在于膜表面附近的气泡可以具有贯通至膜表面的气孔的形状。另外,所述第2域只要不违反本发明的主旨,则所述第2域的一部分还可含有气体以外的其他成分,例如可以含有与第1域中所用聚合物不同组成的聚合物、或者填充有水或有机溶剂等。所述第2域从将折射率调节至本发明优选范围的观点出发,优选在气泡中填充有气体,更优选填充有空气。此外,特别是所述第2域含有固体成分时,还包括在第2域中微量地固定有制膜时的挥散物或其他的粉末等的方式。
本发明中的形状各向异性是指外形形态具有各向异性。具有这种各向异性的气泡如椭圆体或棒状体那样,外形带有长的方向,本发明中将该方向上的长度称作第2域的长轴。其外形中还可具有一些凹凸。
本说明书中,所述第2域的长轴并非特别限定于其平均方向,但优选所述第2域的长轴平均方向存在于相对于膜面为水平的方向上。
所述第2域的长轴平均方向及长轴平均长度可通过利用例如电子显微镜对任意方向上的膜截面进行观察来确定。另外,所述第2域的长轴存在于与膜面水平的方向上时,第2域的长轴的平均方向及长轴平均长度可通过以下的方法确定。将通过上述测定确定的膜的聚合物分子主链的平均方向设为0°,在膜面内每隔5°从0°方向至180°方向、相对于膜面正交地截断。例如,在观测某个长方形形状的膜时,如果表示聚合物分子主链的平均方向的0°方向为膜长度方向时,则90°方向成为膜宽度方向、180°方向成为与聚合物分子主链的平均方向再次一致的膜长度方向。使用例如电子显微镜对该各截面(本发明中为37张膜截面)进行观察,在各个截面中任意地选择第2域100个,测定这些第2域100个的长轴的长度,分别求出平均值。在所述37张的膜截面中,确定前述第2域100个长轴的长度(该截面中第2域的横宽)平均值最长的截面,将截断该截面的角度作为本说明书中的第2域的长轴的平均方向。另外,将此时角度下的第2域100个长轴的长度平均值作为本说明书中的第2域的长轴平均长度。以下,本说明书中,也将所述第2域的长轴平均长度称作“第2域的长轴的平均长度a”。
接着,可以利用以下的方法求出第2域的膜面内方向的短轴平均长度。从截断所述37张膜截面的角度中确定了长轴平均方向的角度开始在膜面内方向错开90°的角度的膜截面中,任意地选择第2域100个,测定这些第2域100个的该截面中与膜面内方向平行的轴的长度(该截面中的第2域的横宽),求出平均值。将其作为所述第2域的膜面内方向的短轴平均长度。以下,本说明书中,也将所述第2域的膜面内方向的短轴平均长度称作“第2域的膜面内方向的短轴平均长度b”。
另一方面,第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度可利用以下的方法求出。膜厚方向的短轴平均长度是在确定了所述第2域的长轴平均方向的角度下的膜截面中,选择任意的第2域100个,测定这些第2域100个的该截面中与膜厚方向平行的轴的长度(该截面中的第2域的纵方向上的长度),求出平均值。将其作为所述第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度。以下,本说明书中,也将所述第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度称作“第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度c”。
另外,通过第2域的长轴的平均方向与所述第1域中的聚合物的分子主链平均方向不同,可以抑制光学膜因热等所导致的形状变化。
从能够使针对因热等所致的形状变化的压力进一步分散的观点出发,所述第2域的长轴平均长度与所述第2域的膜面内方向的短轴平均长度之比、即(第2域的长轴的平均长度a)/(第2域的膜面内方向的短轴平均长度b)优选为1.1~30。所述第2域的长轴平均长度与所述第2域的膜面内方向的短轴平均长度之比更优选为2~20、特别优选为3~10。
从通过使曲面相对于光的行进方向变得缓和、从而为高雾度值且可以提高总透光率的观点出发,所述第2域的长轴平均长度与所述第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度之比、即(第2域的长轴的平均长度a)/(第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度c)优选为30~300。所述第2域的长轴平均长度与所述第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度之比更优选为50~250、特别优选为100~200。
所述第1域的折射率n1优选比所述第2域的折射率n2大0.01~1.00、更优选大0.2~0.8、进一步优选大0.4~0.6。折射率差越大,则越可以使斜向出射光弯曲至正面方向,而折射率差(n1-n2)为1.00以下时,则不会过度地弯曲斜向出射光、可以使正面亮度在良好的范围内,从而优选。为所述范围时,从扩散性能及维持正面亮度这两方面出发是优选的。
此外,各域的折射率例如可通过椭圆偏振计(M220;日本分光株式会社制)来进行测定。
另外,所述第2域的尺寸优选为0.02μm以上、更优选为0.1μm以上、进一步优选为1μm以上。由气泡构成的第2域的尺寸越大,则光扩散性能越提高,因此优选,但另一方面有总透光率降低的倾向。从维持总透光率的方面出发,所述第2域的尺寸优选为10μm以下、更优选为5μm以下。
其中,域的尺寸是指当量球直径。使域的尺寸为当量球径、确定半径r而求出体积。当量球直径在将作为各向异性形状的第2域(气泡)的体积设为V时,利用以下的式1求出。另外,域的尺寸可利用电子显微镜进行测定。
式1 当量球直径=2×(3×V/(4×π))(1/3)
这里,第2域(气泡)的体积V为使用上述中求得的所述第2域的长轴平均长度a、所述第2域的面内方向的短轴平均长度b、所述第2域的膜厚方向的短轴平均长度c、将所述第2域假设为椭圆体、由V=4/3×π×(a/2×b/2×c/2)求出的。
另外,光学膜T优选所述第2域的体积分率为20~70%、更优选为30~60%、进一步优选为40~50%。体积分率越高,则越可提高扩散性。而为70%以下时,总透光率难以降低,可以使正面亮度在良好的范围内,而且膜的强度也不会过度降低。由气泡构成的第2域的体积分率为上述范围时,从光扩散性能及强度这两方面出发是优选的。
另外,体积分率是指第2域在总体积中所占的体积,例如可根据如上测得的各域的尺寸来进行计算。所述体积分率可以由膜截面的电子显微镜照片中的第2域面积和膜截面积求得。本发明中,将所述体积分率作为在确定了所述第2域的长轴平均方向的角度下的膜厚方向的膜截面(沿正交于膜面的方向截断的截面)中的所述第2域的面积分率100点的平均值求得。
(膜厚方向的密度分布)
光学膜T优选所述第2域在膜厚方向上具有密度分布。通过使所述第2域在膜厚方向上具有密度分布,可以缩短从散射至下一次散射的距离,另外由于还可使散射量逐渐变化,因此散射指向性变得朝向更前方的方向。因此,相比较于均匀分布下的散射,还可提高同一雾度值时的总透光率。另外,通过设置第2域的膜厚方向的高密度部,对于作为膜整体的脆性抑制也更加有效。
考虑到上述情况,优选在膜厚的一半厚度中形成有含有总气泡的70%以上的第2域膜厚方向的密度高的部分。第2域的膜厚方向的高密度部可以处于膜厚中的中心、也可处于表面。当第2域的膜厚方向的高密度部处于表面时,由于更加易于进行偏振片加工,因此可以在与偏振片贴合面相反的一侧配置该第2域的膜厚方向的高密度部。第2域的密度分布值优选为70%以上、更优选为75%以上、特别优选为80%以上。上述第2域的密度分布值可利用以下的方法进行测定。
密度分布值是指在选择了第2域的密度达到最高的膜厚的一半厚度的部分时,第2域在该膜厚的一半厚度的部分中所占的体积比例。其与上述同样,例如可以由确定了所述第2域的长轴平均方向的角度下的膜厚方向的膜截面(沿正交于膜面的方向截断的截面)的电子显微镜照片来判断。
光学膜T的雾度值优选为5%以上、50%以下,更优选为5%以上、40%以下,进一步优选为5%以上、30%以下。雾度值越高,则越成为正面对比度降低的原因之一。从此观点出发,光学膜T的雾度值优选为50%以下、更优选为40%以下。其中,雾度值可利用雾度计(NDH2000;日本电色工业株式会社制)进行测定。
(第1域)
所述第1域由聚合物组合物形成。对于所利用的聚合物并无限定,优选从对可见光的光透射性高的聚合物中选择。另外,考虑到由气泡构成的第2域的折射率为1.00左右和优选的体积分率,为了达到上述优选范围的折射率差,第1域的折射率n1优选为1.1以上、更优选为1.2以上、进一步优选为1.3以上。满足这些特性的聚合物的例子包括酰化纤维素、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚烯烃、聚芳酯、聚酯、聚苯乙烯、苯乙烯系共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯系共聚物、聚偏氯乙烯等。但并非限定于这些。考虑到所贴合的偏振膜通常是聚乙烯醇膜,优选含有与其具有亲和性、粘接性良好的酰化纤维素、聚乙烯醇作为主成分的聚合物,从经时稳定性的观点出发,优选酰化纤维素。这里,“作为主成分的聚合物”在膜由单一的聚合物构成时是指该聚合物,在由多个聚合物构成时是指构成的聚合物中质量分率最高的聚合物。
对于酰化纤维素及可以使用的添加剂,记载于日本特开2009-265633号公报的[0024]~[0028]中,本发明中也同样。
对于光学膜T的制造方法,记载于日本特开2009-265633号公报的[0029]~[0036]中,本发明中也同样。但是,在光学膜T的制造方法中的拉伸时,优选将施加于膜的拉伸方向上的拉伸最大应力控制在10~75MPa、更优选为25~70MPa。
光学膜T优选是由聚合物组合物形成、将雾度值为1%以下的膜在拉伸温度为(Tg-20)~Tc℃且拉伸倍率为1~300%下进行拉伸而获得的膜。
其中,Tg为膜的玻璃化转变温度(单位:℃)、Tc为膜的结晶化温度(单位:℃)。
对于光学膜T的厚度,并无特别限定,一般为20~200μm左右,从薄型化的观点出发,优选为20~100μm左右。
本发明的液晶显示装置中,通过使用可使扭转取向模式液晶单元所特有的灰度反转特性差的方位(通常下方位)的光散射量比其他他方位增多的各向异性光扩散层,使不发生灰度反转的进行良好画质显示的方位的光散射并混合至灰度反转方位,由此可以在全方位中进行均匀的(视角依存性能小的)显示。通过使用各向异性光散射层,即便散射量比各向同性光散射层的情况少,也可进行良好的画质显示,因此可抑制正面对比度比的降低或文字模糊等弊端。
对于光扩散层,其是在液晶显示装置中通常使用的构件,但即便用在使用了前述通常使用的扭转取向模式液晶单元的液晶显示装置中时,对于从下方向进行观察时的灰度反转也未能改善。
另一方面,本发明的液晶显示装置中可以大幅度改善原来从下方向观察时的灰度反转,通过使用上述光扩散层,可以显著改善灰度反转,因此优选。
进而,为了提高背光的发光效率,可以层叠棱镜状或透镜状的集光型亮度提高片材(膜),或者可以在背光与液晶单元之间层叠改善因偏振片的吸收所致的光损失的偏振反射型的亮度提高片材(膜)。另外,还可层叠用于使背光的光源均匀化的扩散片材(膜),相反也可层叠通过印刷等形成有用于使光源具有面内分布的反射、扩散图案的片材(膜)。
本发明中从背光单元射出的光的亮度半宽角优选为80°以下、更优选为60°以下、最优选为40°以下。通过使用棱镜片材或具有光指向性的导光板、或者层叠棱镜片材,可以达成该值。通过为上述范围,从灰度反转改善的观点出发是优选的。
这里,亮度半宽角是指正面亮度达到一半值时的角度,是指上下或左右的各角度的合计值。另外,当在上下或左右上值不同时,取大的值。
另外,本发明的构成从能够显著抑制根据以往构成在耐久性试验(例如60℃Dry100小时)后进行黑显示时所发生的画面4边的漏光(框缘状的漏光)的观点出发也是优选的。
实施例
[实施例1]
(透明支撑体的制作)
将下述组合物投入到混合罐中,一边加热至30℃一边搅拌,将各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液C-1。
延迟提高剂
使用三层共流延模具将所得的S-1内层用浓液及外层用浓液流延到冷却至0℃的滚筒上。将残留溶剂量为70质量%的膜从滚筒上剥离,使用针板拉幅机将两端固定,一边使搬送方向的拉伸比为110%来搬送一边在80℃下使其干燥,在残留溶剂量达到10%时,在110℃下使其干燥。之后,在140℃的温度下干燥30分钟,制作残留溶剂为0.3质量%的醋酸纤维素膜(厚度为80μm(外层:3μm、内层:74μm、外层:3μm))的透明支撑体1、2。该透明支撑体的波长550nm下的面内延迟Re为9nm、厚度方向的延迟Rth为90nm。
将所制作的醋酸纤维素浸渍于2.0N的氢氧化钾溶液(25℃)2分钟之后,用硫酸进行中和,用纯水进行水洗并进行干燥。
(取向膜的制作)
在该透明支撑体上,分别用#16的绕线棒涂布机将下述组成的涂布液H-1涂布28mL/m2。利用60℃的温风干燥60秒、进而利用90℃的温风干燥150秒。在所形成的膜表面上利用摩擦辊、在平行于搬送方向的方向上以500转/分钟进行旋转,进行摩擦处理,制作取向膜。
改性聚乙烯醇
(光学各向异性层的制作)
使用#3.2绕线棒将下述涂布液K-1连续地涂布在膜的取向膜面上。利用从室温连续地加热至100℃的工序将溶剂干燥,之后在135℃的干燥区域内加热约90秒,使盘状液晶化合物取向。接着,搬送至80℃的干燥区域,在膜的表面温度约100℃的状态下,利用紫外线照射装置照射照度为600mW的紫外线10秒钟,进行交联反应,将盘状液晶化合物聚合。之后,放冷至室温,形成光学各向异性层,制作光学补偿膜1、2。
盘状液晶性化合物1
含氟代脂肪族基团的聚合物1(a/b/c=20/20/60质量%)
含氟代脂肪族基团的聚合物2(a/b=98/2质量%)
(光学特性的测定)
对于光学各向异性层的测定,除了将支撑体改变为玻璃板(Corning公司制EAGLEXG)之外,同样地制作光学各向异性层,使用KOBRA-WR(王子计测器株式会社制)测定波长550nm的面内延迟Re(550)。另外,在光学各向异性层的正交于慢轴的面内,从自法线方向倾斜±40度的方向上入射波长550nm的光,测定延迟R[+40°]及R[-40°],计算R[-40°]/R[+40°]。
将结果示于表6的实施例1。
[实施例2]
(透明支撑体的制作)
以下述记载的比例混合各成分,制备酰化纤维素溶液C-2。
醋酸纤维素溶液组成(C-2)
将酰化纤维素溶液C-2按照达到厚度95μm的方式使用带式流延机进行共流延,将所得网状物从传送带上剥离,之后在130℃下干燥30分钟。之后,在180℃的条件下在TD方向上拉伸35%,制作厚度为50μm的透明支撑体1、2。所制作的透明支撑体1、2的波长550nm下的面内延迟Re为35nm、厚度方向的延迟Rth为97nm。
(取向膜、光学各向异性层的制作)
与实施例1同样地对上述制作的透明支撑体1、2进行皂化处理,在其上除了达到表6记载的Re(550)、R[-40]/R[40]之外、与实施例1同样地涂布H-1、T-1,制作光学各向异性层1、2。
[实施例3]
除了在实施例2中制作的透明支撑体上1、2上按照达到表6记载的Re(550)、R[-40]/R[40]的方式制作光学各向异性层之外,与实施例2同样地涂布,制作光学各向异性层1、2。
[实施例4]
(透明支撑体的制作)
以下述记载的比例混合各成分,制备酰化纤维素溶液C-3。
醋酸纤维素溶液组成(C-3)
将酰化纤维素溶液C-2按照达到厚度70μm的方式使用带式流延机进行共流延,将所得网状物从传送带上剥离,之后在130℃下干燥30分钟。之后,在230℃的条件下在MD方向上收缩9%、在TD方向上拉伸3%,制作厚度为74μm的透明支撑体1、2。所制作的透明支撑体1、2的波长550nm下的面内延迟Re为50nm、厚度方向的延迟Rth为46nm。
将所制作的透明支撑体浸渍于2.0N的氢氧化钾溶液(25℃)2分钟后,用硫酸进行中和,用纯水进行洗涤并进行干燥。
(取向膜的制作)
在该透明支撑体上利用#14的绕线棒涂布机将下述组成的涂布液H-2涂布24mL/m2。利用100℃的温风干燥120秒。在所形成的膜表面上利用摩擦辊、在平行于搬送方向的方向上以500转/分钟进行旋转,进行摩擦处理,制作取向膜。
改性聚乙烯醇
(光学各向异性层的制作)
使用#2.4的绕线棒将下述涂布液K-2连续地涂布在膜的取向膜面上。之后,在80℃的干燥区域加热约120秒,使盘状液晶化合物取向。接着,搬送至80℃的干燥区域,利用紫外线照射装置照射照度为600mW的紫外线10秒钟,进行交联反应,将盘状液晶化合物聚合。之后,放冷至室温,形成光学各向异性层,制作光学补偿膜1、2。
(光学各向异性层涂布液组成K-2)
盘状液晶性化合物(2)
吡啶鎓盐化合物的结构
日本特开2006-113500号公报记载的I-12
含三嗪环的化合物
III-1:R=O(CH2)2O(CH2)2C6F13
III-2:R=O(CH2)2O(CH2)2C4F9III-3:R=O(CH2)2O(CH2)2C8F17
III-4:R=O(CH2)3C6F13
CIII-1:R=OCH2(CF2)6H
CIII-2:R=C10H21
使用与实施例1同样的方法测定光学各向异性层的波长550nm下的面内延迟Re(550)。另外,在光学各向异性层的正交于慢轴的面内,从自法线方向倾斜±40度的方向上入射波长550nm的光,测定延迟R[+40°]及R[-40°],计算R[-40°]/R[+40°]。将其结果记载于表6。
[实施例5]
除了在实施例4中制作的透明支撑体上1、2上按照达到表6记载的Re(550)、R[-40]/R[40]的方式制作光学各向异性层之外,与实施例4同样地涂布,制作光学各向异性层1、2。
(偏振片的制作)
将实施例1~5中制作的光学补偿膜按照透明支撑体侧与偏振膜侧相向的方式进行贴合,制作偏振片。此外,膜的贴合面实施了碱皂化处理。另外,偏振膜使用将厚度为80μm的聚乙烯醇膜在碘水溶液中连续地拉伸至5倍并进行干燥而制作的厚度为20μm的直线偏振膜,作为粘结剂,使用聚乙烯醇(Kuraray制PVA-117H)3%水溶液。
[实施例6]
按照实施例3中制作的光学补偿膜的光学各向异性层侧与偏振膜侧相向的方式,介由粘着剂进行贴合,制作偏振片。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将TN模式液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)中使用的偏振片剥离,取而代之,将上述制作的偏振片介由粘着剂一张张地贴在可见侧及背光侧上,分别制作表6的TN模式液晶显示装置。
[实施例7]
作为光扩散膜,使用下述膜。
[光扩散膜(高内部散射膜)]
(光扩散层用涂布液的制备)
利用孔径为30μm的聚丙烯制过滤器过滤下述涂布液1,制备光扩散层用涂布液。
光扩散层用涂布液1
以下示出分别使用的化合物。
·DPHA:二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物[日本化药株式会社制]
·PET-30:季戊四醇三丙烯酸酯[日本化药株式会社制]
·IRGACURE127:聚合引发剂[Ciba Specialty Chemicals株式会社制]
·IRGACURE184:聚合引发剂[Ciba Specialty Chemicals株式会社制]
(低折射率层用涂布液的制备)
·溶胶液的制备
在具备搅拌器、回流冷却器的反应器中添加甲乙酮120份、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-5103、信越化学工业株式会社制)100份、乙酰乙酸乙基铝二异丙酯3份进行混合后,添加离子交换水30份,在60℃下使其反应4小时,之后冷却至室温,获得溶胶液。质均分子量为1600、低聚物成分以上的成分中,分子量为1000~20000的成分为100%。另外,由气相色谱分析可知,原料的丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全未残留。
·分散液的制备
在中空二氧化硅微粒溶胶(异丙基醇二氧化硅溶胶、平均粒径为60nm、壳厚度为10nm、二氧化硅浓度为20质量%、二氧化硅粒子的折射率为1.31、按照日本特开2002-79616号公报的制备例4改变尺寸而制成)500g中添加丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制)30g及乙酸乙基铝二异丙酯1.5g进行混合后,添加离子交换水9g。在60℃下使其反应8小时后冷却至室温,添加乙酰丙酮1.8g。在该分散液500g中添加环己酮以使得二氧化硅的含量变得大致恒定,同时进行利用减压蒸馏的溶剂置换。在分散液中没有产生异物,利用环己酮调整固体成分浓度,达到20质量%时的粘度在25℃下为5mPa·s。利用气相色谱法分析所得分散液A的异丙基醇的残存量时,为1.5%。
·低折射率层用涂布液的制备
将以固体成分计为41.0g的含有烯键式不饱和基团的含氟聚合物(日本特开2005-89536号公报制造例3中记载的氟聚合物(A-1))溶解在甲基异丁基酮500g中,进而添加260质量份的分散液A(以二氧化硅+表面处理剂固体成分计为52.0质量份)、DPHA5.0质量份、IRGACURE127(光聚合引发剂、Ciba Specialty Chemicals制)2.0质量份。按照涂布液整体的固体成分浓度达到6质量%的方式利用甲乙酮进行稀释,制备低折射率层用涂布液。由该涂布液形成的层的折射率为1.36。
(光扩散层的形成)
将三醋酸纤维素膜(TAC-TD80UL、富士胶片株式会社制)在卷形态下开卷,使用具有节流阀模具的涂布器直接挤出涂布光扩散层用涂布液。在搬送速度为30m/分钟的条件下进行涂布,在30℃下干燥15秒、在90℃下干燥20秒之后,进一步在氮气吹扫下、在氧浓度为0.2%下使用160W/cm的空冷金属卤化物灯(Eye Graphics株式会社制),照射照射量为90mJ/cm2的紫外线,使涂布层固化,形成光扩散层,之后进行卷绕。所得光扩散层的厚度为8.0μm。
(低折射率层的形成)
在如上形成的光扩散层上,使用具有节流阀模具的涂布器将低折射率层用涂布液直接挤出涂布在支承辊上的涂布有硬涂层的面上,形成厚度为100nm的低折射率层,之后进行卷绕。如此制作了光扩散膜1。以下示出干燥和固化条件。
干燥:在90℃下干燥60秒。
固化:通过氮气吹扫、在氧浓度为0.1%的气氛下使用空冷金属卤化物灯(EyeGraphics株式会社制),照射照射量为400mJ/cm2的紫外线。此时的雾度值为58%。
介由粘着剂将该光扩散膜粘贴在实施例3的TN模式液晶显示装置的可见侧偏振片上。
[实施例8]
在实施例7的TN模式液晶显示装置中,在作为背光构成构件的扩散板与扩散片材之间,将2张亮度提高膜(BEFRP2-115,3M公司制)按照棱镜正交的方式配置。此时的亮度半宽角为70度。测定机使用“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),由其测定结果算出成为正面亮度一半值时的角度。另外,通常在配置2张棱镜之前为86度。
[比较例1]
实施例1中制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表6记载的那样进行配置。
[比较例2]
介由粘着剂将实施例1中制作的光学各向异性层直接粘贴在液晶面板的玻璃上,按照光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表6记载的那样进行配置。
[比较例3]
介由粘着剂将上述制作的光扩散膜配置在比较例1中制作的显示装置的可见侧上。
[实施例9]
(透明支撑体的制作)
与实施例2同样地制作透明支撑体,形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
使用#3.6的绕线棒将下述涂布液连续地涂布在膜的取向膜面上。利用从室温连续地加热至100℃的工序将溶剂干燥,之后在135℃的干燥区域内加热约90秒,使盘状液晶化合物取向。接着,搬送至80℃的干燥区域,在膜的表面温度为约100℃的状态下,利用紫外线照射装置照射照度为600mW的紫外线10秒钟,进行交联反应,将盘状液晶化合物聚合。之后,放冷至室温,形成光学各向异性层,制作光学补偿膜。
空气表面取向控制剂
使用与实施例1同样的方法实施了光学各向异性层的光学测定。将其结果记载于表7。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表7记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例10]
(透明支撑体的制作)
利用日本特开平10-45804号公报、日本特开平08-231761号公报记载的方法合成酰化纤维素,测定其取代度。具体地说,添加作为催化剂的硫酸(相对于纤维素100质量份为7.8质量份),添加成为酰基取代基的原料的羧酸,在40℃下进行酰化反应。此时,通过调整羧酸的种类、量来调整酰基的种类、取代度。另外,在酰化后在40℃下进行熟化。进而利用丙酮将该酰化纤维素的低分子量成分洗涤除去。
(酰化纤维素溶液C01的制备)
将下述的组合物投入到混合罐中进行搅拌,将各成分溶解,制备酰化纤维素溶液。按照各酰化纤维素溶液的固体成分浓度达到22质量%的方式适当地调整溶剂(二氯甲烷及甲醇)的量。但对于C05,按照固体成分浓度达到19质量%的方式适当调整溶剂的量。
(酰化纤维素溶液C02的制备)
将下述的组合物投入到混合罐中进行搅拌,将各成分溶解,制备酰化纤维素溶液。按照各酰化纤维素溶液的固体成分浓度达到22质量%的方式适当地调整溶剂(二氯甲烷及甲醇)的量。但对于C05,按照固体成分浓度达到19质量%的方式适当调整溶剂的量。
化合物A表示对苯二甲酸/琥珀酸/乙二醇/丙二醇共聚物(共聚比[摩尔%]=27.5/22.5/25/25)。
化合物A为非磷酸酯系的化合物且也是延迟表现剂。化合物A的末端用乙酰基封端。
使用酰化纤维素溶液C01,按照变为56μm膜厚的芯层的方式使用带式拉伸机进行流延,将酰化纤维素溶液C02按照变为2μm膜厚的皮层A的方式使用带式拉伸机进行流延。接着,将所得网状物(膜)从传送带上剥离,夹在夹具中,使用拉幅机进行横向拉伸。设定为拉伸温度为172℃及拉伸倍率为30%。之后,将夹具从膜上卸下,在130℃下干燥20分钟,获得膜。
所制作的透明支撑体的波长550nm下的面内延迟Re为50nm、厚度方向的延迟Rth为120nm。
(光学各向异性层的制作)
除了使用上述制作的透明支撑体以外,与实施例9同样地形成取向膜、光学各向异性层,制作光学补偿膜。
使用与实施例1相同的方法实施光学各向异性层的光学测定。将其结果记载于表7。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表7记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例11]
(透明支撑体的制作)
与实施例10同样地制作透明支撑体,形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
在实施例9中变更为#3.0的绕线棒、变更为空气表面取向控制剂为0.00质量份、将空气表面取向控制剂(2)变更为0.75质量份,除此之外与实施例9同样地制作光学各向异性层。
空气表面取向控制剂(2)
使用与实施例1同样的方法实施光学各向异性层的光学测定。将其结果记载于表7。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表7记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例12]
(透明支撑体的制作)
与实施例2同样地制作透明支撑体,形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
在实施例9中将甲乙酮变更为321.45质量份、将环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360、大阪有机化学株式会社制)变更为5.20质量份,除此之外与实施例9同样地制作光学各向异性层。
使用与实施例1同样的方法实施光学各向异性层的光学测定。将其结果记载于表7。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表7记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例13]
(透明支撑体的制作)
与实施例2同样地制作透明支撑体,形成取向膜。
在实施例9中将空气表面取向控制剂(2)变更为0.00质量份、添加空气表面取向控制剂(3)0.19质量份,除此之外与实施例9同样地制作光学各向异性层。
空气表面取向控制剂(3)
使用与实施例1同样的方法实施光学各向异性层的光学测定。将其结果记载于表7。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表7记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例14]
(光扩散膜2的制作)
将实施例7制作的光扩散膜的光扩散层用涂布液1中的粒径为5.0μm苯乙烯粒子从8g变更至2.5g、粒径为1.5μm苯并胍胺粒子从2g变更至0.6g,除此之外与实施例7同样地制作光扩散膜2。
除了使用上述光扩散膜2以外,与实施例11同样地实施偏振片的制作。
(TN模式液晶显示装置的制作)
除了使用上述偏振片以外,与实施例11同样地制作TN模式液晶显示装置。
[实施例15]
(光扩散膜3的制作)
[光扩散膜(酰化纤维素膜)]
(测定法)
首先,以下示出以下光扩散膜中测定的各种特性的测定法及评价法。
1.玻璃化转变温度(Tg)
使用DSC测定装置(DSC8230:株式会社Rigaku制),在DSC的铝制测定盘(Cat.No.8578:株式会社Rigaku制)中放入热处理前的聚合物膜的样品5~6mg。在50mL/分钟的氮气气流中以20℃/分钟的升温速度将其从25℃升温至120℃并保持15分钟,之后以-20℃/分钟冷却至30℃。之后,再次以20℃/分钟的升温速度从30℃升温至250℃,将此时测定的样品的热谱曲线与2根基线的中线的交点处的温度作为膜的玻璃化转变温度。
2.结晶化温度(TC)
使用DSC测定装置(DSC8230:株式会社Rigaku制),在DSC的铝制测定盘(Cat.No.8578:株式会社Rigaku制)中放入热处理前的聚合物膜的样品5~6mg。在50mL/分钟的氮气气流中以20℃/分钟的升温速度将其从25℃升温至120℃并保持15分钟,之后以-20℃/分钟冷却至30℃。之后,再次以20℃/分钟的升温速度从30℃升温至320℃,将此时出现的发热峰的起始温度作为膜的结晶化温度。
3.取代度
酰化纤维素的酰基取代度是利用Carbohydr.Res.273(1995)83-91(手塚等)中记载的方法通过13C-NMR求得的。
4.雾度值、总透光率及平行透射率
雾度值使用雾度计(NDH2000:日本电色工业株式会社制)测得。
对于总透光率及平行透射率也同样地测得。
(光学膜的制造和评价)
如下述表1所示,以表中记载的比例添加以下的酰化纤维素B,溶解在溶剂中,分别制备酰化纤维素的浓液。以下还示出制备法的详细内容。
另外,酰化纤维素是加热至120℃进行干燥、使含水率为0.5质量%以下之后使用表1所记载的量[质量份]。
1)<酰化纤维素>
·酰化纤维素B(醋酸纤维素):
使用取代度为2.86的醋酸纤维素的粉体。酰化纤维素B的粘度平均聚合度为300、6位的乙酰基取代度为0.89、丙酮抽提成分为7质量%、质均分子量/数均分子量比为2.3、含水率为0.2质量%、6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为305mPa·s、残存醋酸量为0.1质量%以下、Ca含量为65ppm、Mg含量为26ppm、铁含量为0.8ppm、硫酸根离子含量为18ppm、黄色指数为1.9、游离醋酸量为47ppm。粉体的平均粒子尺寸为1.5mm、标准偏差为0.5mm。
2)<溶剂>
使用下述的溶剂A。这些溶剂的含水率为0.2质量%以下。
·溶剂A:
二氯甲烷/甲醇=87/13(质量比)
4)<酰化纤维素溶液的制备>
在具有搅拌翼、外周有冷却水循环的400升不锈钢制溶解罐中投入上述溶剂及添加剂并进行搅拌,使其分散,同时慢慢添加酰化纤维素。投入结束后,在室温下搅拌2小时,使其溶胀3小时后,再次实施搅拌,获得酰化纤维素溶液。
其中,搅拌使用以15m/sec(剪切应力为5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)的圆周速度进行搅拌的溶解器型的偏芯搅拌轴及中心轴上具有锚翼、以圆周速度1m/sec(剪切应力为1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)进行搅拌的搅拌轴。溶胀是停止高速搅拌轴、使具有锚翼的搅拌轴的圆周速度为0.5m/sec来实施。
将溶胀的溶液从罐中用带夹套的配管加热至50℃,然后以2MPa的加压化加热至90℃,完全溶解。加热时间为15分钟。此时,暴露于高温的过滤器、罩体及配管利用哈氏合金制的耐腐蚀性优异者,使用具有使保温加热用的热媒流通的夹套者。
接着,将温度降至36℃,获得酰化纤维素溶液。
5)<过滤>
用绝对过滤精度为10μm的滤紙(#63、东洋滤纸株式会社制)对所得的酰化纤维素溶液进行过滤,进而使用绝对过滤精度为2.5μm的金属烧结过滤器(FH025、Pall公司制)进行过滤,获得聚合物溶液。
6)<膜的制作>
将酰化纤维素溶液加热至30℃,通过流延Gieser(记载于日本特开平11-314233号公报中)流延至设定为15℃的传送带长为60m的镜面不锈钢支撑体上。流延速度为50m/分钟、涂布宽度为200cm。流延部整体的空间温度设定为15℃。然后,在距离流延部的终点部为50cm前,将流延、旋转来的酰化纤维素膜从传送带上剥离,送风45℃的干燥风。接着,在110℃下干燥5分钟、再在140℃下干燥10分钟,获得酰化纤维素膜。利用前述方法测定所得的酰化纤维素膜的雾度值,将其结果记载于下述表1。
7)<拉伸>
在表1所示的拉伸条件下如下所述地对所得酰化纤维素进行拉伸。其中,膜的拉伸倍率如下求得:在正交于膜的搬送方向的方向上放入一定间隔的标线,在拉伸工序前后测量其间隔,由下述式求得。
膜的拉伸倍率(%)=100×(拉伸后的标线的间隔-拉伸前的标线的间隔)/拉伸前的标线的间隔
上述拉伸实施了使用辊式拉伸机的纵向单轴拉伸处理。辊式拉伸机的轧辊使用表面经过了镜面处理的感应发热夹套辊,使得各轧辊的温度可分别进行调整。拉伸区域被外壳覆盖,处于表1所记载的温度。拉伸部前的轧辊按照能够缓慢加热至表1所记载的拉伸温度的方式进行设定。另外,通过在膜的表侧和里侧调整吹到膜上的热风的温度,将膜表面温度和膜里面温度的里表温度差控制为表1所记载的温度差。膜表面温度及膜里面温度为将胶带型热电偶表面温度传感器(安立计器株式会社制ST系列)分别粘贴在膜的表里各3处,由各个平均值求得。此外,表1所记载的温度记载的是由膜里面温度减去膜表面温度后的值。拉伸倍率可通过调整夹持辊的圆周速度来控制。按照纵横比(夹持辊之间的距离/底部入口宽度)达到0.5的方式进行调整,拉伸速度相对于拉伸间距离为10%/分钟,这也记载于表1中。
8)<酰化纤维素膜的评价>
进行所得各酰化纤维素膜的雾度值、总光线透射率、平行透射率、各域的折射率的评价。将结果示于下述表1。
(第1域和第2域的结构的详细测定)
首先,对所制作的光学膜,根据前述方法利用X射线衍射测定对聚合物主链的分子取向方向进行测定而确定。
接着,在相对于膜面正交的膜厚方向上截断所制作的光学膜,利用扫描型电子显微镜(S-4300、株式会社日立制作所制)对其截面进行拍摄。根据前述的方法,确定所述第2域的长轴的平均方向,测定第2域的长轴平均长度a。之后,同样地基于前述方法,测定第2域的膜面内方向的短轴平均长度b及第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度c,从而求得。
利用上述方法通过计算求得第2域的长轴平均长度/第2域的膜面内方向的短轴平均长度、第2域的长轴平均长度/第2域的膜膜厚方向的短轴平均长度、当量球直径。另外,利用前述方法测定体积分率、气泡的膜厚方向的密度分布。将所得结果记载于下述表1中。另外,可知在所制作的光学膜中,聚合物主链的分子取向方向是与拉伸方向大致平行的方向,是面内方向。另外,可知所述第2域的长轴的平均方向是与聚合物主链的分子取向方向大致正交的方向(膜面内约90°的方向),即与拉伸方向大致正交的方向。
膜厚方向的密度分布值为利用扫描型电子显微镜对正交于膜面的方向的膜截面进行拍摄时,在作为第2域选择密度变得最高的膜厚的一半厚度的部分时,第2域占该膜厚的一半膜厚的比例。所制作的光学膜中,由于膜表面侧的膜厚一半的范围(即,膜的上侧的一半,是拉伸时所赋予的里表温度为低温的那侧)是第2域的密度达到最高的膜厚的一半厚度的部分,因此测定该部分的密度分布值。
(加热评价)
将上述制作的膜放置在80℃中48小时,然后利用扫描型电子显微镜对膜的截面进行拍摄。将其与常温下放置的膜的膜截面进行比较。其结果是,上述膜的聚合物主链与长轴的平均方向的角度、长轴的平均长度度与面内方向的短轴的平均长度度之比、密度分布、尺寸、雾度值基本相同。
表1
使用测角光度计(GP-5,村上色彩技术研究所),正交于膜面地入射光,在膜拉伸方向和相对于拉伸的正交方向上,振动极角对其出射光进行受光时,确认了在拉伸方向上、光向极角20度附近散射,在正交方向上几乎没有光散射。
除了使用上述光扩散膜之外,与实施例11同样地实施偏振片的制作。
(TN模式液晶显示装置的制作)
除了使用上述偏振片以外,与实施例11同样地制作TN模式液晶显示装置。
此时,按照光扩散膜的拉伸方向处于液晶显示装置的上下方向(该TN模式液晶显示装置的灰度反转方向是下方位)的方式进行配置。
[比较例4]
作为光扩散膜使用实施例14中制作的光扩散膜,除此之外与比较例3同样地制作TN模式液晶显示装置。
[实施例16]
(透明支撑体的制作)
与实施例1同样地制作透明支撑体。
将所制作的醋酸纤维素浸渍于2.0N的氢氧化钾溶液(25℃)中2分钟后,用硫酸进行中和,用纯水进行洗涤并进行干燥。
(取向膜的形成)
在所制作的透明支撑体上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层A及B的制作)
利用#2.2的绕线棒将下述组成的含有棒状液晶化合物的涂布液连续地涂布在取向膜上。为了涂布后的溶剂的干燥及棒状液晶化合物的取向熟化,用90℃的温风加热60秒。接着,通过UV照射将液晶化合物的取向固定化,制作光学各向异性层A(及B)。
光学各向异性层A(及B)的涂布液组成
棒状液晶化合物
光聚合引发剂
氟系聚合物(D)
水平取向剂
使用与实施例1同样的方法,测定光学各向异性层的波长550nm下的面内延迟Re(550)。另外,在光学各向异性层的正交于快轴的面内,从自法线方向倾斜±40度的方向上入射波长550nm的光,测定延迟R[+40°]及R[-40°],算出R[-40°]/R[+40°]。Re(550)为50nm。R[-40°]/R[+40°]为1。
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例11同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例17]
(透明支撑体的制作)
在实施例1的透明支撑体的制作中,使用三层共流延模具将内层用浓液及外层用浓液流延至冷却到0℃的滚筒上时,使内层用浓液的流量为一半,除此之外,与实施例1同样地制作透明支撑体及形成取向膜。制作醋酸纤维素膜(厚度为40μm(外层:3μm、内层:34μm、外层:3μm))的透明支撑体。所制作的醋酸纤维素膜的波长550nm下的面内延迟Re为7nm、厚度方向的延迟Rth为45nm。
(取向膜的形成)
在所制作的透明支撑体上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层A及B的制作)
与实施例16同样地制作光学各向异性层A(及B)。
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例11同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例18]
(透明支撑体的制作)
将下述组合物投入到混合罐中进行搅拌,将各成分溶解,制备溶液。
使用浓液,利用溶液流延法进行制膜,之后制作纤维素酯膜。拉伸后的各膜的膜厚为40μm。此外,通过在MD上进行搬送,在MD上以0~10%范围内的倍率进行拉伸。透明支撑体T-1为5%的拉伸倍率。另外,拉伸时的温度在将膜的玻璃化转变温度设为Tg时,为Tg-30~Tg-5℃的范围。
表2
上述表2中,糖酯1及糖酯2是以下结构的化合物或混合物。其中,作为蔗糖苯甲酸酯的糖酯1平均酯取代度的测定法是利用以下的方法进行测定。
通过以下HPLC条件下的测定,将保留时间处于31.5min附近的峰作为8取代体、处于27~29min附近的峰群作为7取代体、处于22~25min附近的峰群作为6取代体、处于15~20min附近的峰群作为5取代体、处于8.5~13min附近的峰群作为4取代体、处于3~6min附近的峰群作为3取代体,计算相对于各个面积比之和的值的平均取代度。
《HPLC测定条件》
色谱柱:TSK-gel ODS-100Z(Tosoh)、4.6*150mm、批号(P0014)
洗脱液A:H2O=100、洗脱液B:AR=100。A、B中均加有AcOH、NEt3各0.1%,流量:1ml/min、柱温:40℃、波长:254nm、灵敏度:AUX2、注入量:10μl、淋洗液:THF/H2O=9/1(体积比)
样品浓度:5mg/10ml(THF)
此外,对于糖酯2也可以同样地测定平均酯取代度,但下述糖酯2是酯取代度大致为100%的单一化合物。
另外,实施例中使用的蔗糖苯甲酸酯使用全部进行了作为反应溶剂的甲苯的减压干燥(10mmHg以下)而小于100ppm的物质。
所制作的醋酸纤维素膜(支撑体T-1)的波长550nm下的面内延迟Re为1nm、厚度方向的延迟Rth为40nm。
糖酯1:平均酯取代率为71%
糖酯2:平均酯取代率为100%(单一化合物)
(取向膜的形成)
在所制作的透明支撑体上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层A及B的制作)
在实施例16中变更为#1.8的绕线棒,除此以外与实施例16同样地制作光学各向异性层A(及B)。
(取向膜的形成)
在所制作的透明支撑体上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例12同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例19]
(透明支撑体的制作)
与实施例1同样地制作透明支撑体。
(碱皂化处理)
使透明支撑体通过温度为60℃的感应式加热辊,将膜表面温度升温至40℃之后,使用棒涂器以涂布量14ml/m2将下述所示组成的碱溶液涂布在膜的单面上,在加热至110℃的株式会社Noritake Co.,Ltd.制的蒸汽式远红外加热器下搬送10秒。接着,同样使用棒涂器,涂布纯水3ml/m2。接着,将利用喷注式刮刀涂布机的水洗和利用气刀的除水反复进行3次之后,在70℃的干燥区域搬送10秒进行干燥,制作实施了碱皂化处理的透明支撑体。
(碱溶液组成)
(取向膜的形成)
利用#14的绕线棒将下述组成的取向膜涂布液连续地涂布在如上经过了皂化处理的透明支撑体上。用60℃的温风干燥60秒、进而用100℃的温风干燥120秒。
取向膜涂布液的组成
改性聚乙烯醇(各单位的含有比率的单位为摩尔%)
(光学各向异性层A(及B)的形成)
对上述制作的取向膜连续地实施摩擦处理。此时,透明支撑体的长度方向与搬送方向是平行的,相对于透明支撑体长度方向,摩擦辊的旋转轴顺时针地处于45°及-45°的方向。
利用#1.6的绕线棒将下述组成的含有盘状液晶化合物的涂布液(A)连续地涂布在上述制作的取向膜上。膜的搬送速度(V)为36m/min。为了涂布液的溶剂的干燥及盘状液晶化合物的取向熟化,用80℃的温风加热90秒。接着,在80℃下进行UV照射,将液晶化合物的取向固定化,形成光学各向异性层。
光学各向异性层涂布液(A)的组成
盘状液晶化合物
吡啶鎓盐
氟系聚合物(FP1)
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例11同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例20]
(透明支撑体的制作)
与实施例17同样地制作透明支撑体。
(光学各向异性层A(及B)的形成)
使用上述透明支撑体,与实施例19同样地进行碱皂化处理、取向膜形成,制作光学各向异性层A(及B)。
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例11同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例21]
(透明支撑体的制作)
与实施例18同样地制作透明支撑体。
使用上述透明支撑体,与实施例19同样地进行碱皂化处理、取向膜形成。
(光学各向异性层A(及B)的形成)
在实施例19中变更成#1.2的绕线棒,除此以外与实施例19同样地制作光学各向异性层A(及B)。
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例1同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
与实施例12同样地制作光学各向异性层。
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的透明支撑体和光学各向异性层A(及B)和光学各向异性层的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表8记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例22]
作为光扩散膜使用实施例14中制作的光扩散膜,除此之外与实施例16同样地制作TN模式液晶显示装置。
[实施例23]
作为光扩散膜使用实施例15中制作的光扩散膜,除此之外与实施例16同样地制作TN模式液晶显示装置。
[实施例24]
作为光扩散膜使用实施例14中制作的光扩散膜,除此之外与实施例19同样地制作TN模式液晶显示装置。
[实施例25]
作为光扩散膜使用实施例15中制作的光扩散膜,除此之外与实施例19同样地制作TN模式液晶显示装置。
[液晶显示装置的评价]
(正面白亮度的评价)
对于上述制作的各液晶显示装置,使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),在白显示下对正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度进行测定(将结果设为Y),接着对仅为从液晶显示装置中除去液晶面板后的背光的亮度进行测定(将结果设为Y0),使用它们的比按照以下的标准进行评价。
4:4.0%≤Y/Y0
3:3.0%≤Y/Y0<4.0%
2:2.0%≤Y/Y0<3.0%
1:1.0%≤Y/Y0<2.0%
(灰度反转)
在上述制作的各液晶显示装置中显示ISO 12640-1:1997、标准型号JIS X 9201:1995、图像名为Portrait,在暗室下通过目视从下方向(极角为30°)进行观察,评价显示图像的灰度反转。
5:未观察到下方向处的灰度反转。
4:几乎未观察到下方向处的灰度反转。
3:稍观察到下方向处的灰度反转。
2:观察到下方向处的灰度反转。
1:非常容易观察到下方向处的灰度反转。
(实际图像评价:正面图像与斜向图像的灰度重现性和色调的差异)
在上述制作的各液晶显示装置中显示ISO 12640-1:1997、标准型号JIS X 9201:1995、图像名为Portrait,在暗室下通过目视从正面和斜方向(极角为45°、方位角为任意)进行观察,评价显示图像的对称性。
5:从任何方位角观察,都几乎没有灰度性和色调的差异。
4:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都非常小。
3:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都小。
2:从特定的方位角观察时,发生灰度性和色调的差异。
1:从特定的方位角观察时,灰度性和色调的差异大。
将各个结果记载于表6~8。
此外,本实施例是将偏振片1的吸收轴配置于90°、将偏振片2的吸收轴配置于0°,但即便将偏振片1的吸收轴配置于0°、偏振片2的吸收轴配置于90°,也可获得同样的效果。
[实施例26]
在100℃下对作为脂环式烯烃聚合物的一种的热塑性降冰片烯树脂的料粒(日本Zeon公司制、ZEONOR1420、玻璃化转变温度为137℃)干燥5小时。将所述料粒供给至挤出机,在挤出机内使其熔融,经过聚合物管及聚合物过滤器,从T模具中以片状挤出至流延滚筒上,进行冷却,获得厚度为100μm的膜卷。
使用图1的拉伸机,在使相对于膜卷绕方向的送出角度为40°、拉伸倍率为1.6、拉伸温度为140℃的条件下进行斜向拉伸,制作膜卷A。接着,在拉伸倍率为1.5、拉伸温度为145℃下对膜卷A进行拉伸,制作膜卷(透明支撑体)。另外,膜卷A的拉伸倍率表示膜长度方向的拉伸倍率×膜宽方向的拉伸倍率。
膜的厚度为55μm。该透明支撑体的波长550nm下的面内延迟Re为52nm、厚度方向的延迟Rth为105nm。
(膜的皂化)
将制作的膜卷(透明支撑体)和FUJITAC TD80UF(富士胶片株式会社制)浸渍于调温至55℃的1.5mol/L的NaOH水溶液(皂化液)2分钟之后,对TD80UF进行水洗,之后浸渍于0.05mol/L的硫酸水溶液中30秒后,再通过水洗浴。然后反复3次利用气刀进行的除水,使水落下后,使其滞留在70℃的干燥区域内15秒进行干燥,制作实施了皂化处理的膜。对膜卷将表面处理变更为电晕处理。
(光学各向异性层的制作)
与实施例11同样地形成取向膜、光学各向异性层。
(偏振层的制作)
按照日本特开2001-141926号公报的实施例1,在2对夹持辊之间赋予圆周速度差,在长度方向上进行拉伸,制备厚度为20μm的偏振层。
(贴合)
对于如此获得的偏振层、经过上述皂化处理的膜卷(光学补偿膜)和FUJITAC,将膜的皂化面配置在偏振膜侧,用它们夹持上述偏振层后,以PVA(株式会社Kuraray制、PVA-117H)3%水溶液作为粘接剂,按照偏振轴与膜的长度方向正交的方式以卷对卷的方法进行贴合。
(液晶单元的制作)
按照达到与实施例11同样的偏振片吸收轴、光学膜慢轴的关系的方式配置所制作的偏振片,制作TN模式液晶显示装置。显示性能获得了与实施例11同等的结果。
[实施例27~29]
(透明支撑体的制作)
通过下述方法制作透明支撑体Z1~Z3。
(酰化纤维素溶液的制备)
1〕酰化纤维素
使用下述的酰化纤维素A。各酰化纤维素加热至120℃进行干燥,使含水率达到0.5质量%以下后,使用20质量份。
·酰化纤维素A:
使用取代度为2.86的醋酸纤维素的粉体。酰化纤维素A的粘度平均聚合度为300、6位的乙酰基取代度为0.89、丙酮抽提成分为7质量%、质均分子量/数均分子量比为2.3、含水率为0.2质量%、6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为305mPa·s、残存醋酸量为0.1质量%以下、Ca含量为65ppm、Mg含量为26ppm、铁含量为0.8ppm、硫酸根离子含量为18ppm、黄色指数为1.9、游离醋酸量为47ppm。粉体的平均粒子尺寸为1.5mm、标准偏差为0.5mm。
2〕溶剂
使用下述的溶剂A80质量份。各溶剂的含水率为0.2质量%以下。
·溶剂A二氯甲烷/甲醇/丁醇=81/18/1(质量比)
3〕添加剂
从下述添加剂群中选择表3记载的物质。其中,表3中控制光学各向异性的化合物、延迟提高剂的“添加量”表示的是将酰化纤维素设为100质量%时的质量%。按照达到所述量的方式调整在酰化纤维素溶液中的添加剂、延迟提高剂的添加量。
(具有重复单元的化合物)
·A-1:乙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两末端的醋酸酯体、数均分子量为1000、羟值为0mgKOH/g
·A-2:乙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物、数均分子量为1000、羟值为112mgKOH/g
(延迟提高剂)
·L:下述结构的化合物
(其他添加剂)
·M1:
二氧化硅微粒(粒子尺寸为20nm、莫氏硬度约为7)(0.02质量份)
M2:
二氧化硅微粒(粒子尺寸为20nm、莫氏硬度约为7)(0.05质量份)
4〕溶解
在具有搅拌翼的4000升不锈钢制溶解罐中投入上述溶剂及添加剂并进行搅拌,使其分散,同时慢慢添加上述酰化纤维素。投入结束后,在室温下搅拌2小时,使其溶胀3小时后,再次实施搅拌,获得酰化纤维素溶液。
其中,搅拌使用以5m/sec(剪切应力为5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)的圆周速度进行搅拌的溶解器型的偏芯搅拌轴及中心轴上具有锚翼、以圆周速度1m/sec(剪切应力为1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)进行搅拌的搅拌轴。溶胀是停止高速搅拌轴、使具有锚翼的搅拌轴的圆周速度为0.5m/sec来实施。
将溶胀后的溶液从罐中用带夹套的配管加热至50℃,然后以1.2MPa的加压化加热至90℃,完全溶解。加热时间为15分钟。此时,暴露于高温的过滤器、罩体及配管利用哈氏合金制的耐腐蚀性优异者,使用具有使保温加热用的热媒流通的夹套者。
接着,将温度降至36℃,获得酰化纤维素溶液。
将如此获得的浓缩前浓液在80℃下在常压的罐内进行闪蒸,利用冷凝器将蒸发的溶剂回收分离。闪蒸后的浓液的固体成分浓度为24.8质量%。此外,经冷凝的溶剂为了作为制备工序的溶剂进行再利用,使其返回至回收工序(回收通过蒸馏工序和脱水工序等实施)。在闪蒸罐中,通过使中心轴上具有锚翼的轴以圆周速度0.5m/sec旋转,实施搅拌并进行脱泡。罐内的浓液的温度为25℃、罐内的平均滞留时间为50分钟。
5)<过滤>
接着,先使其通过标称孔径为10μm的烧结纤维金属过滤器,接着同样地使其通过10μm的烧结纤维过滤器。过滤后的浓液温度调整至36℃,储存在2000L的不锈钢制的储存罐内。
(膜的制作)
1〕流延工序
接着,对储存罐内的浓液进行送液。流延模具的宽度为2.1m,使流延宽度为2000mm,调整模具突出口的浓液的流量来进行流延。为了将浓液的温度调整至36℃,在流延模具中设置夹套,使供至夹套内的传热介质的入口温度为36℃。
模具、送料机构、配管全部在操作工序中保温于36℃。
2)流延模具
模具的材质是具有奥氏体相和铁素体相的混合组成的2相系不锈钢,是热膨胀率为2×10-6(℃-1)以下的材料,使用具有在电解质水溶液中的强制腐蚀试验中与SUS316大致同等的耐腐蚀性的材料。
另外,使用在流延模具的模唇前端利用喷镀法形成了WC涂层的模具。另外,将作为对浓液进行可溶化的溶剂的混合溶剂(二氯甲烷/甲醇/丁醇(83/15/2质量份))在单侧以0.5ml/分钟供给至流道端部和狭缝的气液表面。
3)金属支撑体
对于从模具挤出的浓液,使用作为宽度为2.1m、直径为3m的滚筒的镜面不锈钢支撑体作为支撑体。表面进行了镍铸造及镀硬铬。使用滚筒的表面粗糙度研磨至0.01μm以下、50μm以上的针孔皆无,10μm~50μm的针孔为1个/m2以下、10μm以下的针孔为2个/m2以下的支撑体。此时,滚筒的温度设定为-5℃,按照滚筒的圆周速度达到50m/分钟的方式设定滚筒的转速。另外,随着流延而滚筒表面被弄脏时,适当地实施清扫。
4)流延干燥
接着,流延至配置于设定为15℃的空间中的滚筒上被冷却而凝胶化的浓液在滚筒上320°旋转时,作为凝胶化膜(网状物)将其剥离。此时,相对于支撑体速度,调整剥离速度,设定为表3记载的拉伸倍率。拉伸开始时的残留溶剂量记载于表3。
5)拉幅机搬送和干燥工序条件
剥离的网状物一边利用具有针夹的拉幅机将两端固定、一边在干燥区域内搬送,利用干燥风进行干燥。
6)后干燥工序条件
在轧辊搬送区域内进一步对通过上述方法获得的去边后的光学膜进行干燥。该轧辊的材质为铝制或碳钢制,表面实施了镀硬铬。轧辊的表面形状使用平整者和通过喷砂进行了粗糙化加工者。以表3记载的温度、时间对所制作的光学膜进行后热处理。
7)后处理、卷绕条件
干燥后的光学膜冷却至30℃以下进行两端去边。去边是在膜的左右两端部各设置2台裁切膜端部的装置(单侧的裁切装置数为2台),将膜端部裁切去。进而,对光学膜的两端进行滚花加工。滚花加工通过从单侧开始进行压花加工来赋予。如此,获得最终制品宽度为1400mm的光学膜,利用卷绕机进行卷绕,制作了光学膜。
[取代度]
酰化纤维素的酰基取代度是利用Carbohydr.Res.273(1995)83-91(手塚他)记载的方法通过13C-NMR求得的。
[残留溶剂量]
本发明的网状物(膜)的残留溶剂量根据下述式求得。
残留溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
[式中,M表示网状物(膜)的质量,N表示在110℃下干燥网状物(膜)3小时后的质量。]
表3
在所制作的透明支撑体上,与实施例16同样地形成取向膜、光学各向异性层A、B。
此外,实施例27中使用透明支撑体Z1、实施例28中使用透明支撑体Z2、实施例29中使用透明支撑体Z3。
(取向膜的形成)
在所制作的透明膜上与实施例16同样地形成取向膜。
(光学各向异性层的制作)
使用#3.6的绕线棒将下述涂布液连续地涂布在膜的取向膜面上。利用从室温连续地加热至100℃的工序使溶剂干燥,之后在135℃的干燥区域加热约90秒,使盘状液晶化合物取向。接着,搬送至80℃的干燥区域,在膜的表面温度约为100℃的状态下,利用紫外线照射装置照射照度为600mW的紫外线10秒,使交联反应进行,将盘状液晶化合物聚合。之后,放冷至室温,形成光学各向异性层,制作光学补偿膜。
空气表面取向控制剂A
空气表面取向控制剂B
(TN模式液晶显示装置的制作)
所制作的光学补偿膜的慢轴与偏振片的吸收轴的角度如表9记载的那样进行配置,制作TN模式液晶显示装置。
[实施例30]
(透明支撑体的制作)
通过下述方法制作透明支撑体Z4。
(聚合物溶液的制备)
1〕酰化纤维素
使用下述的酰化纤维素AA。各酰化纤维素加热至120℃进行干燥,使含水率达到0.5质量%以下之后,使用20质量份。
·酰化纤维素AA:
使用取代度为2.86的醋酸纤维素的粉体。酰化纤维素AA的粘度平均聚合度为300、6位的乙酰基取代度为0.89、丙酮抽提成分为7质量%、质均分子量/数均分子量比为2.3、含水率为0.2质量%、6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为305mPa·s、残存醋酸量为0.1质量%以下、Ca含量为65ppm、Mg含量为26ppm、铁含量为0.8ppm、硫酸根离子含量为18ppm、黄色指数为1.9、游离醋酸量为47ppm。粉体的平均粒子尺寸为1.5mm、标准偏差为0.5mm。
2〕溶剂
溶剂的含水率为0.2质量%以下。
·溶剂AA二氯甲烷/甲醇/丁醇=81/18/1(质量比)
3〕添加剂
使用表4记载的添加剂。另外,在支撑体面用及空气面用浓液中进一步添加下述添加剂M。其中,表4中各添加剂的“质量份”表示的是将酰化纤维素设为100质量份时的质量份。
(具有重复单元的化合物)
·AA-1:乙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物、数均分子量为1000、羟值为112mgKOH/g
(其他添加剂)
·A:下述结构的化合物
·B:下述的化合物
·M:二氧化硅微粒(粒子尺寸为20nm、莫氏硬度约为7)(0.02质量份)
4〕溶解
在具有搅拌翼的4000升不锈钢制溶解罐中投入上述溶剂及添加剂并进行搅拌,使其分散,同时慢慢添加上述酰化纤维素。投入结束后,在室温下搅拌2小时,使其溶胀3小时后,再次实施搅拌,获得酰化纤维素溶液。
其中,搅拌使用以5m/sec(剪切应力为5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)的圆周速度进行搅拌的溶解器型的偏芯搅拌轴及中心轴上具有锚翼、以圆周速度1m/sec(剪切应力为1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)进行搅拌的搅拌轴。溶胀是停止高速搅拌轴、使具有锚翼的搅拌轴的圆周速度为0.5m/sec来实施。
将溶胀的溶液从罐中用带夹套的配管加热至50℃,然后以1.2MPa的加压化加热至90℃,完全溶解。加热时间为15分钟。此时,暴露于高温的过滤器、罩体及配管利用哈氏合金(注册商标)制的耐腐蚀性优异者,使用具有使保温加热用的热媒流通的夹套者。
接着,将温度降至36℃,获得酰化纤维素溶液。
将如此获得的浓缩前浓液在80℃下在常压的罐内进行闪蒸,利用冷凝器将蒸发的溶剂回收分离。闪蒸后的浓液的固体成分浓度为23.5~26.0质量%。此外,经冷凝的溶剂为了作为制备工序的溶剂进行再利用,将其返回至回收工序(回收通过蒸馏工序和脱水工序等实施)。在闪蒸罐中,通过使中心轴上具有锚翼的轴以圆周速度0.5m/sec旋转,实施搅拌并进行脱泡。罐内的浓液的温度为25℃、罐内的平均滞留时间为50分钟。
5)<过滤>
接着,通过对浓液进行弱的超声波照射,实施除气泡。之后,在加压至1.3MPa的状态下,先使其通过标称孔径为10μm的烧结纤维金属过滤器,接着同样地使其通过10μm的烧结纤维过滤器。各自的一次压为1.4MPa、1.1MPa,二次压为1.0MPa、0.7MPa。过滤后的浓液温度调整至36℃,储存在2000L的不锈钢制储存罐内。在储存罐中,通过使中心轴上具有锚翼的轴以圆周速度0.3m/sec一直旋转,从而进行搅拌。此外,在由浓缩前浓液制备浓液时,在浓液接液部中完全未发生腐蚀等问题。
(膜的制作)
1)流延工序
接着,利用1次增压用的齿轮泵按照高精度齿轮泵的1次侧压力达到0.8MPa的方式通过变频调速电动机对储存罐内的浓液进行反馈控制,实施送液。高精度齿轮泵的性能是容积效率为99.3%、喷吐量的变动率为0.4%以下。另外,喷吐压力为1.4MPa。流延模具使用宽度为2.1m、装备有调整为共流延用的送料机构、使得除了主流之外还可在两面分别层叠而成型为为3层结构的膜的装置。
另外,浓液的送液流路使用中间层用、支撑体面用、空气面用的3流路,各自的固体成分浓度通过添加溶剂使其降低或者添加固体成分浓度高的溶液使其提高来进行适当地调整。
进而,使流延宽度为2000mm、调整模具突出口的浓液的流量来进行流延。为了使浓液的温度调整至36℃,在流延模具中设置夹套,使供给至夹套内的传热媒体的入口温度为36℃。
模具、送料机构、配管全部在操作工序中保温于29℃。模具是衣架型的模具,使用厚度调整螺栓设置为20mm间隔、具备利用热螺栓进行自动厚度调整机构的模具。该热螺栓还可通过预先设定的程序,设定对应于高精度齿轮泵的送液量的轮廓,还具有通过基于设置在制膜工序内的红外线厚度计的轮廓的调整程序而能够进行反馈控制的性能。除去流延边缘部20mm的膜中,按照离开50mm的任意2点的厚度差为1μm以内、宽度方向厚度的最小值的最大差为2μm/m以下的方式进行调整。另外,在模具的1次侧设置用于进行减压的腔室。该减压腔室的减压度能够在流延流道的前后施加1~5000Pa的压力差,可根据流延速度进行调整。此时,设定为流道的长度达到2~50mm的压力差。
2)流延模具
模具的材质是具有奥氏体相和铁素体相的混合组成的2相系不锈钢、是热膨胀率为2×10-6(℃-1)以下的材料,使用具有与在电解质水溶液中的强制腐蚀试验中SUS316大致同等的耐腐蚀性的材料。流延模具及送料构件的接液面的加工精度以表面粗糙度计为1μm以下、直线度在任何方向上均为1μm/m以下、狭缝的间隙可通过自动调整而调整至0.5~3.5mm。在本膜的制造中,以0.7mm进行实施。对于模唇前端的接液部的角部分,按照R在狭缝总宽度内达到50μm以下的方式进行加工。模具内部的剪切速度为1~5000(sec-1)的范围。
另外,使用在流延模具的模唇前端设置了固化膜的模具。有钨-碳化物(WC)、Al2O3、TiN、Cr2O3等,特别优选为WC,本发明中使用通过喷镀法形成了WC镀层的模具。另外,将作为对浓液进行可溶化的溶剂的混合溶剂(二氯甲烷/甲醇/丁醇(81/18/1质量份))在单侧以0.5ml/分钟供给至流道端部和狭缝的气液表面。进而,为了使减压腔室的温度为恒定,供给安装夹套而调整至35℃的传热介质。使用边缘吸引风量可以在1L/分钟~100L/分钟的范围内进行调整的装置,在本膜的制造中在30L/分钟~40L/分钟的范围进行适当调整。
3)金属支撑体
对于从模具挤出的浓液,利用作为宽度为2.1m、直径为3m的滚筒的镜面不锈钢支撑体作为支撑体。表面进行了镍铸造及镀硬铬。使用滚筒的表面粗糙度研磨至0.01μm以下、50μm以上的针孔皆无、10μm~50μm的针孔为1个/m2以下、10μm以下的针孔为2个/m2以下的支撑体。此时,滚筒的温度设定为-5℃,按照滚筒的圆周速度达到80m/分钟的方式设定滚筒的转速,速度变动为2%以下,位置变动为200μm以下。
4)流延干燥
接着,流延至配置于设定为15℃的空间中的滚筒上被冷却而凝胶化的浓液在滚筒上320°旋转时,作为凝胶化膜(网状物)剥离。此时的剥离张力为3kgf/m,相对于支撑体速度的剥离速度设定为106%。
5)拉幅机搬送和干燥工序条件
所剥离的网状物通过具有针夹的拉幅机将两端固定,同时在干燥区域内搬送,利用干燥风干燥约180秒。拉幅机的驱动用链子进行,其链轮齿的速度变动为0.5%以下。另外,将拉幅机内分为4个区域(拉伸区域、缩幅区域、加热区域、冷却区域),使得能够独立地控制各个区域的干燥风温度。干燥风的气体组成为-40℃的饱和气体浓度。在拉幅机内进行搬送的同时,在宽度方向上进行扩幅和缩幅,进行拉伸。
底端中利用拉幅机固定的长度的比率为70%。另外,一边按照拉幅机夹具的温度不超过50℃的方式进行冷却一边进行搬送。在拉幅机部分中蒸发的溶剂在-10℃的温度下被冷凝、液化而回收。将溶剂中含有的水分调整至0.5质量%以下进行再使用。
然后,从拉幅机出口开始,在30秒以内进行两端的去边。利用NT型剪切机切去两侧50mm的边。拉幅机部的干燥气氛中的氧浓度保持在5vol%。
此外,表4记载的残留溶剂量是基于下述式计算各区域入口处的残留溶剂量而得到的值。但是,在采样困难时,使用网状物的干燥模拟品来估算各区域入口处的残留溶剂量(网状物的单位总固体成分的质量%)。
残留溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
[式中,M表示网状物(膜)的质量,N表示在110℃干燥网状物(膜)3小时后的质量。]
6)后干燥工序条件
在辊干燥区域对通过上述方法获得的去边后的聚合物膜进一步进行干燥。将辊搬送区域分为4个区域,使得能够独立地控制各个区域的干燥风温度。此时,膜的辊搬送张力为80N/宽度,干燥约10分钟。该轧辊的包角(wrap angle)使用90度及180度。该轧辊的材质为铝制或碳钢制,对表面实施了镀硬铬。轧辊的表面形状使用平整者和通过喷砂进行了粗糙化加工者。通过轧辊的旋转所产生的振摆全部为50μm以下。另外,按照张力为80N/宽度下的轧辊挠度达到0.5mm以下的方式进行选定。
按照搬送中的膜带电压一直为-3~3kV的范围的方式在工序中设置强制除电装置(除电棒)。另外,在卷绕部中,按照带电达到-1.5~1.5kV的方式不仅设置除电棒、还设置离子风除电。
下述表4中,“温度”表示干燥风的吹出口处的温度,“膜面温度”表示利用设置于工序内的红外线式温度计测得的膜的温度。“拉伸倍率”在为各区域入口处的拉幅机宽度(W1)、出口处的拉幅机宽度(W2)时,表示作为(W2-W1)/W1×100算出的值。
下述表4中,缩幅区域及加热区域中的拉幅机宽度是一边观察膜的情况一边缩窄至不会松弛的程度来进行设定。另外,缩幅区域的缩幅率(Wt)与网状物的自由收缩率(Ww)之比(Wt/Ww)为0.7~1.3的范围。
另外,缩幅率(Wt)是拉伸倍率乘以-1而得到的值(正负相反的值)。
7)后处理、卷绕条件
干燥后的聚合物膜冷却至30℃以下后进行两端去边。去边是在膜的左右两端部各设置2台将膜端部裁切的装置(单侧的裁切装置数为2台)而将膜端部切去。这里,裁切装置由圆盘状的旋转上刃和辊状的旋转下刃构成,旋转上刃的材质为超钢钢材,旋转上刃的直径为200mm且剪切位置的刃的厚度为0.5mm。辊状的旋转下刃的材质为超钢钢材,旋转下刃的辊径为100mm。裁切后的膜截面比较平滑,也没有碎屑。另外,在上述膜的制膜中完全没有搬送中的膜的断裂。进而,对膜的两端进行滚花加工。滚花加工通过从单侧开始进行压花加工来赋予,按照进行滚花加工的宽度为10mm、最大高度比平均厚度平均高5μm的方式来设定按压压力。如此,获得最终制品宽度为1500mm的膜,利用卷绕机进行卷绕。
如此,获得最终制品宽度为1500mm的膜,利用卷绕机进行卷绕。卷绕室保持在室内温度为25℃、湿度为60%。是卷芯的直径为168mm、卷绕开始的张力为230N/宽度、卷绕结束为190N/宽度的张力模式。卷绕全长为3900m。使卷绕时的振摆周期为400m、振摆幅度为±5mm。另外,相对于卷绕辊的压制辊的按压压力设定为50N/宽度。
表4
除了使用所制作的透明支撑体Z4以外,与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例31~33]
(透明支撑体的制作)
将下述的组合物分别投入混合罐中进行搅拌,将各成分溶解,制备各溶液。
使用各浓液,利用溶液流延法进行制膜,制作各纤维素酯膜。拉伸后的各膜的膜厚均为25μm。此外,任何膜均通过在MD上搬送而在MD上以0~10%范围内的倍率分别进行了拉伸。特别是透明支撑体T-1、透明支撑体T-3为3%的拉伸倍率,透明支撑体T-2为5%的拉伸倍率。另外,拉伸时的温度在将膜的玻璃化转变温度设为Tg时,均为Tg-30~Tg-5℃的范围。
表5
在上述表5中,糖酯1、糖酯1-SB及糖酯2是以下结构的化合物或混合物。此外,作为蔗糖苯甲酸酯的糖酯1及糖酯1-SB的平均酯取代度的测定法利用以下的方法进行测定。
通过以下HPLC条件下的测定,将保留时间处于31.5min附近的峰作为8取代体、处于27~29min附近的峰群作为7取代体、处于22~25min附近的峰群作为6取代体、处于15~20min附近的峰群作为5取代体、处于8.5~13min附近的峰群作为4取代体、处于3~6min附近的峰群作为3取代体,计算相对于各个面积比之和的值的平均取代度。
《HPLC测定条件》
色谱柱:TSK-gel ODS-100Z(Tosoh)、4.6*150mm、批号(P0014)
洗脱液A:H2O=100、洗脱液B:AR=100。A、B均添加有AcCOH、NEt3各0.1%
流量:1ml/min、柱温:40℃、波长:254nm、灵敏度:AUX2、注入量:10μl、淋洗液:THF/H2O=9/1(体积比)
样品浓度:5mg/10ml(四氢呋喃(THF))
此外,对于糖酯2,也可同样地测定平均酯取代度,但下述糖酯2是酯取代度大致为100%的单一的化合物。
另外,实施例中使用的蔗糖苯甲酸酯使用全部进行作为反应溶剂的甲苯的减压干燥(10mmHg以下)而小于100ppm的物质。
将所制作的醋酸纤维素膜的波长550nm下的面内延迟Re、厚度方向的延迟Rth示于表9。
糖酯1:平均酯取代率为71%
糖酯1-SB:MONOPET SB(第一工业制药制;平均酯取代率为94%)
糖酯2:平均酯取代率为100%(单一化合物)
[实施例34]
除了将透明支撑体变更成实施例10中制作的透明支撑体之外,与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例35]
(透明支撑体的制作)
将下述记载的各成分混合,制备酰化纤维素溶液。将该酰化纤维素溶液流延至金属支撑体上,将所得的网状物从支撑体上剥离,之后在TD方向上、185℃下拉伸20%,制作透明支撑体。其中,TD方向是指正交于膜的搬送方向的方向。
延迟控制剂(1)
延迟控制剂(2)
除了使用所制作的透明支撑体之外,与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例36]
在光学各向异性层A、B的制作中,使水平取向剂变更为0.0质量份、甲乙酮变更为238质量份、变更为#1.6的绕线棒,除此以外与实施例29同样地制作液晶显示装置。
使用与实施例1相同的方法,测定光学各向异性层A及B的波长550nm下的面内延迟Re(550)。另外,在光学各向异性层正交于快轴的面内,从自法线方向倾斜±40度的方向上入射波长550nm的光,测定延迟R[+40°]及R[-40°],计算R[-40°]/R[+40°]。Re(550)为15nm。R[-40°]/R[+40°]为2.9。
[实施例37]
在光学各向异性层A、B的制作中变更为#3.2的绕线棒,除此之外与实施例29同样地制作液晶显示装置。
[实施例38]
在市售的降冰片烯系聚合物膜“ZEONOR ZF14-060”(株式会社Optes制)的表面上利用固态电晕处理机6KVA(Pillar株式会社制)进行电晕放电处理。将该膜作为透明支撑体使用,除此之外与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例39]
在市售的环烯烃系聚合物膜“ARTON FLZR50”(JSR株式会社制)的表面上利用与膜14相同的方法进行电晕放电处理。将该膜作为透明支撑体使用,除此之外与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例40]
按照日本特开2007-127893号公报的[0223]~[0226]的记载制作拉伸膜(保护膜A)。在该保护膜A的表面上,按照该公报的[0232]的记载,制备易粘接层涂覆组合物P-2,将该组合物按照该公报的[0246]所记载的方法涂布在所述拉伸膜的表面上,形成易粘接层。将该膜作为透明支撑体,除此之外与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例41]
使用在单轴溶融挤出机中配置T模具而成的溶融挤出成形机,在260℃的溶融温度下对含有约5质量%的乙烯单元的丙烯/乙烯无规共聚物(SUMITOMONOBLEN W151、住友化学株式会社制)进行挤出成形,获得原料膜。之后,对该原料膜的表里面的双方实施电晕放电处理。将该膜作为透明支撑体进行使用,除此之外与实施例27同样地制作液晶显示装置。
[实施例42~50]
按照成为表10所记载的层叠顺序的方式在光学补偿膜和偏振片的贴合面及/或光学补偿膜的制作中改变光学各向异性层的层叠顺序,除此之外与实施例29同样地制作液晶显示装置。
(实施例51~55)
(TN模式液晶显示装置的制作)
按照光学膜的慢轴方位变为表11所记载的值的方式对取向膜进行摩擦处理,除此之外与实施例11同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例56~57)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例53~54同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例58~59)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例53~54同样地制作TN模式液晶显示装置。
(比较例5~8)
(TN模式液晶显示装置的制作)
按照光学各向异性层1及2的慢轴方位变为表11所记载的值的方式对取向膜进行摩擦处理,除此之外与比较例1同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例60~68)
(TN模式液晶显示装置的制作)
按照光学膜的慢轴方位变为表12所记载的值的方式对取向膜进行摩擦处理,除此之外与实施例29同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例69~70)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例62~63同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例71~72)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例62~63同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例73~81)
(TN模式液晶显示装置的制作)
按照光学膜的慢轴方位变为表13所记载的值的方式对取向膜进行摩擦处理,除此之外与实施例19同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例82~83)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例75~76同样地制作TN模式液晶显示装置。
(实施例84~85)
(TN模式液晶显示装置的制作)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例75~76同样地制作TN模式液晶显示装置。
将对上述的实施例51~85及比较例5~8进行了上述评价的结果记载于表11~13。由此结果可知,本发明的液晶显示装置相对于光学各向异性层的慢轴变化、显示性能难以降低。另外可知,比较例5~8中,正面的黑显示下的亮度为比较例1(及实施例11、19、29、51~85)的2倍以上,正面的黑亮度提高大、显示性能降低。
(实施例86)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
准备扭转角为90°及波长550nm下的Δnd(550)为350nm的扭转取向模式的液晶单元。另外,对于形成于基板内面的取向膜,使液晶单元的右方向为0°、分别在+45°及-45°的方向上实施摩擦处理。液晶材料使用ZLI-4792(Merck株式会社制)。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将上述制作的带有光学补偿膜的偏振片分别贴合在液晶单元的上下,制作液晶面板。其中,分别将偏振片的光学各向异性层的表面与液晶单元的表面贴合。
(实施例87~89)
除了将液晶单元的Δnd(550)变更为表14的值之外,与实施例86同样地制作液晶面板。
(实施例90、92)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例87、88同样地制作液晶面板。
(实施例91、93)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例87、88同样地制作液晶面板。
(比较例9~12)
使用比较例1中制作的光学补偿膜及偏振片、将液晶单元的Δnd(550)变更为表14的值,除此之外与实施例86同样地制作液晶面板。
(实施例94~97)
作为光学补偿膜使用实施例29所记载的光学补偿膜、将液晶单元的Δnd(550)变更为表15的值,除此之外与实施例86同样地制作液晶面板。
(实施例98、100)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例95、96同样地制作液晶面板。
(实施例99、101)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例95、96同样地制作液晶面板。
(实施例102~105)
作为光学补偿膜使用实施例19所记载的光学补偿膜,将液晶单元的Δnd(550)变更为表15的值,除此之外与实施例86同样地制作液晶面板。
(实施例106、108)
作为光扩散膜使用实施例14所记载的光扩散膜,除此之外与实施例103、104同样地制作液晶面板。
(实施例107、109)
作为光扩散膜使用实施例15所记载的光扩散膜,除此之外与实施例103、104同样地制作液晶面板。
(正面白亮度的评价)
将液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)的液晶面板分解后,对可见侧的基板(滤光器形成基板)及背光侧的基板(TFT形成基板)进行洗涤,将密封于液晶面板中的液晶材料除去。
在实施例86~109及比较例9~12中制作的各液晶面板的可见侧上配置上述滤光器形成基板、在背光侧上配置TFT形成基板。在各液晶面板与滤光器基板及TFT基板之间密封液体石蜡128-04375(和光纯药工业株式会社公司制),配置在从液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)中除去了液晶面板的背光上,使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),在白显示下测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(将结果设为Y)。将未对液晶面板施加电压的状态作为白显示进行使用。接着,测定仅为从液晶显示装置中除去了液晶面板的背光的亮度(将结果设为Y0),使用它们的比按照以下的标准进行评价。对于实施例90~93、98~101、106~109,将光扩散膜配置在滤光器基板上(可见侧),同样地进行评价。
4:4.0%≤Y/Y0
3:3.0%≤Y/Y0<4.0%
2:2.0%≤Y/Y0<3.0%
1:1.0%≤Y/Y0<2.0%
(灰度反转)
将上述实施例86~109及比较例9~12中制作的各液晶面板配置在从液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)中除去了液晶面板的背光上,使不对液晶面板施加电压的状态(电压=0(V))为白显示(L7)、使电压=6(V)为黑显示(L0)。按照相对于白显示、正面的亮度变得等分的方式来设定施加于L1~L6灰度(6灰度)的液晶单元的电压(例如:按照灰度L1的正面亮度达到L7的1/7的方式进行设定)。
配置于背光上的液晶面板显示L0~L7灰度(8灰度),在暗室下通过目视从下方向(极角为30°)进行观察,对显示图像的灰度反转进行评价。
5:未观察到下方向处的灰度反转。
4:几乎未观察到下方向处的灰度反转。
3:稍观察到下方向处的灰度反转。
2:观察到下方向处的灰度反转。
1:非常容易地观察到下方向处的灰度反转。
(实际图像评价:正面图像与斜图像的灰度重现性和色调的差异)
配置于从液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)中除去了液晶面板的背光上的上述实施例86~109及比较例9~12中制作的各液晶面板显示L0~L7灰度(8灰度)。在暗室下通过目视,从正面和斜方向(极角为45°、方位角是任意的)进行观察,对显示图像的对称性进行评价。
5:从任何方位角观察,都几乎没有灰度性和色调的差异。
4:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都非常小。
3:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都小。
2:从特定的方位角进行观察时,发生灰度性和色调的差异。
1:从特定的方位角进行观察时,灰度性和色调的差异大。
将进行上述评价的结果记载于表15。
其中,本实施例是将偏振片1的吸收轴配置于90°、偏振片2的吸收轴配置于0°,但即便将偏振片1的吸收轴配置为0°、偏振片2的吸收轴配置为90°,也可获得同样的效果。
(实施例110)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将设置于使用了TN型液晶单元的液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)的一对偏振片剥离,取而代之选择上述制作的2张偏振片,介由粘着剂在观察者侧及背光侧上各粘贴一张。
(背光的制作)
在背光(S23A350H的背光单元)的最表面配置扩散片材。所使用的扩散片材的雾度值为80%。
使用上述背光,制作下述表16的构成的TN模式液晶显示装置。
使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制)对液晶显示装置的指向性进行评价。白显示下,测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(Y)及到方位角0°~315°为止以45°间隔测定极角45°的亮度(Y(φ、45)),计算正面与极角45°的亮度比(Y(φ、45)/Y)。这里,φ表示方位角。亮度比的平均值的值为0.34。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为83(cd/m2)。
(实施例111)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
与上述实施例同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将设置于使用了TN型液晶单元的液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)的一对偏振片剥离,取而代之选择上述制作的2张偏振片,介由粘着剂在观察者侧及背光侧上各粘贴一张。
(背光的制作)
在背光(S23A350H的背光单元)的扩散片材下部按照棱镜正交的方式配置2张亮度提高膜(BEFRP2-115、3M公司制)。
使用上述背光,制作下述表16的构成的TN模式液晶显示装置。
使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制)对液晶显示装置的指向性进行评价。白显示下,测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(Y)及到方位角0°~315°为止以45°间隔测定极角45°的亮度(Y(φ、45)),计算正面与极角45°的亮度比(Y(φ、45)/Y)。这里,φ表示方位角。亮度比的平均值的值为0.17。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为48(cd/m2)。
(比较例13)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
与比较例1同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将设置于使用了TN型液晶单元的液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)的一对偏振片剥离,取而代之选择上述制作的2张偏振片,介由粘着剂在观察者侧及背光侧上各粘贴一张。
(背光的制作)
在背光(S23A350H的背光单元)的最表面配置扩散片材。所使用的扩散片材的雾度值为80%。
使用上述背光,制作下述表16的构成的TN模式液晶显示装置。
使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制)对液晶显示装置的指向性进行评价。白显示下,测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(Y)及到方位角0°~315°为止以45°间隔测定极角45°的亮度(Y(φ、45)),计算正面与极角45°的亮度比(Y(φ、45)/Y)。这里,φ表示方位角。亮度比的平均值的值为0.3。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为80(cd/m2)。
(比较例14)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
与比较例1同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将设置于使用了TN型液晶单元的液晶显示装置(S23A350H、Samsung电子株式会社制)的一对偏振片剥离,取而代之选择上述制作的2张偏振片,介由粘着剂在观察者侧及背光侧上各粘贴一张。
(背光的制作)
在背光(S23A350H的背光单元)的扩散片材下部按照棱镜正交的方式配置2张亮度提高膜(BEFRP2-115、3M公司制)。
使用上述背光,制作下述表16的构成的TN模式液晶显示装置。
使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制)对液晶显示装置的指向性进行评价。白显示下,测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(Y)及到方位角0°~315°为止以45°间隔测定极角45°的亮度(Y(φ、45)),计算正面与极角45°的亮度比(Y(φ、45)/Y)。这里,φ表示方位角。亮度比的平均值的值为0.15。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为45(cd/m2)。
(实施例112)
除了将光学补偿膜变更为实施例29所记载的光学补偿膜以外,与实施例110同样地制作液晶显示装置。
亮度比(Y(φ、45)/Y)的平均值的值为0.34。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为84(cd/m2)。
(实施例113)
除了将光学补偿膜变更为实施例29所记载的光学补偿膜以外,与实施例110同样地制作液晶显示装置。
亮度比(Y(φ、45)/Y)的平均值的值为0.17。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为48(cd/m2)。
(实施例114)
除了将光学补偿膜变更为实施例29所记载的光学补偿膜以外,与实施例110同样地制作液晶显示装置。
亮度比(Y(φ、45)/Y)的平均值的值为0.34。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为83(cd/m2)。
(实施例115)
除了将光学补偿膜变更为实施例29所记载的光学补偿膜以外,与实施例110同样地制作液晶显示装置。
亮度比(Y(φ、45)/Y)的平均值的值为0.17。极角45°下的亮度(Y(φ、45))的平均值为47(cd/m2)。
液晶显示装置的评价
(正面白亮度的评价)
对于上述制作的各液晶显示装置,使用测定机“EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),在白显示下测定正面方向(相对于显示面为法线方向)的亮度(将结果设为Y),接着,测定仅为从液晶显示装置中除去了液晶面板的背光的灰度(将结果设为Y0),使用它们的比按照以下的标准进行评价。
4:4.0%≤Y/Y0
3:3.0%≤Y/Y0<4.0%
2:2.0%≤Y/Y0<3.0%
1:1.0%≤Y/Y0<2.0%
(灰度反转)
在上述制作的各液晶显示装置中显示ISO 12640-1:1997、标准型号JISX 9201:1995、图像名Portrait,在暗室下通过目视从下方向(极角为30°)进行观察,评价显示图像的灰度反转。
5:未观察到下方向处的灰度反转。
4:几乎未观察到下方向处的灰度反转。
3:稍观察到下方向处的灰度反转。
2:观察到下方向处的灰度反转。
1:非常容易地观察到下方向处的灰度反转。
(实际图像评价:正面图像与斜向图像的灰度重现性和色调的差异)
在上述制作的各液晶显示装置中显示ISO 12640-1:1997、标准型号JIS X 9201:1995、图像名Portrait,在暗室下通过目视从正面和斜方向(极角为45°、方位角是任意的)进行观察,评价显示图像的对称性。
5:从任何方位角观察,都几乎没有灰度性和色调的差异。
4:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都非常小。
3:从任何方位角观察,灰度性和色调的差异都小。
2:从特定的方位角进行观察时,发生灰度性和色调的差异。
1:从特定的方位角进行观察时,灰度性和色调的差异大。
(明环境下的可见性评价)
在上述制作的各液晶显示装置中显示ISO 12640-1:1997、标准型号JIS X 9201:1995、图像名Portrait,在明环境下通过目视从斜方向(极角为45°、以45°间隔到方位角0~315°为止)进行观察,评价显示图像的可见性。
可见性评价在下述条件下进行。
·按照液晶显示装置的画面与地面平行的方式进行设置。
·在正交于地面的壁(液晶显示装置的前方)上配置有光扩散片材(白纸)。
·将光源(荧光灯)的光照射于光扩散片材上,使得其反射光均匀地照在液晶显示装置的画面上。使用测定机“数码照度计IM-3”(TOPCON公司制)对液晶显示装置画面上的照度进行测定。在200mm见方的四角及中央测定的照度的平均值为500(lx)、相对于平均值的误差为3%以内。
·夹持液晶显示装置,从与光扩散片材相向的位置观察显示图像。此时,观察距离自显示图像中央起为500mm。
5:在全方位下,显示图像易于明亮地可见。
4:虽然观察到画面处的表面反射光的影响,但在全方位下、显示图像易于可见。
3:观察到因画面处的表面反射光所导致的可见性降低,但在全方位下显示图像可见。
2:在特定的1个方位下,由于画面处的表面反射光及/或相对于其他方位的图像的明亮度降低或者灰度性的变化,显示图像难以可见。
1:在多个方位下,由于画面处的表面反射光及/或相对于其他方位的图像的明亮度降低或者灰度性的变化,显示图像难以可见。
将评价上述制作的各液晶显示装置的显示性能的结果示于表17。
(实施例116)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表18所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
准备扭转角为90°及波长550nm下的Δnd(550)为400nm的扭转取向模式的液晶单元。其中,对于形成于基板内面的取向膜,使液晶单元的右方向为0°,分别在+45°及-45°的方向上实施摩擦处理。液晶材料使用ZLI-4792(Merck株式会社制)。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将上述制作的带有光学补偿膜的偏振片分别贴合在液晶单元的上下,制作液晶面板。其中,分别将偏振片的光学各向异性层的表面和液晶单元的表面贴合。
(实施例117~122)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表18所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表18所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例116同样地制作液晶面板。
(比较例15~16)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表18所示的值的方式进行制作,除此之外与比较例1同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表18所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例116同样地制作液晶面板。
(实施例123~129)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表19所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例29同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表19所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例116同样地制作液晶面板。
(实施例130~136)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表19所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例19同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表19所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例116同样地制作液晶面板。
(显示性能评价)
将评价上述制作的各液晶显示装置的显示性能的结果示于表19。
(实施例137)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表20所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
准备扭转角为70°及波长550nm下的Δnd(550)为400nm的扭转取向模式的液晶单元。其中,对于形成于基板内面的取向膜,使液晶单元的右方向为0°,分别在+55°及-55°的方向上实施摩擦处理。液晶材料使用ZLI-4792(Merck株式会社制)。
(TN模式液晶显示装置的制作)
将上述制作的带有光学补偿膜的偏振片分别贴合在液晶单元的上下,制作液晶面板。其中,分别将偏振片的光学各向异性层的表面和液晶单元的表面贴合。
(实施例138、比较例19~20)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表20所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例11同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表20所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例137同样地制作液晶面板。
(比较例17~20)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表20所示的值的方式进行制作,除此之外与比较例1同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表20所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例137同样地制作液晶面板。
(实施例139~140、比较例21~22)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表21所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例29同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表21所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例137同样地制作液晶面板。
(实施例141~142、比较例23~24)
(光学补偿膜及偏振片的制作)
按照透明支撑体、光学各向异性层的慢轴及偏振片吸收轴的方位成为表21所示的值的方式进行制作,除此之外与实施例19同样地制作光学补偿膜及偏振片。
(液晶单元的制作)
使用上述光学补偿膜,按照扭转角、摩擦方向及波长550nm下的Δnd(550)达到表21所记载的值的方式变更液晶单元,除此之外与实施例137同样地制作液晶面板。
将对上述实施例137~142及比较例17~18进行了上述评价的结果记载于表21中。另外,对于上述实施例87、95、103、137~142及比较例10、17~18,使用测定机“EZ-ContrastXL88”(ELDIM公司制),测定黑显示下的正面亮度。可知在比较例17~18中,正面的黑显示下的亮度达到比较例10(及实施例87、95、103、137~142)的2倍以上,正面的黑亮度提高大、显示性能降低。
此外,本实施例是将偏振片1的吸收轴配置为90°、偏振片2的吸收轴配置为0°,但即便将偏振片1的吸收轴配置在0°、偏振片2的吸收轴配置在90°,也可获得相同的效果。
表16
*透明支撑体/含液晶化合物的固化层的层叠顺序
A:透明支撑体与偏振片相邻
B:透明支撑体与液晶单元相邻
表17
*透明支撑体/含液晶化合物的固化层/光学各向异性层A(或B)的层叠顺序
A2:以偏振片/透明支撑体/光学各向异性层(A或B)/含液晶化合物的固化层的顺序进行层叠
B2:以偏振片/透明支撑体/含液晶化合物的固化层/光学各向异性层(A或B)的顺序进行层叠
慢轴:″-″表示由于Re~0nm而无法定义
表20
*透明支撑体/含液晶化合物的固化层的层叠顺序
A:透明支撑体与偏振片相邻
B:透明支撑体与液晶单元相邻
产业上的可利用性
本发明的液晶显示装置具有非对称性小的视角特性、且灰度反转少。
详细地参照特定的实施方式说明了本发明,但可以在不脱离本发明的主旨和范围的情况下加以各种变更或修正,这对本领域技术人员来说是显而易见的。
本申请基于2012年1月30日申请的日本专利申请(特愿2012-17347)、及2012年7月24日申请的日本专利申请(特愿2012-164232),在此纳入其内容作为参照。
符号说明
2 斜向拉伸用拉幅机拉伸机
10 牵引辊
11 未拉伸膜
12 卷绕辊
13 斜向拉伸膜
16 轨道
A1 导入工序
B1 拉伸工序
C1 送至下一工序的工序
θA 送出角
Claims (21)
1.一种液晶显示装置,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、包含第1透明支撑体和将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、包含第2透明支撑体和将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的第2光学补偿膜,
其特征在于,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
第1透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行或正交地配置,
将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
第2透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向平行或正交地配置,
将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且,
在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,当使将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,第1透明支撑体的相位差与将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re1_sum为-150nm≤Re1_sum≤60nm,并且,当使将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,第2透明支撑体的相位差与将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re2_sum为-150nm≤Re2_sum≤60nm。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物为聚合性液晶化合物。
4.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物为盘状化合物。
5.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,第1透明支撑体与第2透明支撑体的波长550nm下的面内方向的延迟Re(550)之差以及波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)之差分别小于10nm。
6.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,第1透明支撑体与第2透明支撑体的波长550nm下的面内方向的延迟Re(550)之差或者波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)之差中的至少一方为10nm以上。
7.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,其是按照第1偏振层、第1透明支撑体、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2透明支撑体、第2偏振层的顺序层叠而成的。
8.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于,其是按照第1偏振层、将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层、第1透明支撑体、配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元、第2透明支撑体、将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层、第2偏振层的顺序层叠而成的。
9.一种液晶显示装置,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、包含第1透明支撑体、含有第1液晶化合物的组合物和光学各向异性层A的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、包含第2透明支撑体、含有第2液晶化合物的组合物和光学各向异性层B的第2光学补偿膜,
其特征在于,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
含有第1液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层A的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
含有第2液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层B的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且
在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
10.一种液晶显示装置,其至少具有:
将吸收轴相互地正交而配置的第1及第2偏振层;
在第1及第2偏振层之间相互相向地配置且至少一方具有透明电极的第1及第2基板;
配置于第1及第2基板之间的扭转取向模式液晶单元;
配置于第1偏振层与液晶单元之间、包含第1透明支撑体、含有第1液晶化合物的组合物和光学各向异性层A的第1光学补偿膜;以及
配置于第2偏振层与该液晶单元之间、包含第2透明支撑体、含有第2液晶化合物的组合物和光学各向异性层B的第2光学补偿膜,
其特征在于,第1偏振片的吸收轴配置于相对于与第1偏振片相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向为45°的角度上,
第1透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于第1偏振片的吸收轴平行或正交地配置,
含有第1液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层A的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第2透明支撑体具有相位差,其面内慢轴相对于第2偏振片的吸收轴平行或正交地配置,
含有第2液晶化合物的组合物的慢轴相对于相邻的液晶单元基板表面上的液晶的指向矢方向正交地配置,
光学各向异性层B的面内慢轴相对于相邻的液晶单元内的基板表面上的液晶的指向矢方向平行地配置,
第1和第2透明支撑体的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为0~200nm、厚度方向的延迟Rth(550)为-100~200nm,
含有第1和第2液晶化合物的组合物的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为10~100nm,并且
在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(I)或(II),
R[+40°]>R[-40°]时,
1.1≤R[+40°]/R[-40°]≤40 (I)
R[+40°]<R[-40°]时,
1.1≤R[-40°]/R[+40°]≤40 (II)。
11.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置,其特征在于,当使将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,光学各向异性层A的相位差与将含有第1液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re1A_sum为-150nm≤Re1A_sum≤60nm,并且,当使将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的慢轴方向的相位差为正时,光学各向异性层B的相位差与将含有第2液晶化合物的组合物固化而成的层的相位差之和Re2B_sum为-150nm≤Re2B_sum≤60nm。
12.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置,其特征在于,光学各向异性层A及B是含有液晶化合物的组合物的固化层。
13.根据权利要求12所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是聚合性液晶化合物。
14.根据权利要求12所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是盘状化合物。
15.根据权利要求12所述的液晶显示装置,其特征在于,所述液晶化合物是棒状液晶化合物。
16.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置,其特征在于,
光学各向异性层A和B的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为5nm以上,
在正交于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(III)或(IV),
R[+40°]>R[-40°]时,
1≤R[+40°]/R[-40°] (III)
R[+40°]<R[-40°]时,
1≤R[-40°]/R[+40°] (IV)。
17.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置,其特征在于,
光学各向异性层A和B的各自的波长550nm下的面内延迟Re(550)为5nm以上,
在平行于面内慢轴的面内,从自法线方向倾斜40度的方向测得的延迟R[+40]与从相对于该法线反向倾斜40度的方向测得的延迟R[-40]之比满足下述式(III)或(IV),
R[+40°]>R[-40°]时,
1≤R[+40°]/R[-40°] (III)
R[+40°]<R[-40°]时,
1≤R[-40°]/R[+40°] (IV)。
18.根据权利要求1、9、10中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,具有配置于液晶显示装置的可见侧的光扩散层。
19.根据权利要求18所述的液晶显示装置,其特征在于,光扩散层是含有透光性树脂和具有与透光性树脂的折射率不同的折射率的透光性微粒的层,且光扩散层的雾度值为10%以上。
20.根据权利要求18所述的液晶显示装置,其特征在于,光扩散层具有根据入射光的入射角度不同、光的透射状态不同的各向异性散射层。
21.根据权利要求1、9、10中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,其具备配置于液晶显示装置的可见侧的光扩散层和配置于液晶显示装置的可见侧的相反侧的背光单元,从背光单元射出的光的亮度半宽角为80°以下。
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