JP2004133171A - 光学補償シート及び液晶表示装置 - Google Patents

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Hironori Umeda
梅田 博紀
Noriyasu Kuzuhara
葛原 憲康
Takatoshi Yajima
矢島 孝敏
Masayuki Tasaka
田坂 公志
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Abstract

【課題】視野角拡大が改善され、且つ、生産性を大幅に向上せたセルロースアセテートフィルムを有する光学補償シート及び光学的に補償された液晶表示装置の提供。
【解決手段】光学的に二軸性のセルロースエステルを有し、四つの特定した全ての条件を満たすことを特徴とする光学補償シート。
【選択図】    なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースエステルを有する光学補償シート及びそれを用いた偏光板と液晶表示装置に関する
【0002】
【従来の技術】
セルロースアセテートフィルムは、その強靭性と難燃性から各種の写真材料や光学材料に用いられている。セルロースアセテートフィルムは、代表的な写真感光材料の支持体である。また、セルロースアセテートフィルムは、液晶表示装置にも用いられている。
【0003】
液晶表示装置等に使用される偏光板は、一般に、偏向膜の両面に高分子フィルムからなる保護フィルムを張り合わせることで構成されている。偏向膜は、ポリビニルアルコール系フィルム、エチレンビニルアルコール系フィルム、セルロース系フィルム、ポリカーボネート系フィルムなどがあるが、加工性等の理由からヨウ素染色したポリビニルアルコール系フィルムを延伸したもの、あるいは、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後ヨウ素染色したものが一般に用いられている。セルロースアセテートフィルムには、他のポリマーフィルムと比較して、光学的等方性が高い(レターデーション値が低い)特徴がある。
【0004】
従って、光学的等方性が要求される用途、例えば偏光板には、セルロースアセテートフィルムを用いることが普通である。保護フィルムとしては、光学的異方性が小さく、透明性に優れ、更に偏向膜との接着性に優れることからセルローストリアセテートフィルムが通常用いられている。
【0005】
液晶表示装置の光学補償シート(位相差フィルム)には、逆に光学的異方性(高いレターデーション値)が要求される。従って、光学補償シートとしては、ポリカーボネートフィルムやポリスルホンフィルムのようなレターデーション値が高い合成ポリマーフィルムを用いることが普通である。
【0006】
以上のように光学材料の技術分野では、ポリマーフィルムに光学的異方性(高いレターデーション値)が要求される場合には合成ポリマーフィルムを使用し、光学的等方性(低いレターデーション値)が要求される場合にはセルロースアセテートフィルムを使用することが一般的であるが、近年液晶表示画面の大型化にともない、特に、更なる生産性の向上、視野角拡大の要求が望まれていた。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−62430号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、視野角拡大が改善され、且つ、生産性を大幅に向上させたセルロースアセテートフィルムを有する光学補償シート及び光学的に補償された液晶表示装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は以下の構成により達成された。
【0010】
1.光学的に二軸性のセルロースエステルを有し前記イ)〜ニ)の全ての条件を満たすことを特徴とする光学補償シート。
【0011】
2.光学補償シートが1.15〜1.45倍の延伸倍率で延伸したセルロースエステルフィルムを有することを特徴とする前記1に記載の光学補償シート。
【0012】
3.前記光学補償シートが搬送方向と直行方向に1.15〜1.45倍の延伸を行うフィルムまたはシートであり、面内遅相軸が搬送方向に直交方向であることを特徴とする前記1又は2に記載の光学補償シート。
【0013】
4.液晶セルおよび少なくともその一方の側に配置された偏光膜と該偏光膜と該液晶セルとの間に前記イ)〜ハ)の全ての条件を満たす光学補償シートを有する偏光板及び偏光膜と反対の側に、平均屈折率が1.40〜1.55である粘着層を有する光学補償シートを有する偏光板より得られることを特徴とする液晶表示装置。
【0014】
5.液晶セルおよびその両側に配置された偏光膜と該偏光膜と該液晶セルとの間に前記イ)〜ハ)の全ての条件を満たす光学補償シート及び偏光膜と反対の側に平均屈折率が1.40〜1.55である粘着層を有する光学補償シートより得られることを特徴とする液晶表示装置。
【0015】
6.前記光学補償シートの平均屈折率(NA)と前記粘着層の平均屈折率(NB)差が前式(5)の関係にあることを特徴とする前記4又は5に記載の液晶表示装置。
【0016】
7.液晶セルがTwisted Nematic(以下、TNともいう)モード、Vertically Aligned(以下、VAともいう)モード及びOptically Compensatory Bend(以下、OCBともいう)モードから選ばれる少なくとも1種のモードであることを特徴とする前記4〜6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
【0017】
以下に本発明を更に詳細に述べる。
本発明におけるセルロースエステルについて説明する。
【0018】
保護フィルムを構成するセルロースエステルフィルムはセルロースの低級脂肪酸エステル製のものを使用するのが好ましい。セルロースの低級脂肪酸エステルにおける低級脂肪酸とは炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味し、例えばセルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等がセルロースの低級脂肪酸エステルの好ましいものとして挙げられる。その他にも、セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレート等の混合脂肪酸エステルを用いることが出来る。最も好ましいセルロースの低級脂肪酸エステルは炭素原子数2〜4のアシル基を置換基として有し、アセチル基の置換度をAとし、プロピオニル基の置換度をBとした時、下記(1)(2)の条件を同時に満たすセルロースエステルを含むセルロースエステルである。
【0019】
(1) 2.5≦(A+B)≦2.8
(2)      0≦B≦1.0
この中で特にセルロースアセテートプロピオネートが好ましく用いられ、中でも1.9≦A≦2.5であり、0.1≦B≦0.9であることが好ましい。アシル基で置換されていない部分は通常水酸基として存在しているものである。これらは公知の方法で合成することができる。
【0020】
その他、セルロースエステルに関しては、例えば特願2000−177843、特開2002−62430等に詳細な記載がある。
【0021】
また、セルロースエステルフィルムを製造する際のドープの調製方法、キャスト方法等の製膜方法及び、乾燥方法等は、例えば、特願2001−116728、特願2001−162126、特願2000−276265、特願2002−2277等に詳細に記載されており、これらの方法を用いることができる。
【0022】
本発明のセルロースエステルフィルムを有する光学補償シートは、透湿性、寸法安定性などに優れている点から液晶表示用部材に用いられるのが好ましい。液晶表示用部材とは液晶表示装置に使用される部材のことで、例えば、偏光板、偏光板用保護フィルム、位相差板、反射板、視野角向上フィルム、防眩フィルム、無反射フィルム、帯電防止フィルム等があげられる。上記記載の中でも、偏光板、偏光板用保護フィルムに用いるのがよい。
【0023】
偏光板は、例えば、製膜したセルロースエステルフィルムの偏光板用保護フィルムを40℃の2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で60秒間表面鹸化処理を行い、3分間水洗して乾燥させた。別に120μmの厚さのポリビニルアルコールをヨウ素1質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液100質量部に浸漬し、50℃で4倍に立て方向に延伸した偏光膜を用意し、この両面に上記表面鹸化処理したセルロースエステルフィルムを完全鹸化型のポリビニルアルコール5質量%水溶液を粘着剤として貼り合わせ偏光板を作製することができる。
【0024】
また、本発明の光学補償シートを偏光板保護フィルムとして用いる際、偏光膜の両側に用いることも、片側のみに用いることもできる。片側に用いる場合は偏光膜の反対側にハードコートなどのコーティング処理をしても良く、あるいは本発明に光学補償シートに2色性色素等を方向をそろえて塗布することで偏光板を作製することもできる。
【0025】
本発明の偏光板用保護フィルムは、鹸化処理を行った後も、光透過率(可視光の)90%以上であることが好ましく、より好ましくは95%以上、更に94%以上であることが好ましく、またヘイズは1.4%未満であることが好ましく、より好ましくは1.0%未満、更に0.5%未満であることが好ましい。特に0%であることが最も好ましい。
【0026】
この様にして得られた偏光板が、液晶セルのセル側一面、又は両面側に設けられる。片側に設けられる場合、本発明の光学補償シートは偏光膜に対して液晶セルに近い方に配置する。これによって、本発明の液晶表示装置が得られる。
【0027】
本発明において、偏光クロスニコル状態で認識される輝点は、2枚の偏光板を直交(クロスニコル)状態にし、その間にセルロースエステルフィルムをおいて観測される輝点をいう。この様な輝点は、偏光クロスニコル状態では、暗視野中で、輝点の箇所のみ光って観察されるので、容易にその大きさと個数を識別することができる。
【0028】
輝点の個数としては、面積250mmあたり、偏光クロスニコル状態で認識される、大きさが5〜50μmの輝点が200個以下、50μm以上の輝点が0個であることが好ましい。更に好ましくは、5〜50μmの輝点が100個以下である。
【0029】
(配向角)
セルロースエステルフィルムは溶液流延法により作製することが出来る。また、偏光膜と貼合することを考慮すると、製膜し搬送する方向と垂直方向、すなわちフィルムの巾手方向に延伸し、面内における複屈折を与えてやることが好ましい。また、本発明における面内位相差を発現させる場合は面内で屈折率最大の方向は、フィルム面内において、搬送方向にもしくは搬送方向に直交する方向から±1.5°以内であることが好ましく±1.0°以内であることがより好ましい。
【0030】
本発明でいう配向角とは面内屈折率が最大の方向とフィルム搬送方向もしくはフィルム搬送方向に面内で直交する方向とのなす角度のうち小さい方の角度を言う。配向角の測定方法は、フィルム巾手方向は3〜10cm間隔で測定を行い、全ての配向角が±1.5°になっていることが好ましく±1.0°以内がより好ましいが、本発明における光学補償シートと接着層との組合せを用いることで、この振れ巾の許容範囲がさらに広がることを本発明者らは見いだした。
【0031】
具体的には、粘着層の平均屈折率が光学補償フィルムの平均屈折率と等しい場合は0.3°程度、又は粘着層の平均屈折率が大きい場合1°程度、配向角の許容幅が広がることを見いだした。
【0032】
前記許容幅は下式で表す偏光度(P)の値(例えば99.95%等)により許容幅が決定される。
【0033】
P=((Yp−Yc)/(Yp+Yc))1/2
ただし、
Ypは偏光板2枚の透過軸を平行にしたときの透過率をあらわす。
【0034】
Ycは偏光板2枚の透過軸を直交させたときの透過率を表す。
本発明で言う許容幅が広がる、とは、上記P(例えば99.95%)によって規定される配向角許容幅を超えた場合でも、視野角、反転領域がほとんど変化せず、実用上全く問題なく使用できる範囲にあることをいう。
【0035】
本発明の光学補償シートが上記範囲の配向角とならない場合、液晶セルに配置し、液晶表示装置となった際に正面から見た時の黒表示の際に光漏れが生じてしまうことがあるため、配向角は上記範囲内に収めることが好ましい。さらに許容幅を向上させることで、例えば特願2001−293650等に記載されている延伸の条件より無理のない条件を用いることが出来るため結果的に寸法安定性、機械強度等の物性が大幅に向上するなど非常に有効な技術である。
【0036】
本発明における偏光板保護フィルムを用いて偏光板を作製する際は、『ロールtoロール』で貼合を行うことが好ましく、その際、配向角が前記範囲になっていることで本発明の光学補償シートの目的性能効果をより奏する点で好ましい。また、配向角が前記範囲にあることで、偏光板としてみたとき、光学補償シートの延伸方向が偏光膜の延伸方向と垂直もしくは平行になるため、配向角がこの範囲に入っていない光学補償シートを用いた偏光板と比較して強度が著しく向上する。
【0037】
配向角の測定は王子計測機器製KOBRA−21ADH等を用いて測定することができる。光学補償シートや粘着層の平均屈折率は例えばアタゴ製アッベ屈折計DR−A1などを用いて測定することが出来る。この場合の波長は可視光の範囲であれば任意の波長で問題ないが、視認性を考慮した場合500〜630nmの波長を用いることで代表的な値を確認することが出来る。
【0038】
(リタデーション及びその振れ巾)
本発明の光学補償シートの下式で表される波長590nmにおける面内リタデーション(R)および厚み方向のリタデーション(R)はそれぞれ、以下の範囲が好ましい。
【0039】
20nm<R<70nm
70nm<R<400nm
また、測定波長としては590nmの単波長の光源が好ましいが、±20nm程度の範囲の波長であれば代用することが可能である。本発明の1枚の光学補償シート内におけるリタデーション(R、R)の振れ巾はそれぞれ±10%以内であることが好ましく、±7%であることがより好ましく、RとRの振れ巾(%)の絶対値の和は17%以内になることが好ましい。また、1台の液晶表示装置に複数の偏光膜および複数の光学補償シートが用いられる場合、偏光膜と液晶セルとの間に配置される全ての光学補償シートが各々上記の振れ巾の条件を満たし、さらに全ての光学補償シートのRの振れ巾(%)の絶対値とRの振れ巾(%)の絶対値の和が20以内であることが好ましく、17以内であることがより好ましい。
【0040】
光学補償シートの振れ巾の測定方法は、巾手方向、搬送方向にに3〜10cm間隔で、最終的に偏光板として切り出す1枚の面内全範囲においてR、Rの測定を行い、1枚の偏光板になる部分のR、Rそれぞれの平均値を中心値(仮にAとする)とし、最大値をB、最小値をCとして、
(B−A)/A×100≦10
(C−A)/A×100≧−10
|(B−A)/A×100|+|(C−A)/A×100|≦17
であることが好ましい。R、Rはエリプソメーターで測定することもできるが、たとえば王子計測機器製KOBRA−21ADH等を用いて測定、計算することができる。
【0041】
リタデーションの範囲などの好ましい範囲と、それによる特徴を本発明の光学補償シートは、液晶セルの液晶のΔnとセルギャップdとの積(Δnd)との関係であることが本発明の効果をより奏する点で好ましい。
【0042】
偏光膜と液晶セルの間に配置される光学補償シートの面内リタデーションの総和をR0t、厚み方向のリタデーションの総和をRttとすると、Δnd×0.4≦R0t+Rtt≦Δnd×1.3が好ましく、Δnd×0.6≦R0t+Rtt≦Δnd×1.2がより好ましく、Δnd×0.8≦R0t+Rtt≦Δnd×1.1がさらに好ましい。
【0043】
即ち、光学補償シートの性能は、TN型液晶表示装置であれば、左右方向の視野角を著しく広げるものであり、さらに、視野角を広げるだけでなく、グレースケール(中間調)表示時においても著しい効果を左右するものである。
【0044】
通常のTN型液晶表示装置は、左右方向において中間調表示時に階調反転が起こり、実質的な視野角を狭くしてしまうことがある。これは、例えばディスコティック液晶を塗布した光学補償シートを用いても、ある程度の階調反転が起こってしまうのは抑えられないが、本発明の光学補償シートを用いることによって、左右の中間調の階調反転を抑えることができる。またその際、階調が全体的に黒に寄ってしまう黒つぶれ、白に寄ってしまう白抜けなどの現象も全く見られず、本発明の光学補償シートによって通常のTN型液晶表示装置の表示性能を著しく良好にすることができる。
【0045】
ディスコティック液晶を用いた光学補償シートを用いた場合、横方向から見たときに、波長分散の特性上、画面が著しく黄色く変化することが避けられないが、本発明の光学補償シートを用いることでその問題も解決することができる。
【0046】
本発明の光学補償シート、あるいは楕円偏光板の液晶セルに対して配置する方向について説明する。
【0047】
TNセルの場合、本発明の光学補償シートはEモード、Oモードのいずれの場合にも用いることが出来る。その場合、光学補償シートの面内遅相軸が、液晶セルの、光学補償シートに近い側の基板のラビング軸と直交するように、光学補償シートを液晶セルに対して配置することが本発明においては好ましい。
【0048】
旋光モード、複屈折モード、いずれの場合にも偏光膜と液晶セルの間に配置する粘着層について説明する。
【0049】
本発明の光学補償シートの偏向膜と液晶セルとの間に配置される粘着層の平均屈折率は1.40〜1.55であり、1.47〜1.55であることが好ましい。さらには、光学補償シートの平均屈折率より大きいことが好ましい。
【0050】
一般に平均屈折率差がこの範囲を外れてしまうと液晶ディスプレイのコントラストが低下することで著しく品位が落ちてしまうが、屈折率差を上記範囲に設定することで、本発明における光学補償シートの横方向の視野角(コントラスト比20:1の領域)がさらに広がることを本発明者らは見いだした。
【0051】
本発明者らは光学補償シートの平均屈折率と粘着層の平均屈折率は、前述の通り近いことが好ましいが、さらに該粘着層の平均屈折率が光学補償シートの平均屈折率より大きい場合は、光学補償シートの配向角の許容幅が広くなることも見いだした。これを利用することで光学補償シートの製造を容易にすることが出来る。
【0052】
また、視野角のみならず、横方向において中間調(グレースケール領域)の反転を著しく抑え、さらに白抜け、黒つぶれも著しく抑えることができ、液晶ディスプレイの品位を著しく向上させることができる。
【0053】
また、液晶ディスプレイは上下および左右方向から見たときに色味が変化してしまうが、本発明における光学補償シートと上記範囲の平均屈折率を有する粘着層との組合せにより、色味変化を著しく抑えることができる。具体的にはTFT−LCD(I.O.DATA製LCD−A15H)のx−y色度図上での0°と60°方向における変化量が、ディスコティック液晶を用いた光学補償シートを配置した液晶表示装置と比較して半分以下に抑えられるなど、驚くべき効果を発揮するものである。
【0054】
粘着層中の接着剤又は粘着剤としてはアクリル系、ポバール系、エポキシ系等の他様々なものが存在するが特に種類が限定されるものではないが、光学補償シートや偏光板、偏向膜の光学特性を変化させないためにも、接着又は粘着の過程で高温、高湿の条件をとらないことが好ましい。好ましい例としては濡れ性、凝集性、接着性を有するポリマーからなり、透明性にすぐれ(可視光透過率が70%以上)、耐候性、耐熱性にすぐれるものが好ましい。厚さは5〜100μm、好ましくは5〜50μmである。接着剤や粘着剤の材料が特に限定されるものではないが、ポバール系、アクリル系、メタクリル系の接着剤や粘着剤が使われることが多い。
【0055】
アクリル系粘着剤は、(メタ)アタリル酸アルキルエステルと、必要により、官能基含有単量体およびその他の共重合性単量体とを、適宜の重合触媒を用い、溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法(とくに紫外線照射による重合法)、懸濁重合法などの方法で重合させて得られる、重量平均分子量が40万以上、好ましくは80万以上、さらに好ましくは100万以上のアクリル系ポリマーを主成分としたものである。
【0056】
上記の(メタ)アタリル酸アルキルエステルは、粘着剤に適度な濡れ性および柔軟性を発現するための主単量体であって、ポリマーのガラス転移点(Tg)が−10℃以下となるアクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルの1種または2種以上が用いられる。具体的には、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0057】
また、官能基含有単量体は、粘着剤に凝集性、接着性および架橋反応性を付与するために、必要により用いられる。具体的には、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有単量体、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレートなどのヒドロキシル基含有単量体、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物基含有単量体、(メタ)アクリル酸グリシジルのようなエポキシ基含有単量体、トリメトキシリルプロピルアクリレートのようなアルコキシ基含有単量体などを挙げることができる。
【0058】
さらに、その他の共重合性単量体は、粘着剤に凝集性および接着性を付与するために、必要により用いられる。具体的には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸のようなスルホン酸基含有単量体、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフエートのようなリン酸基含有単量体、(メタ)アクリルアミド、N−アクリロイルモルホリン、N−置換(メタ)アクリルアミドなどのアミド系単量体、N−シクロヘキシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのマレイミド系化合物、N−ブチルイタコンイミド、N−オクチルイタコンイミドなどのイタコンイミド系化合物、N−(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミドのようなスクシンイミド系化合物、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルボン酸アミド類、スチレンのようなビニル系単量体などを挙げることができる。
【0059】
また、その他の共重合性単量体としては、上記のほか、前記の主単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル、たとえば、メチル(メタ)アクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレートなどや、その他、ジビニルベンゼンのようなジビニル系単量体、1,6−ヘキシルジアクリレートのようなジアクリレート系単量体、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フッ化(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系単量体などを使用することもできる。
【0060】
アクリル系粘着剤は、上記のようなアクリル系ポリマーを主成分とし、これに任意成分としてγ−グリシドキシプロピルメトキシシランのような接着補強成分(とくにガラス板に対する)や公知の各種添加剤を加え、通常適宜の手段で架橋処理して、調製される。架橋処理は、トリレンジイソシアネート、トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート、ジフエニルメタントリイソシアネートなどの多官能イソシアネート化合物、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルなどのエポキシ化合物、メラミン樹脂、金属塩、金属キレート化合物などで代表される公知の架橋剤を用いて、行うことができる。
【0061】
また、電子線照射などの活性光線による架橋処理を施してもよい。この場合、アクリル系ポリマーの合成時に、多官能アクリレートモノマーを添加すると、架橋処理の効果が上がるため、好ましい。多官能アクリレートモノマーには、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどや、その他、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどがある。このようなアクリル系粘着剤を、トルエン、酢酸エチルなどの有機溶剤で10〜40質量%程度の溶液として、複合フィルム面に、流延ないし塗布したのち、乾燥することにより、形成することができる。また、剥離処理フィルムに塗布し、乾燥したのち、これをフィルムの一面側に転写することにより形成してもよい。
【0062】
このように形成される粘着層は、対ガラス90°剥離接着力が100〜1,500g/20mm幅、好ましくは200〜1,000g/20mm幅の範囲に設定されていることが必要である。
【0063】
このように設定することにより、光学補償シートを前記粘着層を介して液晶セルに簡便にかつ確実に取り付けることができる。
【0064】
これに対して、上記の剥離接着力が1,500g/20mm幅を超えると、貼り付け時、異物の混入や貼り合わせ位置のミスといつた不具合が生じた場合に、貼り直し作業が難しくなり、また100g/20mm幅未満となると、経時的に浮きやハガレを生じやすい。
【0065】
なお、対ガラス90°剥離接着力の上記設定は、アクリル系ポリマーなどのベースポリマーの単量体組成、分子量、架橋剤の種類、架橋の度合、接着補強成分などの任意成分の添加により、容易に制御することができる。
【0066】
さらに粘着層は、積層体内部に熱により発生する内部応力をその粘弾性に基づいて緩和し光弾性変形を防止する機能に優れる点等により好ましく用いられる。光弾性変形の防止等の点より特に好ましく用いられる粘着層は、応力緩和性に優れるものである。緩和弾性率が20〜1000N/cm、特に200〜800N/cmの粘着層が好ましい。
【0067】
(液晶表示装置)
本発明は、様々な表示モードの液晶セルに適用できる。前述したように、液晶性分子を用いた光学補償シートは、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence )およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードの液晶セルに対応するものが既に提案されている。
【0068】
本発明は、TNモード、VAモード又はECBモードの液晶表示装置、OCBモード液晶表示装置用位相差版として特に効果がある。
【0069】
TNモードの液晶セルは、最も広く普及しているカラーTFT液晶ディスプレイに利用されており、様々な文献に記載がある。
【0070】
VAモードの液晶セルには、
(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報に記載)に加えて、
(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、
(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)、
(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
【0071】
以下、図を用いて本発明の液晶表示装置の説明する。
電極やカラーフィルター、バックライトなどのユニットは図が煩雑になり、本発明における光学的に重要な部分が見にくくなるため表示していない。
【0072】
図1は旋光モードの液晶表示装置の一例を示す概略図である。
図1(a)は液晶モニターAを表す模式図で、液晶部のaの部分(菱形)を取り出して、その部分構成の偏光板2を図1(b)に、液晶セル3を図1(c)に、もう一方の偏光板4を図1(d)に示した。
【0073】
図1(b)、(d)において、5、21は偏光板保護フィルムであり、6、20が偏光膜で、隣接して、光学補償シート層7、19があり、8、18は液晶セル3に接着させる為の粘着層もしくは接着層である。
【0074】
図1(b)、(d)における、矢印9、22は偏光膜の吸収軸、10、16、17は光学補償シートの面内遅相軸である。
【0075】
図1(c)において、11、13は基板であり、14、15がラビング軸であり、12が液晶である。
【0076】
図2も旋光モードの液晶表示装置の他の例を示す概略図であるが、偏光板保護フィルム27、29、41、43が偏光板24、26中にそれぞれ2個あり、その間に偏光膜28、42を設けた例である。偏光膜の吸収軸、光学補償シートの面内遅相軸は図1と同様である。
【0077】
図3は垂直配向モードの液晶表示装置の一例を示す概略図であり、偏光板を構成している、偏光膜51、61、光学補償シート52、60、粘着層又は接着層53、59及び液晶セルは48であり基板は56、58、液晶は57である。
【0078】
しかし、垂直配向モードの液晶であるため、液晶セル内のラビング軸がない。
【0079】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【0080】
光学補償シート1〜15の作製
セルロースエステル(CAP)             120質量部
(アセチル基置換度2.00、プロピオニル基置換度0.75)
2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフェニル)
ベンゾトリアゾール(紫外線吸収剤)            1質量部
エチルフタリルエチルグリコレート(可塑剤)        4質量部
微粒子シリカ(日本アエロジル(株)製AEROSIL200)
(0.016μm)                  0.1質量部
酢酸メチル                      300質量部
エタノール                       45質量部
ドープ温度を40℃に下げて常圧に戻し一晩静置し、脱泡操作を行った後、溶液を安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。次に、ドープを冷却して35℃に保ち、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流延した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。
【0081】
次いで剥離したフィルムの両端をテンターのクリップに挟み、搬送方向と垂直方向に10〜50%の延伸倍率で延伸を行い、光学補償シート1〜15を作製した。また光学補償シート7の条件を変更したところ配向角の分布がさらに大きいフィルムが3種類得られた。これを光学補償シート7−1、7−2、7−3とする。
【0082】
表1、2のdは各光学補償シートの膜厚(μm)である。
光学補償シート16の作製
セルロース素材、溶媒の種類と添加量、可塑剤、残留溶媒量及びフィルムの膜厚(d(μm))を下記に変更し、光学補償シート1と同様にして光学補償シート16を作製した。
【0083】
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱撹拌して、セルロースアセテート溶液を調製した。
【0084】
セルロースエステル溶液(アセチル基置換度2.75)   100質量部
トリフェニルホスフェート                7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート            3.9質量部
メチレンクロライド                   300質量部
メタノール                        54質量部
1−ブタノール                      11質量部
別のミキシングタンクに、下記の成分を投入し、加熱撹拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
【0085】
レターデーション上昇剤溶液組成
2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン     10質量部
2,4−ベンジルオキシベンゾフェノン         10.5質量部
メチレンクロライド                    80質量部
メタノール                        20質量部
セルロースアセテート溶液474質量部に、レターデーション上昇剤溶液22質量部を添加し、十分に撹拌して、ドープを調製した。ドープを流延口から0℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率70質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンターで固定し、溶媒含有率が10乃至17質量%の領域で、幅方向(機械方向に垂直な方向)25%延伸を行い光学補償シート16を作製した。表2に膜厚(d)を示す。
【0086】
光学補償シート17、18の作製
セルロースエステル(アセチル基置換度2.9)      160質量部
エチルフタリルエチルグリコレート              4質量部
トリフェニルホスフェート                 15質量部
メチレンクロライド                   770質量部
エタノール                        65質量部
メチレンクロライドは、本発明で言う良溶媒であり、アルコール(エタノール)は貧溶媒である。
【0087】
上記各添加物を順次密閉容器に投入し、撹拌しながら溶解した。このドープ液を絶対濾過精度5μmの濾紙を用いて濾過を行った。この時、それぞれの試料の濾過温度を表1に記載の温度に変化させた。濾過は、濾過流量300リットル/m・hrで行い、濾過開始から10時間後における濾圧を測定した。
【0088】
次いで、ベルト流延装置を用い、濾過開始から10時間後に濾過されたドープ液を、液温33℃、二つのドラムに張られた回転する長さ6m(有効長5.5m)のエンドレスステンレスベルト上に均一に流延した。ステンレスベルトの裏面から35℃の温水を接触させてステンレスベルト上で2分間乾燥した後、更にステンレスベルトの裏面から15℃の冷水を接触保持した。剥離残留溶媒量が20%になるまで溶媒を蒸発させた時点で、ステンレスベルトから剥離張力150N/mで剥離した。次いで剥離したフィルムの両端を固定しながら130℃で乾燥後、更に多数のロールで搬送張力130N/mで搬送させながら乾燥させ、光学補償シート17、18を作製した。表2に膜厚(d)を示す。
【0089】
光学補償シート19〜23の作製
ビスフェノールAからなるポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量52,000)15質量部をジオキソラン85質量部に少しずつ加えてドープを作製した。このドープを60℃に保持したガラス板にクリアランス0.8mmのドタクーブレードで流延して、約2分間放置後、80℃、風速0.9m/秒にて15分乾燥後得られたフィルムをガラス基板から剥離し、150℃、風速1m/秒にて60分加熱処理を行い乾燥し、ポリカーボネートフィルム(PC)を作製した。
【0090】
上記ポリカーボネートフィルムを170〜180℃の各温度で1分間予備加熱をした後、延伸倍率1.2〜1.3倍で縦一軸延伸を行い、光学補償シート19〜23を得た。
【0091】
得られた前記光学補償シート1〜23を、フィルム端部より巾手方向、搬送方向ともに3cm間隔で、王子計測製KOBRA−21ADHを用いてリタデーション(R、R)の測定および配向角の測定を行った。
【0092】
【表1】
Figure 2004133171
【0093】
【表2】
Figure 2004133171
【0094】
楕円偏光板の作製
(楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて、偏光膜を作製した。偏光膜の片面と、作製した光学補償シート1〜23の延伸方向が、ポリビニルアルコールの延伸方向と直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。偏光膜の反対側の面に、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(コニカ(株)製)を透明保護膜として、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。このようにして、楕円偏光板1〜23を作製した。
【0095】
粘着層の作製
エポキシ系の粘着剤(屈折率1.54)をシクロペンタノンで希釈し、剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、50℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Aを作製した。粘着層の膜厚は10μmとした。
【0096】
水溶性ポバール(屈折率1.50)の水溶液を、剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、50℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Bを作製した。粘着層の膜厚は10μmとした。
【0097】
アクリル系粘着剤(屈折率1.43)をMEKで希釈し、剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Cを作製した。粘着層の膜厚は10μmとした。
【0098】
ダイキン製M5210(屈折率1.254)を用いて剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Dを作製した。粘着層の膜厚は10μmとした。
【0099】
ダイキン製M−5210(屈折率1.254)を総研化学製SKダインと99:1で混合したものを用いて剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Eを作製した。粘着層の膜厚は10μmで粘着層の屈折率は1.254であった。
【0100】
ダイキン製R−7210(屈折率1.283)を粘着層Cに用いた粘着剤(屈折率1.43)と99:1で混合したものを用いて剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Fを作製した。粘着層の膜厚は10μmで粘着層の屈折率は1.283であった。
【0101】
ダイキン製M1820(屈折率1.643)を粘着層Cに用いた粘着剤(屈折率1.43)と99:1で混合したものを用いて剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Gを作製した。粘着層の膜厚は10μmで粘着層の屈折率は1.64であった。
【0102】
ダイキン製M1820(屈折率1.643)を粘着層Cに用いた粘着剤(屈折率1.43)と3:1で混合したものを用いて剥離層を設置したPET支持体上に塗布し、40℃で乾燥を行い転写して用いる粘着層Hを作製した。粘着層の膜厚は10μmで粘着層の平均屈折率は1.60であった。
【0103】
【表3】
Figure 2004133171
【0104】
液晶セル(以下、単にセルともいう)、液晶表示装置の作製
ITO透明電極が設けられたガラス基板の上に、ポリイミド配向膜を設け、ラビング処理を行った。4.3μmのスペーサーを介して、二枚の基板を配向膜が向き合うように重ねた。二枚の基板は、配向膜のラビング方向が直交するように配置した。基板の間隙に、棒状液晶性分子(ZLI−4792、メルク社製)を注入し、以上のように作製したTN液晶セル(セル1)の両側に楕円偏光板1〜23を二枚貼り付けて(粘着層Bを使用)、液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の液晶セルに、55Hzの矩形波電圧を印加し、白表示1.6V、黒表示4.8Vにおける白表示と黒表示との透過率をコントラスト比として、上下左右でコントラスト比10および20が得られる視野角を測定した。楕円偏光板を貼り付ける側の基板のラビング軸と楕円偏光板の吸収軸とが一致するように楕円偏光板を液晶セルに貼合した。
【0105】
また、1.6〜4.8Vの間で電圧を替え、8階調表示とし、全方向の階調反転を測定した。結果を表4、5に示す。尚、表4、5では左右のみの反転がおこる角度(視野角)を示す。
【0106】
【表4】
Figure 2004133171
【0107】
【表5】
Figure 2004133171
【0108】
市販のTN型LCD(I.O. LCD A15C)から楕円偏光板を削除し、代わりに作製した楕円偏光板1、2、7、8、9、10、11及び19を(TN型LCDセル(セル2である))に貼合し(粘着層Bを使用)作製したTN型液晶表示装置について、全方位でコントラストのデータ、上下左右でコントラスト比10および20が得られる角度(視野角)を測定した。また、中間調の反転領域の視野角の測定をセル1の測定方法に準じて測定した。結果を表6に示す。
【0109】
【表6】
Figure 2004133171
【0110】
液晶セル3は以下のようにして作製した。
ITO透明電極が設けられたガラス基板を用いネマチック液晶としては、負の誘電体異方性を有するネマチック液晶MJ−941296(メルク・ジャパン製)、垂直配向膜として、日産化学製垂直配向膜RN−1276を用い、セルギャップが3.0μmになるようにスペーサーを用いて調整した。この液晶セル3に楕円偏光板1〜6、8〜15、18、19を液晶セルの両側で吸収軸が直交するように配置し作製した液晶表示装置について、55Hzの矩形波電圧を印加し、駆動電圧を白表示6V、黒表示0.8Vのノーマリーブラックモードとし、白表示と黒表示の透過率をコントラスト比として上下左右および斜め上下でコントラスト比10および20が得られる角度(視野角)を測定した。結果を表7、8に示す。
【0111】
【表7】
Figure 2004133171
【0112】
【表8】
Figure 2004133171
【0113】
市販のVA液晶表示装置(VL−1530S)(セル4)から楕円偏光板を削除し、代わりに作製した楕円偏光板1〜9、19を貼り付けた。作製したVA液晶表示装置について、全方位のコントラストデータを測定した。
【0114】
光学補償シートのリタデーション測定は王子計測機器製KOBRA−21ADHを用いて行った。
【0115】
視野角測定および中間調の反転領域の測定はELDIM製EZ−contrast160Rを用いて行った。
【0116】
色味60°の変化の測定は(株)トプコン製 色彩輝度計BM−5Aと自作の回転台を用い、市販のパネルに本発明の光学補償シート、楕円偏光板を貼合したものについては白表示で、自作の液晶セルにおいては3色光源(ハクバ製ライトビューアー7000PRO)を用い、光源の色を基準として色味60°の変化を測定した。
【0117】
【表9】
Figure 2004133171
【0118】
次に粘着層による性能変化、配向角許容幅変化を表10、11に示すセル、楕円偏向板、粘着層を用いて作製した液晶表示装置を上記と同様な方法で各性能を評価した。
【0119】
【表10】
Figure 2004133171
【0120】
【表11】
Figure 2004133171
【0121】
尚、上記表4から11中の評価項目の評価基準を以下にしめす。
Figure 2004133171
【0122】
【発明の効果】
実施例で実証した如く、本発明による液晶表示装置は、視野角拡大が改善され、且つ、生産性を大幅に向上せたセルロースアセテートフィルムを有する光学補償シートを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の旋光モードの液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図2】本発明の旋光モードの液晶表示装置の他の例を示す概略図である。
【図3】
本発明の垂直配向モードの液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
2、4 偏光板
3 液晶セル
5、21 偏光板保護フィルム
6、20 偏光膜
7、19 光学補償シート
8、18 粘着層もしくは接着層
9、22 偏光膜の吸収軸
10、16、17 光学補償シートの面内遅相軸
11、13 基板
12 液晶
14、15 ラビング軸
24、26 偏光板
25 液晶セル
27、29、41、43 偏光板保護フィルム
28、42 偏光膜
30、40 光学補償シート
32、44 偏光膜の吸収軸
31、39 粘着層もしくは接着層
33、45 光学補償シートの面内遅相軸
34、36 基板
35 液晶
37、38 ラビング軸
47、49 偏光板
48 液晶セル
50、62:偏光板保護フィルム
51、61:偏光膜
52、60:光学補償シート
53、59:粘着層もしくは接着層
54、64:光学補償シートの面内遅相軸
55、63:偏光膜の吸収軸
56、58:基板
57:液晶

Claims (7)

  1. 光学的に二軸性のセルロースエステルを有し下記イ)〜ニ)の全ての条件を満たすことを特徴とする光学補償シート。
    イ)セルロースエステルのアセチル基置換度をA、プロピオニル基置換度をBとしたとき、
    (1) 2.5≦(A+B)≦2.8
    (2) 0≦B≦1.0
    ロ)下式(3)で表される波長590nmにおけるリタデーション(R)が20〜70nmであること、
    (3) R=(Nx−Ny)×d
    ただし、Nxは面内の最大屈折率、Nyは面内でNxと直行方向の屈折率、dは膜厚を表す。
    ハ)下式(4)で表される波長590nmにおけるリタデーション(R)が70〜400nmであること、
    (4) R=((Nx+Ny)/2−Nz)
    ただしNx、Nyは式(3)のNx、Nyと同義、Nzはシート厚み方向の屈折率を表す。
    ニ)平均屈折率が1.40〜1.55である粘着層を有する。
  2. 光学補償シートが1.15〜1.45倍の延伸倍率で延伸したセルロースエステルフィルムを有することを特徴とする請求項1に記載の光学補償シート。
  3. 前記光学補償シートが搬送方向と直行方向に1.15〜1.45倍の延伸を行うフィルムまたはシートであり、面内遅相軸が搬送方向に直交方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学補償シート。
  4. 液晶セルおよび少なくともその一方の側に配置された偏光膜と該偏光膜と該液晶セルとの間に前記イ)〜ハ)の全ての条件を満たす光学補償シートを有する偏光板及び偏光膜と反対の側に、平均屈折率が1.40〜1.55である粘着層を有する光学補償シートを有する偏光板より得られることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 液晶セルおよびその両側に配置された偏光膜と該偏光膜と該液晶セルとの間に前記イ)〜ハ)の全ての条件を満たす光学補償シート及び偏光膜と反対の側に平均屈折率が1.40〜1.55である粘着層を有する光学補償シートより得られることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記光学補償シートの平均屈折率(NA)と前記粘着層の平均屈折率(NB)差が下式(5)の関係にあることを特徴とする請求項4又は5に記載の液晶表示装置。
    (5)0≦NB−NA≦0.08
  7. 液晶セルがTwisted Nematic(以下、TNともいう)モード、Vertically Aligned(以下、VAともいう)モード及びOptically Compensatory Bend(以下、OCBともいう)モードから選ばれる少なくとも1種のモードであることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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