JP2004212863A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Tadashi Ito
忠 伊藤
Junichi Hirakata
純一 平方
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Fujifilm Holdings Corp
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device using polarizing plates which are expanded in angles of view, make it possible to improve a yield ratio in a blanking process of the polarizing films and are high in performance. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is constituted by laminating a first transparent protective film, the first polarizing film, a first transparent support, one or more first optically anisotropic layers formed of a liquid crystalline compound, a liquid crystal cell, one or more second optically anisotropic layers formed of the liquid crystalline compound, a second transparent support, the second polarizing film and a second transparent protective film in this order, in which the absorption axes of the first polarizing film and the second polarizing film are respectively not parallel and not perpendicular to the slow axes of the first transparent support and the second transparent support and the slow axis of the first transparent support and the slow axis of the second transparent support intersect orthogonally with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視野角拡大機能付き偏光板を用いた液晶表示装置に関する。具体的には、高得率で偏光性能の優れた偏光膜、視野角拡大の光学異方性層、透明支持体および透明保護膜を含む偏光板を用いた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
偏光板は液晶表示装置(以下、「LCD」という場合がある)の普及に伴い、需要が急増している。偏光板は一般に偏光能を有する偏光膜の両面もしくは片面に、接着剤層を介して透明保護膜が貼り合わせられている。偏光膜の素材としてはポリビニルアルコール(以下、PVA)が主に用いられており、PVAフィルムを一軸延伸してから、ヨウ素あるいは二色性染料で染色するかあるいは染色してから延伸し、さらにホウ素化合物で架橋することにより偏光膜が形成される。透明保護膜としては、光学的に透明で複屈折が小さいことから、主にセルローストリアセテートが用いられている。偏光膜は、通常連続フィルムの走行方向(長手方向)に一軸延伸して製造されるため、偏光膜の吸収軸は長手方向にほぼ平行となる。
【0003】
最近、LCDが薄型および軽量で且つ消費電力も小さいことから、CRTの代わりに広く使用されている。汎用されているTFT−LCDおよびMIM−LCDなどの旋光モードのLCDは、複屈折モードや他のモードに比べて多くの点で有利である。しかしながら、表示色や表示コントラストが液晶表示装置を見る時の角度によって変化するため(視野角特性)、その表示特性はCRTのレベルには至っていない。
【0004】
上記視野角特性を改善する(即ち、視野角を拡大する)ための技術開発は、一対の偏光板と液晶セルとの間に設けられた位相差板(光学補償シート)(例えば、特許文献1および2)、負の複屈折を有し且つ光軸が傾いている光学補償シート(例えば、特許文献3および4)、液晶性を有するポリマーを支持フィルム上の配向膜表面に塗布することにより得られる光学補償シート(例えば、特許文献5および6)、液晶性および正の複屈折性を有する重合性棒状化合物からなる光学補償シート(例えば、特許文献7)など種々提案されている。この様に、LCDの実用性能として視野角の拡大が強く要望されてきた。
【0005】
この様な状況下、光学異方性層がディスコティック構造の化合物からなり、その円盤面が変化する光学補償シート(例えば、特許文献8)、および液晶性化合物と配向したポリマーとが界面において化学的に結合している光学補償シート(例えば、特許文献9)が、その視野角拡大能力と耐久性において極めて優れていることが開示されている。これらの開示された光学補償シートは、製造が容易であることも利点の一つであるが、LCD用の偏光板の用途の拡大に伴って、より一層安価に製造できる方法の開発も要望されている。
【0006】
従来のLCDにおいては、画面の縦あるいは横方向に対して偏光板の透過軸を45゜傾けて配置しているため、ロール形態で製造される偏光板の打ち抜き工程において、ロール長手方向に対し45゜方向に打ち抜く必要があった。しかしながら45゜方向に打ち抜いたときには、ロールの端付近で使用できない部分が発生し、特に大サイズの偏光板では、得率が小さくなるという問題があり、結果として廃棄物が増えるという問題があった。
【0007】
この問題を解決するため、偏光膜用のフィルムの長手方向に対し、フィルムを構成するポリマーの配向軸を所望の角度傾斜させる方法がいくつか提案されている。プラスチックフィルムを横または縦に一軸延伸しつつ、その延伸方向の左右を異なる速度で前記延伸方向とは相違する縦または横方向に引っ張り延伸して、配向軸を前記一軸延伸方向に対し傾斜させることが提案されている(例えば、特許文献10)。しかしながらこの方法では、例えばテンター方式を用いた場合、左右で搬送速度差をつけねばならず、これに起因するツレシワ、フィルム寄りが発生し、望ましい傾斜角度(偏光板においては45゜)を得ることが困難である。左右速度差を小さくしようとすれば、延伸工程を長くせざるを得ず、設備コストが非常に大きなものとなる。
【0008】
また、連続フィルム(長尺フィルム)の左右両耳端に走行方向とある一定の角度をなす左右対のフィルム保持ポイントを複数対有し、フィルムの走行につれて、各々の対ポイントが上記角度の方向に延伸できる機構により、フィルムの走行方向に対し特定の角度の延伸軸を有するフィルムを製造する方法が提案されている(例えば、特許文献11)。但し、この手法においてもフィルム進行速度がフィルムの左右で変わるためフィルムにツレ、シワが生じ、これを緩和するためには延伸工程を非常に長くする必要があり、設備コストが大きくなる欠点があった。
【0009】
更に、フィルムの両端部を、所定走行区間内におけるチャックの走行距離が異なるように配置されたテンターレール上を走行する2列のチャック間に把持して走行させることによりフィルムの長さ方向と斜交する方向に延伸する製造方法が提案されている(例えば、特許文献12)。但し、この手法においても斜交させた際に、ツレ、シワが生じ、光学用フィルムには不都合であった。
上記のように、長尺偏光板の打ち抜きロスの低減と偏光板の平面特性などの品質面との両立は実現されていない。
【0010】
一方、偏光板に用いられる透明保護膜、特に光学異方性層を有する透明支持体用のポリマーフィルムは光の透過や偏光に影響を与えることがない様に透過率が高く、フィルム面内の位相差が小さいポリマーフィルムが好ましい。しかしながら、従来の透明支持体は「フィルム面内の位相差が小さい」とはいっても、その範囲は様々であり、数十nmの位相差を有する場合があった。また、位相差の面内ばらつきもあった。厚み方向の位相差についても好ましい範囲が数百nmの広い範囲で記載されていることがほとんどであり(例えば、特許文献13)、ばらつきについては明記されていなかった。そのため、特に偏光板の吸収軸が透明支持体の遅相軸と平行でも垂直でもない場合に従来の透明支持体や従来の積層方法を用いると表示ムラや部分的な着色、視野角が狭くなる問題があることが分かった。
【0011】
【特許文献1】
特開平4−229828号公報
【特許文献2】
特開平4−258923号公報
【特許文献3】
特開平6−75115号公報
【特許文献4】
欧州特許第0576304A1号公報
【特許文献5】
特開平3−9326号公報
【特許文献6】
特開平3−291601号公報
【特許文献7】
特開平5−215921号公報
【特許文献8】
特開平8−50206号公報
【特許文献9】
特開平9−152509号公報
【特許文献10】
特開2000−9912号公報
【特許文献11】
特開平3−182701号公報
【特許文献12】
特開平2−113920号公報
【特許文献13】
特開2001−129927号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、視野角が拡大され、しかも安価に製造できる偏光板を用いることにより、製造コストを従来より格段に軽減できる液晶表示装置を提供することであり、特に、打ち抜き工程における得率の向上が可能な偏光板を用いた、視野角の拡大された液晶表示装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、斜め配向を有しながらも優れた性能を有する偏光板について鋭意検討した結果、視野角拡大機能と偏光性能を維持しつつ、製造における得率に大きく寄与できる透明保護膜、偏光膜、光学異方性層および透明支持体を含む新規な構成を得るに至り、本発明に到達したものである。
【0014】
即ち、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
(1) 第1透明保護膜、第1偏光膜、第1透明支持体、液晶性化合物から形成された1層以上からなる第1光学異方性層、液晶セル、液晶性化合物から形成された1層以上からなる第2光学異方性層、第2透明支持体、第2偏光膜および第2透明保護膜がこの順に積層されてなり、第1偏光膜および第2偏光膜の吸収軸がそれぞれ第1透明支持体および第2透明支持体の遅相軸と平行でも垂直でもなく、且つ第1透明支持体の遅相軸と第2透明支持体の遅相軸とが直交していることを特徴とする液晶表示装置。
(2) 第1光学異方性層および第2光学異方性層の少なくとも一方が、ディスコティック構造単位を有する化合物からなる層であるとともに、該ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、且つ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が光学異方性層の厚さ方向において変化していることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。
【0015】
(3) 第1透明支持体の遅相軸と第1偏光膜の吸収軸との交差角度が10°以上90°未満であり、第2透明支持体の遅相軸と第2偏光膜の吸収軸との交差角度が10°以上90°未満であることを特徴とする(1)または(2)に記載の液晶表示装置。
(4) 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方が、以下の条件(A)〜(C)を満たすことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(A) 下記式(1)で表されるRe(レターデーション)値が−5nm以上5nm以下でReのばらつきが平均値の±3nm以下
Re値=(nx−ny)×d (1)
(B) 下記式(2)で表されるRth値が50nm以上200nm以下でRthのばらつきが平均値の±5nm以下
Rth値={(nx+ny)/2−nz}×d (2)
(ここで、nxは透明支持体の面内における遅相軸方向の屈折率、nyは透明支持体の面内におけるnxと直交する方向の屈折率、nzは透明支持体の厚み方向の屈折率、dは透明支持体の厚みを表す)
(C)厚みが20μm以上100μm以下
【0016】
(5) 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方の400nm〜700nmのRe(レターデーション)値が、400nm〜700nmのRe平均値に対して±2nm以下であることを特徴とする(4)に記載の液晶表示装置。
(6) 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方の400nm〜700nmのRth値が、400nm〜700nmのRth平均値に対して±3nm以下であることを特徴とする(4)または(5)に記載の液晶表示装置。
(7) 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方がセルロースアシレートフィルムからなることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(8) 第1偏光膜および第2偏光膜の少なくとも一方が、連続的に供給されるポリマーフィルムの両端を保持手段により保持し、下記式(3)を満たす条件で該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸し、延伸後のフィルムの長手方向の左右の搬送速度差を1%未満として作製された長尺状の偏光膜を裁断してなることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の液晶表示装置。
|L2−L1|>0.4W (3)
(式(3)中、L1は、ポリマーフィルムの一方端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡を示し;L2は、前記ポリマーフィルムのもう一端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡を示し;およびWは、二つの実質的な保持解除点の距離を示す。)
【0017】
(9) 前記ポリマーフィルムの延伸前の揮発分率が10%以上であり、前記長尺状の偏光膜が、前記ポリマーフィルムを2〜10倍に延伸した後、10%以上収縮させてなることを特徴とする(8)に記載の液晶表示装置。
(10) 前記ポリマーフィルムが、ポリビニルアルコール系ポリマーからなり、延伸前の厚みが75μm〜200μmである(8)または(9)に記載の液晶表示装置。
(11) 前記長尺状の偏光膜が、ポリビニルアルコール系ポリマーのフィルムに、延伸前または延伸後に偏光素子を吸着させて作製されたことを特徴とする(8)〜(10)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(12) 少なくとも、第1偏光膜、第1透明支持体および第1光学異方性層、および/または、第2偏光膜、第2透明支持体および第2光学異方性層が、前記長尺状の偏光膜と、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる1層以上の光学異方性層を形成した長尺状の光学異方性層付き透明支持体とを、貼り合わせて一体化した長尺状の積層体を裁断してなることを特徴とする(8)〜(11)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(13) 少なくとも、第1透明保護膜および第1偏光膜、および/または、第2透明保護膜および第2偏光膜が、前記ポリマーフィルムを延伸し、収縮させ、さらに揮発分率を低下させて作製した長尺状の偏光膜に、長尺状の透明保護膜を貼り合せた後、後加熱してなる長尺状の積層体を裁断してなることを特徴とする(8)〜(12)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(14) 第1透明保護膜、第1偏光膜、第1透明支持体および第1光学異方性層、および/または、第2透明保護膜、第2偏光膜、第2透明支持体および第2光学異方性層が、前記ポリマーフィルムを延伸し、収縮させ、さらに揮発分率を低下させて作製した長尺状の偏光膜に、長尺状の透明保護膜を貼り合せると同時にまたは貼り合せた後に、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる1層以上の光学異方性層を形成した長尺状の光学異方性層付き透明支持体を貼り合わせた積層体を裁断してなることを特徴とする(8)〜(13)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(15) 前記液晶セルが、TNモードまたはOCBモードの液晶セルである(1)〜(14)のいずれかに記載の液晶表示装置。
【0018】
本明細書において、「45゜」、「平行」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5゜未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4゜未満であることが好ましく、3゜未満であることがより好ましい。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。
【0019】
本発明に係わる液晶表示装置は、液晶セルを挟持して配置された、透明保護膜と、偏光能を有する偏光膜と、透明支持体と、視野を拡大する機能を持つ光学異方性層がこの順に積層された積層構造を2つ含む。この積層構造体は、偏光板として機能する。偏光板は、通常、長尺の偏光板(通常ロール形態)を製造し、それを用途に合わせて打ち抜くことにより得られる。あるいは、透明保護膜、偏光能を有する偏光膜、透明支持体および視野角を拡大する機能を持つ光学異方性層のうち、一または二部材を長尺の形で製造して用途に合わせて打ち抜きを行ってから貼り合わせることによって得られる。本明細書において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板および液晶装置に組み込まれる大きさに裁断(本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする)偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜(透明支持体の場合もある)を有する積層体のことを意味するものとする。
【0020】
本発明では、偏光膜、透明保護膜、透明支持体および視野角を拡大する機能を持つ光学異方性層を特定の角度関係で積層した積層構造を利用して、液晶表示装置に高性能の視野角拡大機能を与えている。前記積層構造体は、特定の斜め延伸方法により偏光膜を作製することで、高い生産性で容易に作製することができる。特に、従来の斜め延伸方法では、得られた偏光膜にシワ・つれが発生するという問題があったが、本発明に係わる斜め延伸方法では、かかる問題は発生せず、優れた平滑性の偏光膜を得ることができ、かつ高い裁断得率が得られる。その結果、視野角拡大用の光学異性層と相互の機能を維持して一体化させた偏光板を高い生産性で作製することができ、液晶表示装置の生産性の向上に寄与する。
【0021】
上記延伸方法は、本発明に適用する偏光膜の延伸方法として好ましく、斜め配向をポリマーフィルムの延伸により得るものである。フィルムの延伸時の揮発分率、フィルムを収縮させる際の収縮率、および/または延伸前のフィルムの弾性率を所定の範囲とすることにより、斜め延伸しても、延伸したフィルにシワ・ツレが発生せず、優れた平滑性の偏光膜を得ることができる。
【0022】
本発明の液晶表示装置では、偏光膜の吸収軸が透明支持体の遅相軸に平行でも垂直でもないことを特徴とする。偏光膜の吸収軸方向と透明支持体の遅相軸との角度は(偏光膜の裁断前または後とは無関係に)、好ましくは10°以上90°未満、より好ましくは20°〜70゜、更に好ましくは40°〜50゜、特に好ましくは43〜47゜である。また、透明保護膜と偏光膜との結合関係では、本発明の偏光板は、上記の通り、透明保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸とのなす角度が10°〜90°、好ましくは20°〜70゜、より好ましくは40°〜50゜、特に好ましくは43〜47゜である。
各部材の重ね合わせをこのような角度関係とすることにより、長尺状に作製した偏光膜を、一または二以上の長尺状に作製した部材と張り合わせて長尺状の積層体を得、所望の大きさに裁断(打ち抜き)する工程を経て、得率よく単板の偏光板を得ることができる。さらに前記角度関係であれば、偏光板の視野角拡大機能を維持して高い生産性で製造することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の構成部材について順次説明する。はじめに、本発明の液晶表示装置およびその配置について説明する。
【0024】
I.液晶表示装置
<液晶表示装置の配置>
図1は本発明の液晶表示装置、図2は偏光板の構成の一実施例を示す模式図である。本実施例では、電界効果型液晶として正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いてアクティブ駆動を行った例で説明する。
図1に示す液晶表示装置は、液晶セル(5A〜8A)、液晶セルの両側に配置された一対の偏光板1A、19Aからなる。偏光板1Aまたは19Aと液晶セル5A〜8Aとの間には、光学補償フィルムとして機能する第1光学異方性層3Aおよび第2光学異方性層10Aがそれぞれ配置されている。液晶セル5A〜8Aは、上側電極基板5Aと下側電極基板8Aと、これらに挟持される液晶分子7Aとからなり、液晶分子7Aは、基板5Aおよび8Aの対向面に施されたラビング処理の方向6Aおよび9Aによって、その配向方向が制御されている。
【0025】
図2に示す様に、偏光板1Aおよび18Aは、透明支持体(透明保護膜と兼用)12A(第1透明支持体または第2透明支持体)および透明保護膜17A(第1透明保護膜または第2透明保護膜)に挟持される偏光膜14A(第1偏光膜または第2偏光膜)からなる。偏光膜14Aの吸収軸15Aは、透明支持体17Aの遅相軸18Aに対して、平行でも垂直でもない。偏光膜14Aの吸収軸15A方向と透明支持体17Aの遅相軸18Aとの角度16Aは、好ましくは10°以上90°未満、より好ましくは20°〜70゜、更に好ましくは40°〜50゜、特に好ましくは43〜47゜である。また、透明保護膜12Aの遅相軸13Aと、偏光膜14Aの吸収軸15Aとは、なす角度が10°〜90°が好ましく、より好ましくは20°〜70゜、さらに好ましくは40°〜50゜、特に好ましくは43〜47゜である。さらに、液晶セルを挟んだ第1透明支持体の遅相軸と第2透明支持体の遅相軸は直交している必要がある。
【0026】
再び図1において、光学異方性層3A、10Aのそれぞれを構成している液晶分子の配向方向4Aおよび11Aは、例えば、透明支持体(図1中不図示。図2中の17A)の表面に配向膜(不図示)を形成し、該配向膜にラビング処理を施すことによって、所望の方向に配向させることができる。図1では、液晶分子の配向方向を、偏光膜の吸収軸(図1では偏光板1Aおよび18Aの吸収軸2Aおよび19Aとして示した。図2中15A)と同一の方向としている。
【0027】
本発明の液晶表示装置は、上記構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。本発明の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置として好ましく、かかる態様においては、冷あるいは熱陰極蛍光管、発光ダイオード、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。
【0028】
通常、偏光板は、一対の透明保護膜と、該透明保護膜に挟持される偏光膜とからなる。従来は、この構成の偏光板にさらに光学補償フィルムを積層して、液晶表示装置に組み込んでいた。本発明では、従来の偏光板に代えて、透明保護膜、偏光膜、透明保護膜および光学異方性層を一体化した積層体を偏光板として用いることができる。光学補償フィルムの透明支持体は、偏光膜の一方側の保護膜として機能し得るので、透明保護膜、偏光膜、透明支持体(透明保護膜を兼用)および光学異方性層の順序で積層した一体型偏光板とすることが薄膜化の点で好ましい。液晶表示装置内では、装置の外側(液晶セルから遠い側)から、透明保護膜、偏光膜、透明支持体および光学異方性層の順序で積層する。
【0029】
本発明の液晶表示装置の種類については特に限定されず、画像直視型、画像投影型および光変調型のいずれの液晶表示装置も含まれる。TFTやMIMのような3端子または2端子半導体素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置が本発明は有効である。もちろん時分割駆動と呼ばれるSTN型に代表されるパッシブマトリクス液晶表示装置でも有効である。
【0030】
<液晶セル>
液晶セルはOCBモード、またはTNモードであることが好ましい。TNモードは時計や電卓の小型液晶表示装置から、ノート型パソコンや大画面の液晶テレビまで幅広い用途で使用されている。生産性に優れ、特にノーマリホワイトモードではコントラストが非常に高い。OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。これを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、これを用いた液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
【0031】
次に、TNモードの液晶セルについて、以下に詳述する。
図1に示す、液晶分子7Aのねじれ方向とねじれ角は、上側電極基板5Aのラビング方向6Aと下側電極基板8Aのラビング方向9Aおよびネマチック液晶に添加される旋光性物質の種類と添加量によって規定される。ねじれ角は、ノート型パソコンやデスクトップパソコン用モニタ、テレビ用途の液晶表示装置の場合、コントラスト比を重視して90度近傍が好ましく、反射モードと透過モードの両立を考慮した携帯端末用液晶表示装置では30度〜80度が好ましい。また、基板界面と液晶分子のなす傾斜角(プレチルト角)は、液晶の配向均一性を得るためには2度以上であるのが好ましい。ポリイミド配向膜を基板面に形成することによって、4度程度にすることができる。
【0032】
例えば、前記液晶セルの一例では、液晶としてΔn=0.075(例えばメルク社製)の材料を用い、液晶層の厚さを4.9μmとし、波長λ=550nmの可視光でΔndを0.367μmに設定することができる。一般に、液晶セルのΔndの大きさによって表示装置の明るさやコントラスト、視野角の範囲が変化する。Δndが大きいほど白表示時の明るさは大きくなり、0.48μm程度で最大となるが、表示色調が白から黄色へ変化するため0.45μm(可視光の波長λ=550nm)以下に設定するとよい。またコントラストと視野角はΔndが小さいほど良好であるが、Δndが0.30μm(可視光の波長λ=550nm)以下では白表示が著しく暗くなるため、それ以上に設定する。
また、下側偏光板の吸収軸(偏光軸)19Aと上側偏光板の吸収軸12Aとの交差角度をほぼ90度とし、液晶層のねじれ角を90度、下側偏光板の吸収軸とラビング方向(液晶配向方向)との角度を90度(0度でもよい)に設定するのが好ましい。
【0033】
II.偏光膜
本発明の液晶表示装置は、液晶セルを挟持する2つの偏光膜、第1偏光膜および第2偏光膜を含む。以下に、本発明に使用可能な偏光膜について、好ましい延伸方法を中心に詳述する。
<延伸方法>
第1および第2偏光膜としては、ポリマーフィルムを斜め延伸することによって作製した偏光膜を用いるのが好ましい。図3および図4に、偏光膜用のポリマーフィルムを斜め延伸する装置の例を、概略平面図として示す(以後「偏光膜用のポリマーフィルム」については、他の高分子層との混同・誤解のない限り”偏光膜用の”を省略して用いる)。
本発明において、好ましく用いられる斜め延伸方法は、(a)で示される原反フィルムを矢印(イ)方向に導入する工程、(b)で示される幅方向延伸工程、および(c)で示される延伸フィルムを次工程、即ち(ロ)方向に送る工程を含む。以下「延伸工程」と称するときは、これらの(a)〜(c)工程を含んで、本発明の延伸方法を行うための工程全体を指す。
【0034】
フィルムは(イ)の方向から連続的に導入され、上流側から見て左側の保持手段にB1点で初めて保持される。この時点では、一方のフィルム端は保持されておらず、幅方向に張力は発生しない。つまり、B1点は本発明の実質的な保持開始点(以下、「実質保持開始点」という)には相当しない。
実質保持開始点は、フィルム両端が初めて保持される点で定義される。実質保持開始点は、より下流側の保持開始点A1と、A1から導入側フィルムの中心線11(図3)または21(図4)に略垂直に引いた直線が、反対側の保持手段の軌跡13(図3)または23(図4)と交わる点C1の2点で示される。
この点を起点とし、両端の保持手段を実質的に等速度で搬送すると、単位時間ごとにA1はA2,A3…Anと移動し、C1は同様にC2,C3…Cnに移動する。つまり同時点に基準となる保持手段が通過する点AnとCnを結ぶ直線が、その時点での延伸方向となる。
【0035】
前記斜め延伸方法では、図3および図4に示すように、AnはCnに対し次第に遅れてゆくため、延伸方向は、搬送方向垂直から徐々に傾斜していく。ポリマーフィルムの実質的な保持解除点(以下、「実質保持解除点」という)は、より上流で保持手段から離脱するCx点と、Cxから次工程へ送られるフィルムの中心線12(図3)または22(図4)に略垂直に引いた直線が、反対側の保持手段の軌跡14(図3)または24(図4)と交わる点Ayの2点で定義される。最終的なフィルムの延伸方向の角度は、実質的な延伸工程の終点(実質保持解除点)での左右保持手段の行程差Ay−Ax(すなわち|L1−L2|)と、実質保持解除点の距離W(CxとAyの距離)との比率で決まる。従って、延伸方向が次工程への搬送方向に対しなす傾斜角θは
tanθ=W/(Ay−Ax)、即ち、
tanθ=W/|L1−L2|
を満たす角度である。
図3および図4の上側のフィルム端は、Ay点の後も18(図3)または28(図4)まで保持されるが、もう一端が保持されていないため新たな幅方向延伸は発生せず、18および28は本発明の実質保持解除点ではない。
【0036】
以上のように、前記斜め延伸方法では、フィルムの両端にある実質保持開始点は、左右各々の保持手段への単純な噛み込み点ではない。前記斜め延伸方法では、二つの実質保持開始点は、上記で定義したことをより厳密に記述すれば、左右いずれかの保持点と他の保持点とを結ぶ直線がフィルムを保持する工程に導入されるフィルムの中心線と略直交している点であり、かつこれらの二つの保持点が最も上流に位置するものとして定義される。同様に、前記斜め延伸方法において、二つの実質保持解除点は、左右いずれかの保持点と他の保持点とを結ぶ直線が、次工程に送りだされるフィルムの中心線と略直交している点であり、しかもこれら二つの保持点が最も下流に位置するものとして定義される。
ここで、略直交とは、フィルムの中心線と左右の実質保持開始点、あるいは実質保持解除点を結ぶ直線が、90±0.5゜であることを意味する。
【0037】
テンター方式の延伸機を用いて左右の行程差を付けようとする場合、レール長などの機械的制約により、しばしば保持手段への噛み込み点と実質保持開始点に大きなズレが生じたり、保持手段からの離脱点と実質保持解除点に大きなズレが生ずることがあるが、上記定義する実質保持開始点と実質保持解除点間の工程が下記式(3)の関係を満たしていれば本発明の目的は達成される。
|L2−L1|>0.4W (3)
【0038】
上記において、得られる延伸フィルムにおける配向軸の傾斜角度は、(c)工程の出口幅Wと、左右の二つの実質的保持手段の行程差|L1−L2|の比率で制御、調整することができる。
偏光板、位相差膜では、しばしば長手方向に対し45゜配向したフィルムが求められる。この場合、45゜に近い配向角を得るために、下記式(4)を満たすことが好ましく、
0.9W<|L1−L2|<1.1W (4)
さらに好ましくは、下記式(5)を満たすことが好ましい。
0.97W<|L1−L2|<1.03W (5)
【0039】
上記延伸工程の具体的構造は、上記式(3)を満たす限り、図3および図4の他、図5〜8に例示する構造の延伸装置により、前記斜め延伸を実施することができ、設備コスト、生産性を考慮して任意に設計できる。
【0040】
延伸工程へのフィルム導入方向(イ)と、次工程へのフィルム搬送方向(ロ)のなす角度は、任意の数値が可能であるが、延伸前後の工程を含めた設備の総設置面積を最小にする観点からは、この角度は小さい方がよく、3゜以内が好ましく、0.5゜以内がさらに好ましい。例えば、図3および図6に例示するような構造で、この値を達成することができる。
【0041】
このようにフィルム進行方向が実質的に変わらない方法では、保持手段の幅を拡大するのみでは、偏光板、位相差膜として好ましい長手方向に対して45゜の配向角を得るのは困難である。そこで、図3の如く、一旦延伸した後、収縮させる工程を設けることで、|L1−L2|を大きくすることができる。
延伸率は1.1〜10.0倍が望ましく、より望ましくは2〜10倍であり、その後の収縮率は10%以上が望ましい。また、図6に示すように、延伸−収縮を複数回繰り返すことも、|L1−L2|を大きくできるため好ましい。
【0042】
また、延伸工程の設備コストを最小に抑える観点からは、保持手段の軌跡の屈曲回数、屈曲角度は小さい程良い。この観点からは、図4、図5、図7に例示する如くフィルム両端を保持する工程の出口におけるフィルムの進行方向と、フィルムの実質延伸方向のなす角が、20〜70゜傾斜するようにフィルム進行方向をフィルム両端を保持させた状態で屈曲させることが好ましい。
【0043】
斜め延伸方法に利用可能な、ポリマーフィルムの両端を保持してポリマーフィルムに張力を付与しつつ、ポリマーフィルムを延伸する装置としては、いわゆる図3〜図7のようなテンター装置が好ましい。また、従来型の2次元的なテンターの他に、図8のように螺旋状に両端の把持手段に行路差を付ける延伸工程を用いることもできる。
【0044】
テンター型の延伸機の場合、クリップが固定されたチェーンがレールに沿って進む構造が多いが、本発明のように左右不均等な延伸方法をとると、結果的に図3および図4に例示される如く、工程入口、出口でレールの終端がずれ、左右同時に噛み込み、離脱をしなくなることがある。この場合、実質工程長L1,L2は、上に述べたように単純な噛み込み−離脱間の距離ではなく、既に述べたように、あくまでフィルムの両端を保持手段が保持している部分の行程長である。
【0045】
延伸工程出口でフィルムの左右に進行速度差があると、延伸工程出口におけるシワ、寄りが発生するため、左右のフィルム把持手段の搬送速度差は、実質的に同速度であることが求められる。速度差は好ましくは1%以下であり、さらに好ましくは0.5%未満であり、最も好ましくは0.05%未満である。ここで述べる速度とは、毎分当たりに左右各々の保持手段が進む軌跡の長さのことである。一般的なテンター延伸機等では、チェーンを駆動するスプロケット歯の周期、駆動モータの周波数等に応じ、秒以下のオーダーで発生する速度ムラがあり、しばしば数%のムラを生ずるが、これらは明細書で述べる速度差には該当しない。
【0046】
<収縮>
延伸ポリマーフィルムの収縮は、延伸時・延伸後のいずれの工程で行ってもよい。収縮は、斜め方向に配向する際の発生するポリマーフィルムのシワが解消すればよく、フィルムを収縮させる手段としては、温度を掛けることにより、揮発分を除去する方法などが挙げられるが、フィルムを収縮させればいかなる手段を用いてもよい。好ましいフィルムの収縮率としては、長手方向に対する配向角θを用いて、1/sinθ倍以上収縮することで、値としては10%以上収縮することが好ましい。
【0047】
<揮発分率>
また、左右の行程差が生じるに従って、フィルムにシワ、寄りが発生する。この問題を解決するためには、ポリマーフィルムの支持性を保ち、且つポリマーフィルム中の揮発分率を10%以上の状態で延伸し、その後収縮させ揮発分率を低下させるのが好ましい。本明細書において、「揮発分率」とは、フィルムの単位体積あたりに含まれる揮発成分の体積を表し、揮発成分体積をフィルム体積で割った値である。揮発分を含有させる方法としては、フィルムをキャストし、溶剤・水を含有させる、延伸前に溶剤・水などに浸漬・塗布・噴霧する、延伸中に溶剤・水を塗布することなどが挙げられる。ポリビニルアルコールなどの親水性ポリマーフィルムは、高温高湿雰囲気下で水を含有するので、高湿雰囲気下で調湿後延伸、もしくは高湿条件下で延伸することにより揮発分を含有させることができる。これらの方法以外でも、ポリマーフィルムの揮発分を5%以上にさせることができれば、いかなる手段を用いてもよい。
【0048】
好ましい揮発分率は、ポリマーフィルムの種類によって異なる。揮発分率の最大は、ポリマーフィルムの支持性を保つ限り可能である。ポリビニルアルコールでは、揮発分率として10%〜100%が好ましい。セルロースアシレートでは、10%〜200%が好ましい。
【0049】
<弾性率>
延伸前のポリマーフィルムの物性としては、弾性率が低すぎると延伸時・延伸後の収縮率が低くなり、シワが消えにくくなる。また、高すぎると延伸時にかかる張力が大きくなり、フィルム両端を保持する部分の強度を高くする必要が生じ、機械に対する負荷が大きくなる。従って、延伸前のポリマーフィルムの弾性率は、ヤング率で表すと0.1MPa以上500MPa以下であるのが好ましく、0.1MPa以上500MPa以下であるのがより好ましい。
【0050】
<シワ発生から消失までの距離>
斜め方向に配向する際に発生するポリマーフィルムのシワは、前記実質保持解除点までに消失していればよい。しかし、シワの発生から消失までに時間がかかると、延伸方向のばらつきが生じることがあるため、好ましくは、シワが発生した地点からできるだけ短い移行距離でシワが消失するのが好ましい。このためには、揮発分量の揮発速度を高くするなどの方法がある。
【0051】
<異物>
延伸前のポリマーフィルムに異物が付着していると、表面が粗くなるため、異物は除去することが好ましい。異物が存在していると、特に偏光板作製時には、色むら・光学むらの原因となる。また、保護膜を貼り合わせるまでの間に、異物が付着しないことも重要で、極力浮遊するゴミが少ない環境下で製造することが好ましい。本明細書において「異物の量」とは、フィルム表面に付着している異物の質量を表面積で割った値で、平方メートルあたりのグラム数を表す。異物は1質量%以下が好ましく、更に好ましくは0.5質量%以下であり、少ないほど好ましい。異物の除去方法としては特に限定されず、延伸前のポリマーフィルムに悪影響を与えることなく、異物を除去することができれば、いずれの方法でもよい。例えば、水流を吹き付けることにより異物を掻き落とす方法、気体噴射により異物を掻き落とす方法、布、ゴム等のブレードを用いて異物を掻き落とす方法等が挙げられる。
【0052】
<乾燥>
発生したシワが消失する条件であれば、乾燥条件はいかようでもかまわない。但し、好ましくは、所望の配向角度が得られた後、できるだけ短い移動距離で乾燥点に至るように調節するのがよい。乾燥点とは、フィルムの表面膜温度が環境雰囲気温度と同じになる場所を意味する。このことから、乾燥速度もできるだけ速いほうが好ましい。
【0053】
<乾燥温度>
発生したシワが消失する条件であれば、乾燥温度条件はいかようでもかまわないが、延伸するフィルムによって異なる。ポリビニルアルコール系フィルムを用いて偏光膜を作製する場合には、20℃以上100℃以下が好ましく、より好ましくは40℃以上90℃以下である。
【0054】
<膨潤率>
前記ポリマーフィルムがポリビニルアルコール系フィルムで、硬膜剤を含有する場合、斜め方向に延伸した状態を緩和せずに保つために、延伸前後で水に対する膨潤率が異なることが好ましい。具体的には、延伸前の膨潤率が高く、延伸・乾燥後の膨潤率が低くなることが好ましい。更に好ましくは、延伸する前の水に対する膨潤率が3%以上で、乾燥後の膨潤率が3%以下であることが好ましい。
【0055】
<屈折部の規定>
前記斜め延伸方法において、保持手段の軌跡を規制するレールには、しばしば大きい屈曲率が求められる。急激な屈曲によるフィルム把持手段同士の干渉、あるいは局所的な応力集中を避ける目的から、屈曲部では把持手段の軌跡が円弧を描くようにすることが望ましい。
【0056】
<延伸速度>
前記斜め延伸方法において、ポリマーフィルムを延伸する速度は、単位時間当りの延伸倍率で表すと、1.1倍/分以上、好ましくは2倍/分以上で、速いほうが好ましい。また、長手方向の進行速度は、0.1m/分以上、好ましくは1m/分以上で、速いほうが生産性の観点から好ましい。いずれの場合も、上限は、延伸するフィルムおよび延伸機により異なる。
【0057】
<長手方向の張力>
前記斜め延伸方法において、フィルムの両端を保持手段により保持する際、保持し易いようにフィルムが張った状態にしておくことが好ましい。具体的には、長手方向に張力をかけてフィルムを張るなどの方法が挙げられる。張力としては、延伸前のフィルム状態により異なるが、弛まない程度にすることが好ましい。
【0058】
<延伸時温度>
前記斜め延伸方法において、フィルム延伸時の環境温度は少なくともフィルムに含まれる揮発分の凝固点以上であればよい。フィルムがポリビニルアルコールである場合には、25℃以上が好ましい。また、偏光膜を作製するためのヨウ素・ホウ酸を浸漬したポリビニルアルコールを延伸する場合には、25℃以上90℃以下が好ましい。
【0059】
<延伸時湿度>
揮発分が水であるフィルム、例えばポリビニルアルコール、セルロースアシレートなどを延伸する場合は、調湿雰囲気下で延伸してもよい。ポリビニルアルコールである場合は、50%以上が好ましく、好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上である。
【0060】
<延伸フィルム>
延伸の対象とするポリマーフィルムに関しては特に制限はなく、熱可塑性の適宜なポリマーからなるフィルムを用いることができる。ポリマーの例としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカーボネート、セルロースアシレート、ポリスルホンなどを挙げることができる。
【0061】
延伸前のフィルムの厚みは特に、フィルム保持の安定性、延伸の均質性の観点から1μm〜1mmが好ましく、20〜300μmがより好ましく、75〜200μmが特に好ましい。延伸、乾燥後のフィルムの厚みは3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましく、10μm以上30μm以下が特に好ましい。
【0062】
偏光膜用フィルムのポリマーとしては、PVAが好ましく用いられる。PVAは通常、ポリ酢酸ビニルをケン化したものであるが、例えば不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、オレフィン類、ビニルエーテル類のように酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有しても構わない。また、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性PVAも用いることができる。
【0063】
PVAのケン化度は特に限定されないが、溶解性等の観点から80〜100mol%が好ましく、90〜100mol%が特に好ましい。またPVAの重合度は特に限定されないが、1000〜10000が好ましく、1500〜5000が特に好ましい。
【0064】
<染色処方・方法>
PVAを染色して偏光膜が得られるが、染色工程は気相または液相吸着により行われる。液相で行う場合の例として、ヨウ素を用いる場合には、ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液にPVAフィルムを浸漬させて行われる。ヨウ素は0.1〜20g/l、ヨウ化カリウムは1〜200g/l、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比は1〜200が好ましい。染色時間は10〜5000秒が好ましく、液温度は5〜60℃が好ましい。染色方法としては浸漬だけでなく、ヨウ素あるいは染料溶液の塗布あるいは噴霧等、任意の手段が可能である。染色工程は、前記斜め延伸工程の前後いずれのタイミングで実施してもよいが、適度に膜が膨潤され延伸が容易になることから、延伸工程前に液相で染色することが特に好ましい。
【0065】
<硬膜剤・金属塩添加>
PVAを延伸して偏光膜を製造する過程では、PVAに架橋させる添加物を用いることが好ましい。特に本発明の斜め延伸法を用いる場合、延伸工程出口でPVAが充分に硬膜されていないと、工程のテンションでPVAの配向方向がずれてしまうことがあるため、延伸前工程あるいは延伸工程で架橋剤溶液に浸漬、または溶液を塗布して架橋剤を含ませるのが好ましい。架橋剤をPVAフィルムに付与する手段は、特に限定されるものではなく、フィルムの液への浸漬、塗布、噴霧等任意の方法を用いることができるが、特に浸漬法、塗布法が好ましい。塗布手段としてはロールコータ、ダイコータ、バーコータ、スライドコータ、カーテンコータ等、通常知られている任意の手段をとることができる。また、溶液を含浸させた布、綿、多孔質素材等をフィルムに接触する方式も好ましい。架橋剤としては、米国再発行特許第232897号明細書に記載のものが使用できるが、ホウ酸、ホウ砂が実用的に好ましく用いられる。また、亜鉛、コバルト、ジルコニウム、鉄、ニッケル、マンガン等の金属塩も併せて用いることができる。
また、硬膜剤を添加した後に洗浄/水洗工程を設けてもよい。
【0066】
架橋剤の付与は、延伸機に噛み込む前に行ってもよいし、噛み込んだ後に行ってもよく、幅方向延伸が実質的に終了する図3、図4の例の(b)工程の終端までのいずれかの工程で行えばよい。
【0067】
<偏光子>
ヨウ素の他に二色性色素で染色することも好ましい。二色性色素の具体例としては、例えばアゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物をあげることができる。水溶性のものが好ましいが、この限りではない。又、これらの二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基が導入されていることが好ましい。二色性分子の具体例としては、例えばシー.アイ.ダイレクト.イエロー12、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ39、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ72、シー.アイ.ダイレクト.レッド39、シー.アイ.ダイレクト.レッド79、シー.アイ.ダイレクト.レッド81、シー.アイ.ダイレクト.レッド83、シー.アイ.ダイレクト.レッド89、シー.アイ.ダイレクト.バイオレット48、シー.アイ.ダイレクト.ブルー67、シー.アイ.ダイレクト.ブルー90、シー.アイ.ダイレクト.グリーン59、シー.アイ.アシッド.レッド37等が挙げられ、さらに特開昭62−70802号、特開平1−161202号、特開平1−172906号、特開平1−172907号、特開平1−183602号、特開平1−248105号、特開平1−265205号、特開平7−261024号、の各公報記載の色素等が挙げられる。これらの二色性分子は遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩として用いられる。これらの二色性分子は2種以上を配合することにより、各種の色相を有する偏光子を製造することができる。偏光素子または偏光板として偏光軸を直交させた時に黒色を呈する化合物(色素)や黒色を呈するように各種の二色性分子を配合したものが単板透過率、偏光率とも優れており好ましい。
【0068】
また、PVA、ポリ塩化ビニルを脱水、脱塩素することによりポリエン構造をつくり、共役二重結合により偏光を得るいわゆるポリビニレン系偏光膜の製造にも、本発明の延伸法は好ましく用いることができる。
【0069】
III.透明保護膜
本発明の液晶表示装置は、第1および第2透明保護膜を含む。第1および第2透明保護膜はそれぞれ第1および第2偏光膜の少なくとも片面に貼り付けて用いられる。透明保護膜の種類は特に限定されず、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等のフィルムを用いることができる。
【0070】
透明保護膜は、通常、ロール形態で供給され、長尺の偏光膜に対して、長手方向が一致するようにして連続して貼り合わされることが好ましい。ここで、透明保護膜の配向軸(遅相軸)はいずれの方向であってもよく、操作上の簡便性から、透明保護膜の配向軸は、長手方向に平行であることが好ましい。
【0071】
また、透明保護膜の遅相軸(配向軸)と偏光膜の吸収軸(延伸軸)の角度も特に限定的でなく、目的に応じて適宜設定できる。配向軸が長手方向に平行である透明保護膜を、前記斜め延伸により得られた吸収軸が長手方向に平行でない偏光膜と貼り合せると、偏光膜の吸収軸と透明保護膜の配向軸とが平行でない偏光板が得られる。偏光膜の吸収軸と透明保護膜の配向軸が平行でない角度で貼り合わされている偏光板は、寸度安定性に優れるという効果がある。この性能は、特に液晶表示装置に用いたときに特に発揮される。特に、透明保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸との傾斜角度が10°以上90°以下において、寸度安定効果が効果的に発揮され、好ましい。
【0072】
透明保護膜のレターデーションは一般に低いことが好ましいが、偏光膜の吸収軸と透明保護膜の配向軸が平行でない場合には、特に透明保護膜のレターデーション値が一定値以上であると、偏光軸と透明保護膜の配向軸(遅相軸)が斜めにずれているため、直線偏光が楕円偏光に変化し、好ましくない。従って、透明保護膜のレターデーションは、例えば632.8nmにおいて10nm以下が好ましく、5nm以下がさらに好ましい。このような低レターデーションの観点から、透明保護膜として使用するポリマーはセルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。その他、例えば特開平8−110402号公報または特開平11−293116号公報に記載されているような非複屈折性光学樹脂材料が挙げられる。
【0073】
<接着剤>
偏光膜と保護膜との接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。
【0074】
<偏光膜と透明保護膜の一貫製造工程>
前述した様に、偏光膜は、偏光膜用ポリマーフィルムを斜め延伸後、収縮させ揮発分率を低下させる乾燥工程を経て作製するのが好ましいが、乾燥後もしくは乾燥中に少なくとも片面に透明保護膜を貼り合わせた後、または、片面に透明保護膜、反対側に光学異方性層を有する透明支持体を貼り合わせた後、後加熱工程を施して、各構成部材を一体化するのが好ましい。具体的な貼り付け方法として、フィルムの乾燥工程中、両端を保持した状態で接着剤を用いて偏光膜に透明保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりする、もしくは乾燥後、両端保持部から偏光膜用フィルムを解除し、フィルム両端を耳きりした後、透明保護膜を貼り付けるなどの方法がある。耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。貼り合わせた後に、接着剤を乾燥させるため、および偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、30℃以上が好ましく、さらに好ましくは40℃以上100℃以下、さらに好ましくは50℃以上90℃以下である。これらの工程は一貫のラインで製造されることが、性能上および生産効率上更に好ましい。
【0075】
<打ち抜き>
図10に上記の如く一体化した偏光膜と透明保護膜とからなる長尺状の積層体の打ち抜き例を、図9の従来の偏光板の打ち抜き例とともに示す。従来の偏光板は、図9に示す様に、偏光の吸収軸71すなわち延伸軸が長手方向72と一致しているのに対し、本発明の偏光板は、図10に示されるように、偏光の吸収軸81すなわち延伸軸が長手方向82に対して45゜傾斜しており、この角度がLCDにおける液晶セルに貼り合わせる際の偏光板の吸収軸と、液晶セル自身の縦または横方向とのなす角度に一致しているため、打ち抜き工程において斜めの打ち抜きは不要となる。しかも図10からわかるように、斜め延伸方法によって作製された偏光膜は、裁断を長手方向に沿って一直線とすることができるので、打ち抜かず長手方向に沿ってスリットすることによっても製造可能であるため、生産性も格段に優れている。
打ち抜きは、前記したように、この段階で行なっても、透明保護膜、偏光膜および光学異方性層を有する透明支持体を重ね合わせてから行なってもよい。
【0076】
<作製した偏光板の性能>
本発明に関連する透明保護膜、偏光子、透明支持体からなる偏光板の光学的性質および耐久性(短期、長期での保存性)は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)と同等以上の性能を有することが好ましい。具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ≧0.9995(但し、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間および80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて3%以下、更には1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて1%以下、更には0.1%以下であることが好ましい。
【0077】
IV.透明支持体
本発明の液晶表示装置は、液晶セルを挟持する2つの透明支持体、第1透明支持体および第2透明支持体を含む。第1透明支持体上に第1光学異方性層、第2透明支持体上に第2光学異方性層を有する。
本発明に使用可能な透明支持体の下記式(1)で表されるRe(レターデーション)は、低いことが好ましい。偏光膜の吸収軸と透明支持体の遅相軸が平行でない場合には、特に透明支持体のレターデーション値が一定値以上であると、偏光軸と透明支持体の遅相軸が斜めにずれているため、直線偏光が楕円偏光に変化し、好ましくない。従って、透明支持体のレターデーションは、例えば、632.8nmにおいて10nm以下が好ましく、−5nm以上で5nm以下がさらに好ましい。透明支持体のReの面内バラツキとしては、±3nm以下が好ましく、更に±2nm以下が好ましく、特に±1nm以下が好ましい。さらに、400nm〜700nmのRe(レターデーション)値は、400nm〜700nmのRe平均値に対して±2nm以下であることが好ましく、更に±1nm以下が好ましく、特に±0.5nm以下が好ましい。
Re値=(nx−ny)×d (1)
【0078】
このような低レターデーションの観点から、透明支持体として使用するポリマーはセルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。
【0079】
光学補償をする観点から、下記式(2)で表されるRthは、25nm以上、300nm以下が好ましく、50nm以上、200nm以下が更に好ましい。透明支持体のRthの面内バラツキとしては、±5nm以下が好ましく、更に±3nm以下が好ましい。また、400nm〜700nmのRth値は、400nm〜700nmのRth平均値に対して±3nm以下が好ましく、更に±2nm以下であることが好ましく、特に±1nm以下であることが好ましい。
Rth値={(nx+ny)/2−nz}×d (2)
【0080】
ポリマーフィルムのレターデーションを調整するためには延伸等の外力を与える方法が一般的であるが、欧州特許0911656A2号明細書に記載のような、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として使用することもできる。ポリマーフィルムがセルローストリアセテートの場合、芳香族化合物はセルローストリアセテート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲、更には0.05〜15質量部の範囲、特に0.1〜10質量部の範囲で使用することが好ましい。二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。芳香族化合物の芳香族環は、芳香族炭化水素環または芳香族性ヘテロ環であることが好ましく、1、3、5−トリアジン環が特に好ましい。
【0081】
本発明の透明支持体のRe、Rthを所定の厚みで小さいばらつきで実現するために、アシル基の種類、置換度を規定したセルロースアシレートを使用することが好ましい。以下に、本発明に好ましく用いられるセルロースアシレートについて詳細に説明する。
【0082】
セルロースアシレートの全アシル置換度が低すぎると流延時の搬送テンションによってReが所望の値より大きくなり易く、面内ばらつきも発生しやすい問題がある。また、6位のアシル基の置換度は0.9以上が好ましく用いられる。0.9以下の置換度の場合、Re、Rthのばらつきが発生しやすい。
本発明の透明支持体として好ましく用いられるセルロースアセテートの原料綿としては、発明協会公開技法2001−1745等に記載の公知の原料を用いることができる。また、セルロースアシレートの合成も右田他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)等に記載の公知の方法で行なうことができる。
【0083】
本発明では、ソルベントキャスト法により作製したセルロースアシレートフィルムを透明支持体として用いるのが好ましい。前記フィルムは、セルロースアシレートドープを用いて製造することができる。用いられる有機溶媒は特に限定されないが、塩素系溶剤、アルコール類、ケトン類、エステル類を混合したものが好ましく用いられる。これらのエステル類、ケトン類は環状構造を有していてもよく、2種類以上の官能基を有するものでもよい。
【0084】
エステル類の例には、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル等が挙げられる。このうち酢酸メチルが特に好ましい。ケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。このうちアセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンが特に好ましい。
【0085】
Re、Rthのばらつきを低減する観点から、溶液の濃度は20重量%〜30重量%が好ましく、20〜26重量%であることが望ましい。
【0086】
ところで地球環境や作業環境の観点では、有機溶媒は塩素系溶剤を実質的に含まないものであることが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶媒中の塩素系溶剤の割合が10質量%未満であり、好ましくは5質量%未満、より好ましくは3質量%未満であることを意味する。また、製造したセルロースアシレートフィルムから、メチレンクロリドのような塩素系溶剤が全く検出されないことが好ましい。
【0087】
また、アルコールの例には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノールおよびシクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノールなどである。このうち特に好ましいのはメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールである。
【0088】
前記セルロースアシレート溶液の調製は、まず、室温下でタンク中の溶剤を撹拌しながら上記セルロースアシレートを添加し、セルロースアシレートを溶剤によって膨潤させる。膨潤時間は10分以上が好ましく、10分未満では不溶解物が残存するので好ましくない。また、セルロースアシレートを充分膨潤させるためには、溶剤の温度は0〜40℃が好ましい。0℃未満では膨潤速度が低下し不溶解物が残存する傾向にある、40℃を超えると膨潤が急激に起こるために中心部分が充分に膨潤しない傾向がある。膨潤工程の後に、前記セルロースアシレートを溶剤に溶解するには、冷却溶解法、高温溶解法のいずれか、あるいは両方を用いのが好ましい。冷却溶解法、高温溶解法に関する具体的な方法は、発明協会公開技法2001−1745等に記載の公知の方法を用いることができる。
【0089】
上記の方法で得られたセルロースアシレートドープは、所望により、更に溶解し易くするために、低い濃度で溶解し、しかる後に濃縮手段を用いて最適な濃度に濃縮してもよい。
【0090】
溶液は流延に先だって金網、紙やネルなどの適当な濾材を用いて、未溶解物やゴミ、不純物などの異物を濾過除去しておくのが好ましい。方法は特に限定されず、発明協会公開技報2001−1745等に記載の公知の方法を挙げることができる。
【0091】
前記セルロースアシレート溶液には、各調製工程において用途に応じた種々の添加剤を加えることができる。それらの添加剤は、可塑剤、紫外線防止剤や劣化防止剤(例、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン)、更には剥離剤、微粒子等である。
【0092】
次に、本発明に好ましく用いられる前記セルロースアシレート溶液を用いたフィルム(透明支持体)の製造方法について述べる。
透明支持体として使用可能なセルロースアシレートフィルムを製造する方法および設備については、従来、セルローストリアセテートフィルム製造に供する溶液流延製膜方法および溶液流延製膜装置を利用することができる。溶解タンク(釜)から調製されたドープ(セルロースアシレート溶液)をストックタンクで一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製する。ドープをドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延し、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離する。得られるウェブの両端をクリップで挟み、幅保持しながらテンターで搬送して乾燥し、続いて乾燥装置のロール群で搬送し、乾燥を終了して巻き取り機で所定の長さに巻き取る。テンターとロール群の乾燥装置との組み合わせは、その目的により変わる。ハロゲン化銀写真感光材料や電子ディスプレイ用機能性保護膜に用いる溶液流延製膜方法においては、溶液流延製膜装置の他に、下引層、帯電防止層、ハレーション防止層、保護層等のフィルムへの表面加工のために、塗布装置が付加されることが多い。
【0093】
膜厚のばらつきを低減してレターデーションのばらつきを小さくするために、セルロースアシレート溶液を、金属支持体としての平滑なバンド上もしくはドラム上に単層または2層以上の複数のセルロースアシレート液を共流延してもよい。例えば、複数のセルロースアシレート溶液を流延する場合、金属支持体の進行方向に間隔を置いて設けた複数の流延口からセルロースアシレートを含む溶液をそれぞれ流延させて積層させながらフィルムを作製してもよく、特開平11−198285号公報に記載の公知の方法が適応できる。また、2つの流延口からセルロースアシレート溶液を流延することによってフィルム化する方法でもよい。また高粘度セルロースアシレート溶液の流れを低粘度のセルロースアシレート溶液で包み込み、その高・低粘度のセルロースアシレート溶液を同時に押出すセルロースアシレートフィルム流延方法でもよい。この様な共流延を行うことにより、前述の様に表面の乾燥における平滑化が進行するため、面状の大幅な改良が期待できる。共流延の場合の膜厚は、各層の厚さは特に限定されないが、好ましくは外部層が内部層より薄いことが好ましく用いられる。その際の外部層の膜厚は、1〜30μmが好ましく、1〜20μmがより好ましい。ここで、外部層とは、2層の場合はバンド面(ドラム面)ではない面、3層以上の場合は完成したフィルムの両表面側の層を示す。内部層とは、2層の場合はバンド面(ドラム面)を示し、3層以上の場合は外部層より内側にある層を示す。
さらに、他の機能層を有する透明支持体を作製する場合は、前記セルロースアシレート溶液を、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)形成用の溶液と同時に流延することもできる。
【0094】
前記セルロースアシレートドープを、金属支持体上で乾燥する際の乾燥温度は、30〜250℃が好ましく、40〜180℃がより好ましい。
【0095】
作製したセルロースアシレートフィルム(乾燥後)の厚さは、20〜150μmが好ましく、20〜100μmがより好ましい。フィルムが所望の厚さになる様に、ドープ中に含まれる固形分濃度、ダイの口金のスリット間隙、ダイからの押し出し圧力、金属支持体速度等を調節すればよい。
【0096】
ここで、所望により、セルロースアシレートフィルムの表面処理を行うことによって、セルロースアシレートフィルムと各機能層(例えば、下塗層およびバック層)との接着の向上を達成することができる。用途によっては、セルロースアシレートフィルムの少なくとも一層に帯電防止層や、偏光膜と接着するための親水性バインダー層を設けるのが好ましい。
【0097】
<透明支持体の表面処理>
本発明に用いる透明支持体には、表面処理を実施することが好ましい。表面処理の例として、ケン化処理、プラズマ処理、火炎処理、および紫外線照射処理が挙げられる。ケン化処理には、酸ケン化処理およびアルカリケン化処理が含まれる。プラズマ処理にはコロナ放電処理およびグロー放電処理が含まれる。フィルムの平面性を保つために、これらの表面処理においては、ポリマーフィルムの温度をガラス転移温度(Tg)以下とすることが好ましい。偏光板の透明保護膜として使用する場合、偏光膜との接着性の観点から、酸ケン化処理またはアルカリケン化処理を実施することが特に好ましい。
【0098】
以下、アルカリケン化処理を行う例について、具体的に説明する。アルカリケン化処理は、ポリマーフィルムをアルカリ溶液に浸漬した後、酸性溶液で中和し、水洗して乾燥するサイクルで行われることが好ましい。アルカリ溶液の例としては、水酸化カリウム溶液、および水酸化ナトリウム溶液が挙げられる。アルカリ溶液中の水酸化イオンの規定濃度は、0.1N〜3.0Nの範囲にあることが好ましく、0.5N〜2.0Nの範囲にあることがさらに好ましい。アルカリ溶液の温度は、0〜90℃の範囲にあることが好ましく、40〜70℃の範囲にあることがさらに好ましい。
【0099】
ケン化した後の表面エネルギーは、55mN/mであることが好ましく、60mN/m〜75mN/mであることが更に好ましい。固体の表面エネルギーは、「ぬれの基礎と応用」(リアライズ社、1989.12.10発行)に記載の接触角法、湿潤熱法および吸着法により求めることができる。セルロースアセテートフィルムの場合は、接触角法を用いることが好ましい。
具体的には、表面エネルギーが既知である2種の溶液をセルロースアセテートフィルムに滴下し、液滴の表面とフィルムの表面との交点において、液滴に引いた接線とフィルム表面のなす角で、液滴を含む方の角を接触角と定義し、計算によりフィルムの表面エネルギーを算出できる。
【0100】
V.光学異方性層
<液晶性化合物からなる光学異方性層>
本発明の液晶表示装置は、液晶セルを挟持する2つの光学異方性層、第1光学異方性層および第2光学異方性層を含む。第1および第2光学異方性層は、それぞれ単層であっても複数層からなっていてもよい。第1および第2光学異方性層は、それぞれ第1および第2透明支持体上に形成された配向膜の上に形成されるのが好ましい。
【0101】
光学異方性層に用いる液晶性化合物はディスコティック化合物であることが好ましい。ディスコティック化合物の例としては、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.、1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどを挙げることができる。上記ディスコティック(円盤状)化合物は、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射線状に置換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコティック液晶とよばれるものが含まれる。ただし、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであれば上記記載に限定されるものではない。また、本明細書において、「円盤状化合物から形成した」とは、最終的にできた物が前記化合物である必要はなく、例えば、前記低分子ディスコティック液晶が熱、光等で反応する基を有しており、結果的に熱、光等で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失ったものも含まれる。上記ディスクティック化合物の好ましい例は特開平8−50206号公報に記載されている。
【0102】
前記光学異方性層は、ディスコティック構造単位を有する化合物からなる層であることが好ましい。そして、ディスコティック構造単位の面が、透明支持体面に対して傾き、かつディスコティック構造単位の面と透明支持体面とのなす角度が、光学異方性層の深さ方向に変化していることが好ましい。ディスコティック構造単位の面の角度(傾斜角)は、一般に、光学異方性層の厚さ方向で、光学異方性層の底面からの距離の増加と共に増加または減少している。上記傾斜角は、光学異方性層の底面からの距離の増加と共に増加することが好ましい。更に、傾斜角の変化としては、連続的増加、連続的減少、線形的増加、非線形的増加、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、および増加および減少を含む間欠的変化等を挙げることができる。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。傾斜角は、変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していることが好ましい。更に、傾斜角は全体として増加していることが好ましく、特に連続的に変化することが好ましい。
【0103】
上記光学異方性層は、一般にディスコティック化合物および他の化合物を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱し、その後配向状態(ディスコティックネマチック相)を維持して冷却することにより得られる。あるいは、上記光学異方性層は、ディスコティック化合物および他の化合物(更に、例えば重合性モノマー、光重合開始剤)を溶剤に溶解した溶液を配向膜上に塗布し、乾燥し、次いでディスコティックネマチック相形成温度まで加熱したのち重合させ(UV光の照射等により)、さらに冷却することにより得られる。本発明に用いるディスコティック液晶性化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度としては、70〜300℃の範囲にあることが好ましく、特に70〜170℃の範囲にあることが好ましい。
【0104】
また、支持体側のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック化合物あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側(空気側)のディスコティック単位の傾斜角は、一般にディスコティック化合物あるいはディスコティック化合物とともに使用する他の化合物を選択することにより調整することができる。ディスコティック化合物とともに使用する他の化合物の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマーおよびポリマーを挙げることができる。更に、傾斜角の変化の程度も、上記と同様の選択をすることにより調整することができる。
【0105】
ディスコティック化合物とともに使用する可塑剤、界面活性剤および重合性モノマーとしては、ディスコティック化合物と相溶性を有し、液晶性ディスコティック化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しない限り、どのような化合物も使用することができる。これらの中で、重合性モノマー(例、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基およびメタクリロイル基を有する化合物)が好ましい。上記化合物は、ディスコティック化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲で添加することが好ましく、5〜30質量%の範囲で添加することがより好ましい。
【0106】
ディスコティック化合物とともに使用するポリマーとしては、ディスコティック化合物と相溶性を有し、液晶性ディスコティック化合物に傾斜角の変化を与えられる限り、どのようなポリマーでも使用することができる。ポリマー例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロースおよびセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。上記ポリマーは、液晶性ディスコティック化合物の配向を阻害しないように、ディスコティック化合物に対して一般に0.1〜10質量%の範囲で添加する。この添加量は、0.1〜8質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
【0107】
上記光学異方性層のヘイズは、一般に5.0%以下である。従って、上記光学異方性層も、透明支持体のヘイズが低いことから、一般に5.0%以下を有する。上記ヘイズは、ASTN−D1003−52に従って測定される。光学異方性層のヘイズが高いと、黒表示部において散乱によると思われる光洩れが起こり、結果としてコントラストが低下する。この傾向は、入射光が法線方向および画像の上方向に傾いた場合に顕著である。したがって、これを防ぐためには、上記ヘイズは5%以下が好ましく、さらに3%以下が好ましく、特に1%以下であることが好ましい。一般にヘイズは、表面が粗であること(細かな凹凸、キズ)あるいは内部の不均一性(屈折率の異なる微少部分の存在)に起因するものであり、それを低くするためには、光学異方性層の表面を平滑にし、内部の屈折率の不均一性を小さくすることが必要となる。本発明の光学異方性層は、平滑な表面および均一な内部を有する光学異方性層が形成されているので、低いヘイズを有する。更にヘイズを低下させるために、例えば、光学異方性層の上に保護層、または粘着層を形成すること、あるいは光学異方性層の形成条件を適当に選択することが好ましい。光学異方性層の平滑な表面は、上記のようにして容易に得ることができる。
【0108】
<液晶性化合物の配向状態の固定>
配向させた液晶性化合物を、配向状態を維持して固定することが好ましい。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm〜50J/cmの範囲にあることが好ましく、20〜5000mJ/cmの範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cmの範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
【0109】
<配向膜>
前記第1および第2光学異方性層は、それぞれ第1および第2透明支持体上に設けられた配向膜上に形成するのが好ましい。前記配向膜は、その上に塗布等で措かれるディスコティック液晶性化合物等の液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有する。本発明において、配向膜は、ラビング処理等の配向処理が施されたポリマー層であり、そのポリマーはビニル、オキシラニル、アジリジニルまたはアリールを有する基を持っている。ポリマーはポリビニルアルコールが好ましい。
【0110】
前記配向膜の一例として、ポリビニルアルコールからなる配向膜について詳細に説明する。
配向膜となるポリビニルアルコールは、少なくともその一個のヒドロキシル基が、ビニル部分、オキシラニル部分またはアジリジニル部分を有する基で置換されているのが好ましい。上記部分は、一般に、ポリビニルアルコールのポリマー鎖(炭素原子)と、エーテル結合(−O−)、ウレタン結合(−OCONH−)、アセタール結合((−O−)CH−)またはエステル結合(−OCO−)[即ち、結合基]を介して結合している。ウレタン結合、アセタール結合またはエステル結合が好ましい。ビニル、オキシラニル、アジリジニルまたはアリールは、上記結合を介して間接的にポリビニルアルコールに結合していることが好ましく、即ち、下記のように上記部分を有する基が、結合基と共にポリビニルアルコールに結合していることが好ましい。
【0111】
配向膜として好ましく用いられるポリビニルアルコールは、下記の一般式(I)、(II)または(III)で表される(但し、(II)はその基のみ表わされている)。
【0112】
【化1】

Figure 2004212863
【0113】
式中、L11は、エーテル結合、ウレタン結合、アセタール結合またはエステル結合を表わし;R11は、アルキレン基またはアルキレンオキシ基を表わし;L12は、R11とQ11とをつなぐ連結基を表わし;Q11は、ビニル、オキシラニルまたはアジリジニルを表わし;x1+y1+z1=100の条件にて、x1は10〜99.9モル%、y1は0.01〜80モル%、およびz1は0〜70モル%であり;そしてkおよびhは、それぞれ0または1である。
【0114】
一般式(I)において、R11は、一般に炭素原子数1〜24のアルキレン基、少なくとも一個の隣接しないCH基が−O−、−CO−、−NH−、−NR−(Rは炭素原子数1〜4のアルキルまたは炭素原子数6〜15のアリールを表わす)、−S−、−SO−または炭素原子数6〜15のアリーレンで置き換わった炭素原子数3〜24のアルキレン基、またはアルキル、アリール、アルコキシ、アリーロキシ、アルキルチオ、アリールチオ、ハロゲン、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、ヒドロキシル、メルカプト、アミノ、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルキルスルホニルオキシ、アリールスルホニルオキシ、アルキルカルボニルチオ、アリールカルボニルチオ、アルキルスルホニルチオ、アリールスルホニルチオ、アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、アルキルスルホニルアミノ、アリールスルホニルアミノ、カルボキシあるいはスルホで置換された上記アルキレン基いずれかを表わす。
【0115】
11は、−R−、−R−(O−R−OR−、−R−CO−R−、−R−NH−R−、−R−NR−R−、−R−S−R−、−R−SO−R−または−R−A−R−(但し、R、R、R、RおよびRは、それぞれ炭素原子数1〜24のアルキレンを表わし、Rは、炭素原子数1〜12のアルキルまたは炭素原子数6〜15のアリールを表わし、Aは炭素原子数6〜24のアリーレンを表わし、そしてtは、0〜4の整数を表わす)を表わすことが好ましい。さらに、R11は、−R−または−R−(O−CHCH−(但し、RおよびRは、それぞれ炭素原子数1〜12のアルキレンそしてtは0〜2の整数である。)を表わすことが好ましく、特にR11は、炭素原子数1〜12のアルキレンが好ましい。
【0116】
上記アルキレン基は置換基を有していても良い。その例としては、炭素原子数1〜24のアルキル、炭素原子数6〜24のアリール、炭素原子数1〜24のアルコキシ、炭素原子数6〜24のアリールオキシ、炭素原子数1〜24のアルキルチオ、炭素原子数6〜24のアリールチオ、ハロゲン(F、Cl、Br)、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニル、炭素原子数7〜24のアリールカルボニル、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニル、炭素原子数6〜24のアリールスルホニル、ヒドロキシル、メルカプト、アミノ、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルオキシ、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルオキシ、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルオキシ、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルオキシ、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルチオ、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルチオ、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルチオ、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルチオ、炭素原子数2〜24のアルキルカルボニルアミノ、炭素原子数7〜24のアリールカルボニルアミノ、炭素原子数1〜24のアルキルスルホニルアミノ、炭素原子数6〜24のアリールスルホニルアミノ、カルボキシあるいはスルホを挙げることができる。
【0117】
上記アルキレン基の好ましい置換基としては、炭素原子数1〜24のアルキル(特に炭素原子数1〜12)、炭素原子数6〜24のアリール(特に炭素原子数6〜14)、炭素原子数2〜24のアルコキシアルキル(特に炭素原子数2〜12)を挙げることができる。アルキルの例としては、メチル、エチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、i−プロピル、i−ブチル、sec−ブチル、t−アミルおよび2−エチルヘキシルを挙げることができる。1〜4個のアルコキシで置換されたアルキルの例としては、2−メトキシエチル、2−(2−メトキシエトキシ)エチル、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル、2−n−ブトキシエチル、2−エトキシエチル、2−(2−エトキシエトキシ)エチル、3−メトキシプロピル、3−エトキシプロピル、3−n−プロピルオキシプロピルおよび2−メチルブチルオキシメチルを挙げることができる。アリールの例としては、フェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2−アニシル、3−アニシル、4−アニシル、2−ビフェニル、3−ビフェニル、4−ビフェニル、2−クロロフェニル、3−クロロフェニル、4−クロロフェニル、1−ナフチルおよび2−ナフチルを挙げることができる。また、複素環基の例としては、ピリジル、ピリミジル、チアゾリルおよびオキサゾリルを挙げることができる。
【0118】
12は、−O−、−S−、−CO−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CO−O−CO−、−NRCO−、−CONR−、−NR−、−NRCONR−、−NRCO−O−または−OCONR−(但し、Rは水素原子または低級アルキル基表わす)を表わすことが好ましい。−(L12−Q12は、ビニル、ビニルオキシ、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ビニルフェノキシ、ビニルベンゾイルオキシ、スチリル、1,2−エポキシエチル、1,2−エポキシプロピル、2,3−エポキシプロピル、1,2−イミノエチル、1,2−イミノプロピルまたは2,3−イミノプロピルであることが好ましい。更に、ビニル、ビニルオキシ、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ビニルベンゾイルオキシ、1,2−エポキシエチル、1,2−エポキシプロピル、2,3−エポキシプロピル、1,2−イミノエチル、1,2−イミノプロピルまたは2,3−イミノプロピルが好ましい。特に、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシが好ましい。
【0119】
x1+y1+z1=100の条件にて、x1は50〜99.9モル%が好ましく、y1は0.01〜50モル%が好ましく(さらに0.01〜20モル%が好ましく、特に0.01〜10モル%、最も好ましくは0.01〜5モル%)およびz1は0.01〜50モル%が好ましい。
【0120】
上記一般式(I)においてL11がアセタール結合である場合、一般式(I)のポリビニルアルコールは、下記の一般式(Ia)によって表わすことができる。
【0121】
【化2】
Figure 2004212863
【0122】
式中、L11、R11、L12、Q11、x1、y1、z1、kおよびhは、一般式(I)と同義である。
【0123】
配向膜用のポリビニルアルコールとしては、下記一般式(III)で表されるものも好ましい。
【0124】
【化3】
Figure 2004212863
【0125】
式中、L31は、エーテル結合、ウレタン結合、アセタール結合またはエステル結合を表わし;A31は、アリーレン基、またはハロゲン、アルキル、アルコキシまたは置換アルコキシで置換されたアリーレン基を表わし(置換されたアルコキシの置換基としてはアルコキシ、アリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、アクリロイル、メタアクリロイル、クロトノイル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ビニルフェノキシ、ビニルベンゾイルオキシ、スチリル、1,2−エポキシエチル、1,2−エポキシプロピル、2,3−エポキシプロピル、1,2−イミノエチル、1,2−イミノプロピルまたは2,3−イミノプロピルを挙げることができる);R31は、R11と同一の基を表わし;L32は、L12と同一の基を表わし;Q31は、Q11と同一の基を表わし;x2+y2+z2=100の条件にて、x2は10〜99.9モル%、y2は0.01〜80モル%、およびz2は0〜70モル%であり;そしてf、k1およびh1は、それぞれ0または1である。
特にA31は、炭素原子数6〜24のアリーレン基、またはハロゲン、炭素原子数1〜4のアルキルあるいは炭素原子数1〜4のアルコキシで置換された炭素原子数6〜24のアリーレン基であることが好ましい。
【0126】
31の基において、アリーレン基の炭素原子数は、一般に6〜24個であり、6〜12個が好ましい。アリーレン基の例としては、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、1,2−フェニレンおよび1,5−ナフチレンを挙げることができ、特に1,4−フェニレンが好ましい。アリーレン基の置換基としては、ハロゲン原子(F、Cl、BrまたはI)、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、そして炭素原子数1〜4のアルコキシ、炭素原子数6〜15のアリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル(1,2−エポキシエチル、1,2−エポキシプロピル、2,3−エポキシプロピル)、アジリジニル(1,2−イミノエチル、1,2−イミノプロピルまたは2,3−イミノプロピル)、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ビニルフェノキシ、ビニルベンゾイルオキシまたはスチリルで置換された炭素原子数1〜4のアルコキシ基を挙げることができる。好ましくは、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルコキシ基であり、特にF、Clまたはメチルが好ましい。x2+y2+z2=100の条件にて、x2は50〜99.9モル%が好ましく、y2は0.01〜50モル%が好ましく(特に0.01〜20モル%が好ましく、特に0.01〜10モル%、最も好ましくは0.01〜5モル%)およびz2は0.01〜50モル%が好ましい。
【0127】
上記一般式(III)においてL31がアセタール結合である場合、一般式(III)のポリビニルアルコールは、下記の一般式(IIIa)によって表わすことができる。
【0128】
【化4】
Figure 2004212863
【0129】
式中、A31、R31、L32、Q31、x2、y2、z2、f、k1およびh1は、一般式(III)と同義である。
【0130】
更に、配向膜用のポリビニルアルコールとしては、その少なくとも一個のヒドロキシル基が下記の一般式(II)の基で置換されたものであるものも好ましい。
【0131】
【化5】
Figure 2004212863
【0132】
式中、R21は、アルキル基、またはアルキル、アルコキシ、アリル、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルキル基を表わし;W21は、アルキル基、アルキル、アルコキシ、アリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルキル基、アルコキシ基、またはアルキル、アルコキシ、アリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルコキシ基を表わし;qは0または1であり;そしてnは0〜4の整数である(好ましくは0または1で、特に0である)。
【0133】
21が、アルキル基、またはアルキル、アルコキシ、アリールあるいはハロゲンで置換されたアルキル基を表わし;そしてW21は、アルキル基、アルキル、アルコキシ、アリールあるいはハロゲンで置換されたアルキル基、アルコキシ基、またはアルキル、アルコキシ、アリルあるいはハロゲンで置換されたアルコキシ基を表わすことが好ましい。
【0134】
また、R21が、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルキル基を表わし;そしてW21は、アルキル基、アルキル、アルコキシ、アリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルキル基、アルコキシ基、またはアルキル、アルコキシ、アリール、ハロゲン、ビニル、ビニルオキシ、オキシラニル、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシあるいはクロトノイルオキシで置換されたアルコキシ基を表わすことが好ましい。
【0135】
上記アルキル基またはアルコキシ基の炭素原子数は、1〜24個が好ましく、特に1〜12個が好ましい。上記アルキル基の例としては、無置換のアルキル基(例、メチル、エチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、i−プロピル、i−ブチル、sec−ブチル、t−アミルおよび2−エチルヘキシル);1〜4のアルコキシで置換されたアルキル基(例えば、2−メトキシエチル、2−(2−メトキシエトキシ)エチル、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル、2−n−ブトキシエチル、2−エトキシエチル、2−(2−エトキシエトキシ)エチル、3−メトキシプロピル、3−エトキシプロピル、3−n−プロピルオキシプロピル、3−ベンジルオキシプロピルおよび2−メチルブチルオキシメチル);アラルキル基(例えば、2−フェニルエチルおよび2−(4−n−ブチルオキシフェニル)エチル);ビニルアルキル基(例えば、ビニルメチル、2−ビニルエチル、5−ビニルペンチル、6−ビニルヘキシル、7−ビニルヘプチルおよび8−ビニルオクチル);ビニルオキシアルキル基(例えば、2−ビニルオキシエチル、5−ビニルオキシペンチル、6−ビニルオキシヘキシル、7−ビニルオキシヘプチルおよび8−ビニルオキシオクチル);オキシラニルアルキル基(例えば、3,4−エポキシブチル、4,5−エポキシペンチル、5,6−エポキシヘキシル、6,7−エポキシヘプチル、7,8−エポキシオクチルおよび6,7−エポキシオクチル);アクリロイルオキシアルキル基(例えば、2−アクリロイルオキシエチル、3−アクリロイルオキシプロピル、4−アクリロイルオキシブチル、5−アクリロイルオキシペンチル,6−アクリロイルオキシヘキシル、7−アクリロイルオキシヘプチルおよび8−アクリロイルオキシオクチル);メタクリロイルオキシアルキル基(例えば、2−メタクリロイルオキシエチル、3−メタクリロイルオキシプロピル、4−メタクリロイルオキシブチル、5−メタクリロイルオキシペンチル,6−メタクリロイルオキシヘキシル、7−メタクリロイルオキシヘプチルおよび8−メタクリロイルオキシオクチル);クロトノイルオキシアルキル基(例えば、2−クロトノイルオキシエチル、3−クロトノイルオキシプロピル、4−クロトノイルオキシブチル、5−クロトノイルオキシペンチル,6−クロトノイルオキシヘキシル、7−クロトノイルオキシヘプチルおよび8−クロトノイルオキシオクチル)を挙げることができる。
【0136】
OR21のベンゼン環との置換位置は3または4位が好ましい。上記一般式(II)の基をもつポリビニルアルコールは、上記一般式(II)の基をもつ繰り返す単位を、全繰り返し単位の0.1〜10モル%の範囲(特に0.1〜5モル%の範囲)で有することが好ましい。
【0137】
前記一般式(II)の基は、下記の一般式(IIa)の基を有するカルボン酸誘導体をポリビニルアルコールと反応させることにより、ポリビニルアルコールに導入することができる。
【0138】
【化6】
Figure 2004212863
【0139】
一般式(IIa)において、R21、W21、nおよびqは、前記一般式(II)のものと同義であり、そしてXは、カルボン酸部位活性化体を形成するに必要な(X−CO−を活性化させることができる)基を表わす。Xで表される基については、例えば泉屋信夫他著”ペプチド合成(第5章、丸善1975年刊)”に記載されている。例えば、活性エステルを形成する場合には、Xの例として、4−ニトロフェノキシ、N−オキシコハク酸イミドを挙げることができる。酸無水物を形成する場合には、対称型酸無水物および混合酸無水物を挙げることができ、混合酸無水物の場合のXとしては、例えば、メタンスルホニルオキシ、トリフルオロアセチルオキシ、エチルオキシカルボニルオキシを挙げることができる。酸ハロゲン化物の場合のXとしては、例えば、塩素原子、臭素原子を挙げることができる。これらの、Xで表される原子群を有する化合物は必ずしも単離される必要はなく、反応系中で生成されたものをそのまま使用してもよい。上記カルボン酸誘導体としては、混合酸無水物および酸ハロゲン化物が好ましく、メタンスルホニルオキシ型の混合酸無水物および酸塩化物が特に好ましい。
【0140】
前記一般式(I)、(II)および(III)、さらには(Ia)、(IIa)および(IIIa)で示したポリビニルアルコールの具体的な化合物としては、特開平9−152509号公報の段落0060〜0066および0072〜0095に記載の例示化合物が含まれる。また、その合成法については、上記公報の段落0070および段落0096〜0120に記載されている。
【0141】
本発明において、前記配向膜は、上記した特定のポリビニルアルコール単独からなるものでも、あるいは従来から知られている配向膜用ポリマーとの混合物からなるものでもよい。混合物の場合、一般に公知のポリマーを全ポリマーの90質量%以下で使用することができるが、特に70質量%以下で使用されることが好ましい。
【0142】
上記特定のポリビニルアルコール以外で、本発明において配向膜として使用可能な重合性基を有するポリマーの例として、ビニル、オキシラニルまたはアジリジニルを有するポリイミド、およびビニル、オキシラニルまたはアジリジニルを有するゼラチンを挙げることができる。これらのポリマーは、上記特定のポリビニルアルコールの合成と同様にして、ヒドロキシル基あるいはアミノ基が導入されたポリマーを用いて合成することができる。例えば、ポリイミドへの重合性基の導入は、ポリアミック酸のカルボキシル基に多価アルコールを反応させて、ポリアミック酸にヒドロキシル基を導入し、上記特定のポリビニルアルコールの合成で用いた重合性基を有する化合物(例えば、一般式(IIa)の化合物あるいはそのイソシアネート化合物)を上記ポリアミック酸のヒドロキシル基に反応させ、次いでこの重合性基を有するポリアミック酸を重合させることにより行なうことができる。ゼラチンへの重合性基の導入は、ゼラチンのリシン残基のε−アミノ基と上記特定のポリビニルアルコールの合成で用いた重合性基を有する化合物と反応させることにより行なうことができる。
【0143】
本発明の配向膜に使用することができる公知の他ポリマーの例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、スチレン/ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネートを挙げることができる。
【0144】
本発明において、前記配向膜は、配向膜形成材料である上記特定のポリビニルアルコールを含む塗布液を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥してポリマー層を形成し、そしてそのポリマー層をラビング処理等の配向処理を施すことにより形成することができる。塗布方法としては、スピンコーティング法、ディップコーティング法、エクストルージョンコーティング法およびバーコーティング法を挙げることができる。特にE型塗布法が好ましい。また、膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は20℃ないし110℃で行なうことができ、特に60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行なうことができる。好ましくは5分間〜30分間である。
【0145】
配向膜は、上記のようにポリマー層を、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を利用して、ラビング処理する等の配向処理を施すことにより得ることができる。配向膜は、その上に設けられる液晶性ディスコティック化合物等の液晶性化合物の配向方向を規定するように機能する。前記ラビング処理は、一般にポリマー層の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはベルベット、ポリアミドやポリエステル等の繊維などを用いて一定方向に擦ることにより行なわれる。好ましくはベルベット等のラビング布が巻き付けられたラビングロールを用いてポリマー層表面を擦ることにより行なわれる。ラビングはバッチ法でも連続法で行なってもよい。
【0146】
本発明の液晶表示装置は、第1透明保護膜、第1偏光膜、第1透明支持体および第1光学異方性層、および/または、第2透明保護膜、第2偏光膜、第2透明支持体および第2光学異方性層を一体化した後、液晶セルと組み合わせて、作製することができる。
例えば、偏光膜を上述の連続的に行われる斜め延伸方法で作製した場合、長尺状の偏光膜が得られる。この長尺状の偏光膜をロール状に巻きつけてロール状偏光膜とし、一方、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる光学異方性層を形成し、ロール状に巻きつけた光学異方性層付きロール状透明支持体とし、これらを貼り合わせて連続的に一体化することによって、ロール状の積層体が得られる。このロール状の積層体を所望の大きさに裁断(打ち抜き)することにより、偏光膜、透明支持体および光学異方性層が一体化した部材が得られる。また、前記長尺状の偏光膜に、長尺状の透明保護膜を貼り合せると同時にまたは貼り合せた後に、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる1層以上の光学異方性層を形成した光学異方性層付き透明支持体を貼り合わせて積層体を得、これを所望の大きさに裁断(打ち抜き)することにより、透明保護膜、偏光膜、透明支持体および光学異方性層が一体化した部材が得られる。作製した一対の前記部材を、液晶セルを挟持して配置させることにより、本発明の液晶表示装置が作製できる。なお、本発明において、光学異方性層についてのレターデーション(Re)値は、前記(1)式(請求項4中の(1)式)で定義することができる。
【0147】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
【0148】
[実施例1]
(透明支持体および透明保護膜用セルロースアセテートフィルムの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
セルロースアセテート溶液組成
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
【0149】
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド 92質量部およびメタノール 8質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。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25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、3.5質量部であった。
【0150】
レターデーション上昇剤
【化7】
Figure 2004212863
【0151】
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムを140℃の乾燥風で10分乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:60μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルム(透明支持体、透明保護膜)について、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、波長546nmにおけるReレターデーション値およびRthレターデーション値を測定した。Reは2nm(ばらつき±1nm)、Rthは78nm(ばらつき±3nm)であった。さらに、400nm〜700nmの各波長のReは2±1nm、400nm〜700nmの各波長のRthは78±2nmの範囲であった。
作製したセルロースアセテートフィルムを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗し、その後乾燥させた。このセルロースアセテートフィルムの表面エネルギーを接触法により求めたところ、63mN/mであった。こうして、透明支持体用および透明保護膜用セルロースアセテートフィルムを作製した。
【0152】
(配向膜層の作製)
このセルロースアセテートフィルム上に、下記の組成の塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28ml/m塗布した。25℃で60秒、60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。乾燥後の配向膜厚みは1.1μmであった。また、配向膜の表面粗さ(Ra)を原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope、SPI3800N、セイコーインスツルメンツ(株)製)にて測定したところ、1.147nmであった。次に、形成した膜に、セルロースアセテートフィルムの遅相軸(波長632.8nmで測定)に対して45°方向にラビング処理を実施した。
【0153】
配向膜塗布液組成
下記の変性ポリビニルアルコール 20質量部
水 361質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
【0154】
変性ポリビニルアルコール
【化8】
Figure 2004212863
【0155】
(光学異方性層の形成)
配向膜上に、液晶性ディスコティック化合物1,2,1’,2’,1’’,2’’−トリス[4、5−ジ(ビニルカルボニルオキシブトキシベンゾイルオキシ)フェニレン(特開平8−50206号公報、段落0044に記載の例示化合物TE−8の(8)、m=4)41.01g、エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート(V#360、大阪有機化学(株)製)4.06g、セルロースアセテートブチレート(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製)0.90g、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)0.23g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)1.35g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.45gを、102gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、その後、130℃の恒温槽中で2分間加熱し、円盤状化合物を配向させた。次に、60℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し円盤状化合物を重合させた。その後、室温まで放冷して、光学異方性層を形成した(膜厚1.95μm)。
【0156】
作製した光学異方性層について、波長632.8nmで測定したRe(レターデーション値)は46nmであった。また、円盤面と第1透明支持体面との間の角度(傾斜角)は第一透明支持体側から空気界面に向かって増加(ハイブリッド配向)し、平均で38゜であった。
また、光学異方性層の配向欠陥の数を100倍のルーペを用いて観測したところ、70μm以上の欠陥が1.3個/m以下であった。
なお、光学異方性層についてのレターデーション(Re)値は前記(1)式(請求項4中の(1)式)で定義することができる。
【0157】
(偏光膜の作製)
平均重合度が2,400、膜厚100μmのPVAフィルムを15〜17℃のイオン交換水にて60秒洗浄し、ステンレス製のブレードにて表面水分を掻き取ったのち、該PVAフィルムを濃度が一定になるように濃度補正しつつヨウ素0.77g/l、ヨウ化カリウム60.0g/lの水溶液に40℃にて55秒浸漬し、さらに濃度が一定になるように濃度補正しつつ硼酸42.5g/l、ヨウ化カリウム30g/l、塩化亜鉛1.8g/lの水溶液に40℃にて90秒浸漬後、フィルムの両面をステンレス製ブレードにて余剰水分を掻き取り、フィルム中の含有水分率の分布を2%以下にした状態(この時のPVAフィルムの平均含有水分率は32%であった)で、図4の形態のテンター延伸機に導入した。搬送速度を4m/分として、100m送出し、60℃95%雰囲気下で5倍まで延伸した後、テンターを延伸方向に対し図4の如く屈曲させ、以降幅を一定に保ち、収縮させながら70℃雰囲気で乾燥させた後テンターから離脱した。乾燥後のPVAフィルムの含有水分率は1.5%であった。左右のテンタークリップの搬送速度差は、0.05%未満であり、導入されるフィルムの中心線と次工程に送られるフィルムの中心線のなす角は、46゜であった。ここで|L1−L2|は0.7m、Wは0.7mであり、|L1−L2|=Wの関係にあった。テンター出口における実質延伸方向Ax−Cxは、次工程へ送られるフィルムの中心線22に対し45゜傾斜していた。テンター出口におけるシワ、フィルム変形は観察されなかった。なお、延伸、乾燥後のフィルムの厚さは19μmであった。
【0158】
(透明保護膜の貼り合わせ)
上記の斜め延伸した偏光膜を幅方向から3cm、カッターにて耳きりをした後、その両面をPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、ケン化処理した上記光学異方性層を有する透明支持体およびケン化処理した上記で作製した透明保護膜用セルロースアセテートフィルムを貼り合わせ、さらに70℃で10分間加熱して有効幅650mmの両面にセルロースアセテートフィルムを供えた偏光板を得た。
上記偏光板の光学異方性層を除いた偏光板性能は、可視光透過率が43.2で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2が0.9997(ただし、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間および80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて0.05%以下であった。
【0159】
得られた偏光膜の吸収軸方向は、長手方向に対し45゜傾斜していた。この偏光板の550nmにおける透過率は42.3%、偏光度は99.97%であった。さらに図10の如く310×233mmサイズに裁断したところ、91.5%の面積効率で辺に対し45゜吸収軸が傾斜した偏光板を得ることができた。また、目視にて色抜けスジは見られなかった。
【0160】
(液晶セルとの積層配置)
市販の液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)から偏光板を剥してTN型液晶セルを取り出して、上記で作製した偏光板を、図1および図2に示す配置で液晶セルと積層した。具体的には、第1透明保護膜の遅相軸(フィルムの長手方向)と第1偏光膜吸収軸のなす角度を+45°、同じく第1透明支持体の遅相軸(フィルムの長手方向)と第1偏光膜吸収軸のなす角度を+45°、第1偏光膜吸収軸とディスコティック液晶性化合物からなる第1光学異方性層の配向制御方向(ラビング角度)のなす角度を0°あるいは180°とした。また液晶セルの上側ラビング軸6と第1透明保護膜の遅相軸4のなす角度 は+45°あるいは−45°とした。同様に第2透明保護膜の遅相軸(フィルムの長手方向)と第2偏光膜吸収軸のなす角度を+45°、同じく第2透明支持体の遅相軸(フィルムの長手方向)と第2偏光膜吸収軸のなす角度を+45°、第2偏光膜吸収軸とディスコティック液晶性化合物からなる第2光学異方性層の配向制御方向(ラビング角度)のなす角度を0°あるいは180°とした。また液晶セルの下側ラビング軸と第2透明保護膜の遅相軸のなす角度を+45°あるいは−45°とした。
なお、液晶セルラビング軸と透明支持体の遅相軸(フィルムの長手方向)のなす角度は、液晶セルツイスト角度や液晶セル駆動電圧によって、最大コントラストを達成する最適角度が変化するためこの角度に限定されることはない。さらに第1偏光膜吸収軸と第2偏光膜吸収軸のなす角度は90°とした。このようにして作製した液晶セルを、前述の液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)に戻して、第2透明保護層をバックライト側にして液晶表示装置5を作製した。以上の角度は、液晶セルやディスコティック液晶性化合物からなる光学異方性層の形成プロセスの変動を考慮すると、プラスマイナス5°前後のずれは許容される。
【0161】
(視野角測定)
作製した液晶表示装置の輝度およびコントラスト比は分光放射輝度計(トプコン社製のBM−5)で測定した。コントラスト比は白表示輝度と黒表示輝度の比から算出した。また視野角は抑角5°毎、方位角は10°毎に暗室下で測定した。結果をグラフに表す時は同じコントラストの値の角度を実線で結んだ等コントラスト曲線図を用いた。
【0162】
(第1透明支持体の遅相軸と第1偏光膜の吸収軸がなす角度45°からのずれ(軸ずれ)の視野角に与える影響についての評価)
第1透明支持体の遅相軸の方向を変えた以外は、液晶表示装置5と同様にして、表1に示す液晶表示装置1〜4および6〜9を作製した。液晶表示装置1〜9について、正面コントラスト比と左右方向視野角でコントラスト比10対1以上の範囲の測定結果を表1にあわせて示す。表1の結果より軸ずれ角度±5°であれば同じ特性であり、本発明が有効であることがわかる。また、±5°前後のずれは許容されることもわかる。なお、第2透明支持体の遅相軸と第2偏光膜の軸ずれの場合も同様な結果であった。
【0163】
【表1】
Figure 2004212863
【0164】
[実施例2]
<第1および第2透明支持体のRe値の影響の測定結果>
表2に示す様に、第1および第2透明支持体のRe値の値を変えた以外は、液晶表示装置5と同様にして、液晶表示装置10〜14を作製した。なお、Re値の調整はフィルムの厚さと延伸強さ、添加剤等で制御を行い、Rthは78nmで一定になるようにした。液晶表示装置5、10〜14について、液晶表示装置正面コントラスト比と左右方向視野角でコントラスト比10対1以上の範囲の測定結果を表2にあわせて示す。
表2に示す結果より、透明支持体のRe値が大きくなるにつれて視野角は悪化し、特に左右方向でコントラスト比10対1以上の範囲が狭くなることがわかる。また、左方向と右方向のコントラスト10対1以上の範囲の対称性も悪化する。透明支持体のRe値が5nmよりも大きくなるとその範囲の差に10°以上の開きが生じ、目視観察においても視野角の非対称性や劣化が確認された。
【0165】
【表2】
Figure 2004212863
【0166】
[実施例3]
<透明支持体のRth値の影響の測定結果>
表3に示す様に、第2透明支持体のRthの値は78nmとし、第1透明支持体のRth値の値を変えた以外は、液晶表示装置5と同様にして、液晶表示装置15〜18を作製した。なお、Rth値の調整はフィルムの厚さと延伸強さ、添加剤等で制御を行い、Reは2nmで一定になるようにした。表3に保護フィルムRth値の値を変えたそれぞれの液晶表示装置について、正面コントラスト比と左右方向視野角でコントラスト比10対1以上となる視野角の測定結果を示す。同表の結果よりRth値の大きさは76nm±5nmであれば同じ特性であった。また、Rthを大きく変えた場合は、コントラスト10:1以上の範囲が左右方向で50°以上得るためには、Rthを50〜200nmの間に設定すればよい。なお、このときのRe値は2nmのフィルムを用いた。
【0167】
【表3】
Figure 2004212863
【0168】
[実施例4]
(第1透明支持体および第2透明支持体のRe値ずれの影響の測定結果)
表4に示す様に、光学異方性層の塗布量を変えて光学異方性層の厚みを1.43μm(Re値は46nm、円盤面と第1透明支持体面との間の角度(傾斜角)は平均で39゜)にし、第1透明支持体および第2透明支持体のRe値を表4のように変化させた以外は液晶表示装置5と同じ作製にした液晶表示装置を作製した。なお、このときの第1透明支持体および第2透明支持体のRthは78nmであった。得られた液晶表示装置の正面コントラスト比の測定結果を表4にあわせて示す。表4の結果より第1透明支持体と第2透明支持体のRe値に差が生じると正面コントラストは低下する。1000対1以上の高コントラストを得るには、第1透明支持体と第2透明支持体のRe値の差は±3nm以内が必要である。またRe値の絶対値が大きくなると視野角特性の非対称性が顕著になるため、Reの絶対値は5nm以下にすることが望ましい。
【0169】
【表4】
Figure 2004212863
【0170】
[実施例5]
実施例1の第1透明保護膜および第2透明保護膜を市販のセルローストリアセテートフフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)にけん化処理したものに替えた以外は、液晶表示装置1〜9と同様に液晶表示装置を作製し、実施例1と同様な評価を行なった。得られた結果は実施例1とほぼ同じ結果となった。
また、実施例1と同様に、上記に用いた偏光板の光学異方性層を除いた偏光板性能を評価した。結果は、可視光透過率が43.6で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2が0.9996(ただし、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間および80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて0.05%以下であった。
【0171】
[比較例1]
第1透明保護膜及び第1透明支持体の遅相軸と第1偏光膜吸収軸のなす角度は概略平行にし、かつ第2透明保護膜及び第2透明支持体の遅相軸と第2偏光膜吸収軸のなす角度は概略平行にし、他の構成は実施例1と同じにした。液晶表示装置のコントラスト比10対1以上の視野角は左右方向ともに70°以上、正面コントラスト比1200が得られたが、偏光板をロールから切り出す場合にこの構成では得率が低下することがわかった。
【0172】
【発明の効果】
本発明によれば、視野角が拡大され、しかも安価に製造できる偏光板を用いることにより、製造コストを格段に軽減できる液晶表示装置を提供することであり、特に、打ち抜き工程における得率の向上が可能な偏光板を用いた、視野角の拡大された液晶表示装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の例を示す概略図である。
【図2】本発明の偏光板の例を示す概略図である。
【図3】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図4】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図5】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図6】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図7】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図8】ポリマーフィルムを斜め延伸する本発明の方法の一例を示す概略平面図である。
【図9】従来の偏光板を打ち抜く様子を示す概略平面図である。
【図10】本発明の偏光板を打ち抜く様子を示す概略平面図である。
【符号の説明】
1A 第1偏光板(第1透明保護膜、第1偏光膜、第1支持体の順からなる)
2A 第1偏光板の吸収軸
3A 第1光学異方性層
4A 第1光学異方性層の配向制御方向
5A 液晶セル観察側基板
6A 観察側基板液晶配向用ラビング方向
7A 液晶分子
8A 液晶セルバックライト側基板
9A バックライト側基板液晶配向用ラビング方向
10A 第2光学異方性層
11A 第2光学異方性層の配向制御方向
12A 透明保護膜
13A 透明保護膜遅相軸
14A 偏光板偏光膜
15A 偏光膜吸収軸
16A 遅相軸と吸収軸の交差角
17A 透明支持体
18A 透明支持体遅相軸
19A 第2偏光板(第2支持体、第2偏光膜、第2透明保護膜の順からなる)
20A 第2偏光板の吸収軸
(イ) フィルム導入方向
(ロ) 次工程へのフィルム搬送方向
(a) フィルムを導入する工程
(b) フィルムを延伸する工程
(c) 延伸フィルムを次工程へ送る工程
A1 フィルムの保持手段への噛み込み位置とフィルム延伸の起点位置(実質保持開始点:右)
B1 フィルムの保持手段への噛み込み位置(左)
C1 フィルム延伸の起点位置(実質保持開始点:左)
Cx フィルム離脱位置とフィルム延伸の終点基準位置(実質保持解除点:左)
Ay フィルム延伸の終点基準位置(実質保持解除点:右)
|L1−L2| 左右のフィルム保持手段の行程差
W フィルムの延伸工程終端における実質幅
θ 延伸方向とフィルム進行方向のなす角
11 導入側フィルムの中央線
12 次工程に送られるフィルムの中央線
13 フィルム保持手段の軌跡(左)
14 フィルム保持手段の軌跡(右)
15 導入側フィルム
16 次工程に送られるフィルム
17、17’左右のフィルム保持開始(噛み込み)点
18、18’左右のフィルム保持手段からの離脱点
21 導入側フィルムの中央線
22 次工程に送られるフィルムの中央線
23 フィルム保持手段の軌跡(左)
24 フィルム保持手段の軌跡(右)
25 導入側フィルム
26 次工程に送られるフィルム
27、27’左右のフィルム保持開始(噛み込み)点
28、28’左右のフィルム保持手段からの離脱点
33、43、53、63 フィルム保持手段の軌跡(左)
34、44、54、64 フィルム保持手段の軌跡(右)
35、45、55、65 導入側フィルム
36、46、56、66 次工程に送られるフィルム
71 吸収軸(延伸軸)
72 長手方向
81 吸収軸(延伸軸)
82 長手方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device using a polarizing plate with a viewing angle widening function. Specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device using a polarizing film including a polarizing film having a high yield and excellent polarizing performance, an optically anisotropic layer having a wide viewing angle, a transparent support, and a transparent protective film.
[0002]
[Prior art]
The demand for polarizing plates is rapidly increasing with the spread of liquid crystal display devices (hereinafter sometimes referred to as “LCD”). In general, a polarizing plate has a transparent protective film bonded to both sides or one side of a polarizing film having polarizing ability via an adhesive layer. As a material for the polarizing film, polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) is mainly used. After the PVA film is uniaxially stretched, it is dyed with iodine or a dichroic dye or dyed, and then stretched. A polarizing film is formed by crosslinking with a compound. As the transparent protective film, cellulose triacetate is mainly used because it is optically transparent and has a small birefringence. Since the polarizing film is usually produced by uniaxial stretching in the running direction (longitudinal direction) of the continuous film, the absorption axis of the polarizing film is substantially parallel to the longitudinal direction.
[0003]
Recently, LCDs are widely used in place of CRTs due to their thinness and light weight and low power consumption. The optical rotation mode LCDs such as TFT-LCD and MIM-LCD which are widely used are advantageous in many respects compared with the birefringence mode and other modes. However, since the display color and the display contrast change depending on the angle when viewing the liquid crystal display device (viewing angle characteristics), the display characteristics do not reach the CRT level.
[0004]
Technical development for improving the viewing angle characteristics (that is, widening the viewing angle) is a retardation plate (optical compensation sheet) provided between a pair of polarizing plates and a liquid crystal cell (for example, Patent Document 1). And 2) obtained by applying an optical compensation sheet having negative birefringence and an inclined optical axis (for example, Patent Documents 3 and 4) and a polymer having liquid crystal properties to the surface of the alignment film on the support film. Various optical compensation sheets (for example, Patent Documents 5 and 6) and optical compensation sheets (for example, Patent Document 7) made of a polymerizable rod-like compound having liquid crystallinity and positive birefringence have been proposed. Thus, there has been a strong demand for widening the viewing angle as a practical performance of LCDs.
[0005]
Under such circumstances, the optically anisotropic layer is made of a compound having a discotic structure and the disk surface thereof changes (for example, Patent Document 8), and the liquid crystalline compound and the oriented polymer are chemically treated at the interface. It is disclosed that an optically compensatory sheet (for example, Patent Document 9) that is bonded together is extremely excellent in its viewing angle expansion capability and durability. One of the advantages of these disclosed optical compensatory sheets is that they are easy to manufacture, but as the use of polarizing plates for LCDs expands, development of a method that can be manufactured at a lower cost is also desired. ing.
[0006]
In the conventional LCD, the transmission axis of the polarizing plate is inclined by 45 ° with respect to the vertical or horizontal direction of the screen. Therefore, in the punching process of the polarizing plate manufactured in a roll form, It was necessary to punch in the direction. However, when it is punched in the direction of 45 °, there is a portion that cannot be used near the end of the roll, and there is a problem that the yield is reduced particularly in a large size polarizing plate, resulting in an increase in waste. .
[0007]
In order to solve this problem, several methods have been proposed in which the orientation axis of the polymer constituting the film is inclined by a desired angle with respect to the longitudinal direction of the film for the polarizing film. The plastic film is stretched uniaxially in the horizontal or vertical direction, and the right and left sides of the stretching direction are stretched at different speeds in the vertical or horizontal direction different from the stretching direction to tilt the orientation axis with respect to the uniaxial stretching direction. Has been proposed (for example, Patent Document 10). However, in this method, for example, when the tenter method is used, a difference in transport speed must be made between the left and right, resulting in creases and film shifts resulting in a desired tilt angle (45 ° for a polarizing plate). Is difficult. If an attempt is made to reduce the left-right speed difference, the stretching process must be lengthened, and the equipment cost becomes very large.
[0008]
Also, there are a plurality of pairs of left and right film holding points that form a certain angle with the traveling direction at the left and right ear ends of the continuous film (long film), and each pair point is in the direction of the angle as the film travels. A method of manufacturing a film having a stretching axis having a specific angle with respect to the traveling direction of the film has been proposed (for example, Patent Document 11). However, even in this method, since the film traveling speed changes depending on the right and left of the film, the film is creased and wrinkled. In order to alleviate this, there is a disadvantage that the stretching process needs to be very long and the equipment cost increases. It was.
[0009]
Furthermore, the both ends of the film are gripped and moved between two rows of chucks that run on tenter rails that are arranged so that the running distances of the chucks in the predetermined running section are different, and the film is inclined with respect to the length direction of the film. A manufacturing method that extends in the intersecting direction has been proposed (for example, Patent Document 12). However, even in this method, slipping and wrinkling occurred when obliquely crossed, which was inconvenient for an optical film.
As described above, coexistence between the reduction in the punching loss of the long polarizing plate and the quality such as the planar characteristics of the polarizing plate has not been realized.
[0010]
On the other hand, a transparent protective film used for a polarizing plate, particularly a polymer film for a transparent support having an optically anisotropic layer, has a high transmittance so as not to affect light transmission or polarization, A polymer film having a small retardation is preferred. However, even though the conventional transparent support has “small retardation in the film surface”, the range thereof is various and sometimes has a retardation of several tens of nm. There was also in-plane variation in phase difference. As for the retardation in the thickness direction, the preferable range is almost always described in a wide range of several hundred nm (for example, Patent Document 13), and the variation is not specified. For this reason, display unevenness, partial coloration, and viewing angle become narrow when using a conventional transparent support or a conventional lamination method, particularly when the absorption axis of the polarizing plate is neither parallel nor perpendicular to the slow axis of the transparent support. I found out there was a problem.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-4-229828
[Patent Document 2]
JP-A-4-258923
[Patent Document 3]
JP-A-6-75115
[Patent Document 4]
European Patent No. 0576304A1
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-9326
[Patent Document 6]
JP-A-3-291601
[Patent Document 7]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-215921
[Patent Document 8]
JP-A-8-50206
[Patent Document 9]
JP 9-152509 A
[Patent Document 10]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-9912
[Patent Document 11]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-182701
[Patent Document 12]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-113920
[Patent Document 13]
JP 2001-129927 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can significantly reduce the manufacturing cost by using a polarizing plate that has a wide viewing angle and can be manufactured at low cost. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle using a polarizing plate capable of improving the yield.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, as a result of intensive studies on polarizing plates that have excellent performance while having an oblique orientation, transparent protection that can greatly contribute to manufacturing yield while maintaining the viewing angle expansion function and polarization performance A novel configuration including a film, a polarizing film, an optically anisotropic layer and a transparent support has been obtained, and the present invention has been achieved.
[0014]
That is, the means for solving the problems are as follows.
(1) formed of a first transparent protective film, a first polarizing film, a first transparent support, a first optically anisotropic layer composed of one or more layers formed from a liquid crystalline compound, a liquid crystal cell, and a liquid crystalline compound A second optically anisotropic layer composed of one or more layers, a second transparent support, a second polarizing film, and a second transparent protective film are laminated in this order, and the absorption axes of the first polarizing film and the second polarizing film are The slow axis of the first transparent support and the second transparent support are neither parallel nor perpendicular to each other, and the slow axis of the first transparent support and the slow axis of the second transparent support are orthogonal to each other. A liquid crystal display device.
(2) At least one of the first optical anisotropic layer and the second optical anisotropic layer is a layer made of a compound having a discotic structural unit, and the disc surface of the discotic structural unit is a transparent support surface. The liquid crystal according to (1), wherein the liquid crystal layer is inclined with respect to the discotic structural unit, and an angle formed by the disc surface of the discotic structural unit and the transparent support surface changes in the thickness direction of the optically anisotropic layer. Display device.
[0015]
(3) The crossing angle between the slow axis of the first transparent support and the absorption axis of the first polarizing film is 10 ° or more and less than 90 °, and the slow axis of the second transparent support and the absorption of the second polarizing film The liquid crystal display device according to (1) or (2), wherein an intersection angle with an axis is 10 ° or more and less than 90 °.
(4) The liquid crystal according to any one of (1) to (3), wherein at least one of the first transparent support and the second transparent support satisfies the following conditions (A) to (C): Display device.
(A) Re (retardation) value represented by the following formula (1) is -5 nm or more and 5 nm or less, and the variation in Re is ± 3 nm or less of the average value.
Re value = (nx−ny) × d (1)
(B) The Rth value represented by the following formula (2) is 50 nm or more and 200 nm or less, and the variation of Rth is ± 5 nm or less of the average value.
Rth value = {(nx + ny) / 2−nz} × d (2)
(Where nx is the refractive index in the slow axis direction in the plane of the transparent support, ny is the refractive index in the direction perpendicular to nx in the plane of the transparent support, and nz is the refractive index in the thickness direction of the transparent support) D represents the thickness of the transparent support)
(C) Thickness 20 μm or more and 100 μm or less
[0016]
(5) The Re (retardation) value of 400 nm to 700 nm of at least one of the first transparent support and the second transparent support is ± 2 nm or less with respect to the Re average value of 400 nm to 700 nm. The liquid crystal display device according to (4).
(6) The Rth value of 400 nm to 700 nm of at least one of the first transparent support and the second transparent support is ± 3 nm or less with respect to the Rth average value of 400 nm to 700 nm (4) or The liquid crystal display device according to (5).
(7) At least one of a 1st transparent support body and a 2nd transparent support body consists of a cellulose acylate film, The liquid crystal display device in any one of (1)-(6) characterized by the above-mentioned.
(8) At least one of the first polarizing film and the second polarizing film holds both ends of the continuously supplied polymer film by the holding means, and the holding means is the length of the film under the condition satisfying the following formula (3) The film is stretched by applying a tension while proceeding in the direction, and is formed by cutting a long polarizing film produced by making the difference in the conveyance speed between the left and right in the longitudinal direction of the stretched film less than 1%. The liquid crystal display device according to any one of (1) to (7).
| L2-L1 |> 0.4W (3)
(In the formula (3), L1 represents the trajectory of the holding means from the substantial holding start point to the substantial releasing point of the one end of the polymer film; L2 represents the substantial other end of the polymer film; The holding means trajectory from the initial holding start point to the substantial holding release point; and W denotes the distance between the two substantially holding release points.)
[0017]
(9) The volatile fraction before stretching of the polymer film is 10% or more, and the elongated polarizing film is contracted by 10% or more after stretching the polymer film 2 to 10 times. (8) The liquid crystal display device according to (8).
(10) The liquid crystal display device according to (8) or (9), wherein the polymer film is made of a polyvinyl alcohol-based polymer, and the thickness before stretching is 75 μm to 200 μm.
(11) In any one of (8) to (10), the long polarizing film is produced by adsorbing a polarizing element on a polyvinyl alcohol polymer film before or after stretching. The liquid crystal display device described.
(12) At least the first polarizing film, the first transparent support and the first optical anisotropic layer, and / or the second polarizing film, the second transparent support and the second optical anisotropic layer are the long A long polarizing film and a transparent support with a long optical anisotropic layer in which one or more optical anisotropic layers made of a liquid crystalline compound are formed on a long transparent support The liquid crystal display device according to any one of (8) to (11), which is formed by cutting a long laminated body integrated together.
(13) At least the first transparent protective film and the first polarizing film, and / or the second transparent protective film and the second polarizing film stretch and shrink the polymer film, and further reduce the volatile content rate. (8) to (12), which is obtained by pasting a long transparent protective film on the produced long polarizing film and then cutting the long laminate obtained by post-heating. The liquid crystal display device according to any one of the above.
(14) First transparent protective film, first polarizing film, first transparent support and first optical anisotropic layer, and / or second transparent protective film, second polarizing film, second transparent support and first 2 An optically anisotropic layer stretches the polymer film, shrinks it, and further adheres a long transparent protective film to a long polarizing film produced by reducing the volatile content rate, or at the same time. After combining, a laminate in which a long transparent support with an optically anisotropic layer in which one or more optically anisotropic layers made of a liquid crystalline compound are formed on a long transparent support is bonded. The liquid crystal display device according to any one of (8) to (13), which is cut.
(15) The liquid crystal display device according to any one of (1) to (14), wherein the liquid crystal cell is a TN mode or OCB mode liquid crystal cell.
[0018]
In the present specification, “45 °”, “parallel” or “orthogonal” means that the angle is within a range of strictly less than ± 5 °. The error from the exact angle is preferably less than 4 °, more preferably less than 3 °. Further, the “slow axis” means a direction in which the refractive index is maximized.
[0019]
The liquid crystal display device according to the present invention includes a transparent protective film, a polarizing film having a polarizing ability, a transparent support, and an optically anisotropic layer having a function of expanding a field of view, which are disposed with a liquid crystal cell interposed therebetween. Two stacked structures stacked in this order are included. This laminated structure functions as a polarizing plate. A polarizing plate is usually obtained by producing a long polarizing plate (usually in the form of a roll) and punching it out for use. Alternatively, one or two members of a transparent protective film, a polarizing film having polarizing ability, a transparent support, and an optically anisotropic layer having a function of expanding the viewing angle can be manufactured in a long shape to suit the application. It is obtained by punching and then bonding. In this specification, unless otherwise specified, “polarizing plate” is cut into a size to be incorporated into a long polarizing plate and a liquid crystal device (in this specification, “cutting” includes “punching”, “cutting”, etc. It is also used to include both polarizing plates. In the present specification, “polarizing film” and “polarizing plate” are distinguished from each other, but “polarizing plate” is a transparent protective film that protects the polarizing film on at least one side of “polarizing film” (in the case of a transparent support). It is also meant to be a laminate having
[0020]
In the present invention, a liquid crystal display device has a high performance by using a laminated structure in which a polarizing film, a transparent protective film, a transparent support, and an optically anisotropic layer having a function of expanding a viewing angle are laminated in a specific angular relationship. Provides viewing angle expansion function. The laminated structure can be easily produced with high productivity by producing a polarizing film by a specific oblique stretching method. In particular, the conventional oblique stretching method has a problem that wrinkles and wrinkles occur in the obtained polarizing film, but the oblique stretching method according to the present invention does not cause such a problem, and has excellent smooth polarization. A film can be obtained and a high cutting yield can be obtained. As a result, the polarizing plate integrated with the optical isomer layer for expanding the viewing angle while maintaining the mutual function can be produced with high productivity, which contributes to the improvement of the productivity of the liquid crystal display device.
[0021]
The stretching method is preferred as a polarizing film stretching method applied to the present invention, and an oblique orientation is obtained by stretching a polymer film. Even if the film is stretched diagonally, the stretched film is wrinkled and crushed by setting the volatile content ratio during stretching of the film, the shrinkage ratio when shrinking the film, and / or the elastic modulus of the film before stretching within a predetermined range. Does not occur, and an excellent smooth polarizing film can be obtained.
[0022]
The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the absorption axis of the polarizing film is neither parallel nor perpendicular to the slow axis of the transparent support. The angle between the absorption axis direction of the polarizing film and the slow axis of the transparent support (regardless of before or after cutting the polarizing film) is preferably 10 ° or more and less than 90 °, more preferably 20 ° to 70 °, More preferably, it is 40 ° -50 °, particularly preferably 43-47 °. Further, as described above, in the bonding relationship between the transparent protective film and the polarizing film, the polarizing plate of the present invention preferably has an angle between the slow axis of the transparent protective film and the absorption axis of the polarizing film of 10 ° to 90 °. Is 20 ° to 70 °, more preferably 40 ° to 50 °, and particularly preferably 43 to 47 °.
By making the overlapping of each member into such an angular relationship, a polarizing film prepared in a long shape is bonded to one or more members prepared in a long shape to obtain a long laminate. Through a process of cutting (punching) into a desired size, a single plate polarizing plate can be obtained with high yield. Furthermore, if it is the said angle relationship, it can manufacture with high productivity, maintaining the viewing angle expansion function of a polarizing plate.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the constituent members of the liquid crystal display device of the present invention will be sequentially described. First, the liquid crystal display device of the present invention and its arrangement will be described.
[0024]
I. Liquid crystal display
<Disposition of liquid crystal display device>
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the configuration of the liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 2 is a configuration of a polarizing plate. In this embodiment, an example in which active driving is performed using a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy as a field effect liquid crystal will be described.
The liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes a liquid crystal cell (5A to 8A) and a pair of polarizing plates 1A and 19A disposed on both sides of the liquid crystal cell. Between the polarizing plate 1A or 19A and the liquid crystal cells 5A to 8A, the first optical anisotropic layer 3A and the second optical anisotropic layer 10A functioning as an optical compensation film are respectively disposed. The liquid crystal cells 5A to 8A are composed of an upper electrode substrate 5A, a lower electrode substrate 8A, and liquid crystal molecules 7A sandwiched between them, and the liquid crystal molecules 7A are subjected to a rubbing treatment applied to the opposing surfaces of the substrates 5A and 8A. The orientation direction is controlled by the directions 6A and 9A.
[0025]
As shown in FIG. 2, the polarizing plates 1A and 18A are composed of a transparent support (also used as a transparent protective film) 12A (first transparent support or second transparent support) and a transparent protective film 17A (first transparent protective film or The polarizing film 14A (the first polarizing film or the second polarizing film) is sandwiched between the second transparent protective films. The absorption axis 15A of the polarizing film 14A is neither parallel nor perpendicular to the slow axis 18A of the transparent support 17A. The angle 16A between the absorption axis 15A direction of the polarizing film 14A and the slow axis 18A of the transparent support 17A is preferably 10 ° or more and less than 90 °, more preferably 20 ° to 70 °, and still more preferably 40 ° to 50 °. Particularly preferred is 43 to 47 °. The angle formed between the slow axis 13A of the transparent protective film 12A and the absorption axis 15A of the polarizing film 14A is preferably 10 ° to 90 °, more preferably 20 ° to 70 °, and still more preferably 40 ° to 50 °. °, particularly preferably 43 to 47 °. Furthermore, the slow axis of the first transparent support with the liquid crystal cell sandwiched between it and the slow axis of the second transparent support must be orthogonal.
[0026]
Referring again to FIG. 1, the alignment directions 4A and 11A of the liquid crystal molecules constituting each of the optically anisotropic layers 3A and 10A are, for example, the surface of a transparent support (not shown in FIG. 1, 17A in FIG. 2). An alignment film (not shown) is formed on the alignment film, and the alignment film is subjected to a rubbing treatment so that it can be aligned in a desired direction. In FIG. 1, the alignment direction of the liquid crystal molecules is the same as the absorption axis of the polarizing film (in FIG. 1, the absorption axes 2A and 19A of the polarizing plates 1A and 18A are shown; 15A in FIG. 2).
[0027]
The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the above configuration, and may include other members. For example, a color filter may be disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film. The liquid crystal display device of the present invention is preferable as a transmissive liquid crystal display device. In such an embodiment, a backlight using a cold or hot cathode fluorescent tube, a light emitting diode, or an electroluminescent element as a light source can be disposed on the back surface. .
[0028]
Usually, the polarizing plate is composed of a pair of transparent protective films and a polarizing film sandwiched between the transparent protective films. Conventionally, an optical compensation film is further laminated on the polarizing plate of this configuration and incorporated in a liquid crystal display device. In this invention, it can replace with the conventional polarizing plate and can use the laminated body which integrated the transparent protective film, the polarizing film, the transparent protective film, and the optically anisotropic layer as a polarizing plate. Since the transparent support of the optical compensation film can function as a protective film on one side of the polarizing film, the transparent protective film, the polarizing film, the transparent support (also used as the transparent protective film) and the optically anisotropic layer are laminated in this order. The integrated polarizing plate is preferable in terms of thinning. In the liquid crystal display device, the transparent protective film, the polarizing film, the transparent support, and the optically anisotropic layer are laminated in this order from the outside of the device (the side far from the liquid crystal cell).
[0029]
The type of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, and includes any of image direct view type, image projection type, and light modulation type liquid crystal display devices. The present invention is effective for an active matrix liquid crystal display device using three-terminal or two-terminal semiconductor elements such as TFT and MIM. Of course, it is also effective in a passive matrix liquid crystal display device represented by STN type called time-division driving.
[0030]
<Liquid crystal cell>
The liquid crystal cell is preferably OCB mode or TN mode. The TN mode is used in a wide range of applications from small liquid crystal display devices such as watches and calculators to notebook computers and large-screen liquid crystal televisions. Excellent productivity, especially in normally white mode, the contrast is very high. The OCB mode liquid crystal cell is a bend alignment mode liquid crystal cell in which rod-like liquid crystalline molecules are aligned in a substantially opposite direction (symmetrically) between the upper part and the lower part of the liquid crystal cell. A liquid crystal display device using this is disclosed in US Pat. Nos. 4,583,825 and 5,410,422. Since the rod-like liquid crystal molecules are symmetrically aligned at the upper and lower portions of the liquid crystal cell, the bend alignment mode liquid crystal cell has a self-optical compensation function. Therefore, a liquid crystal mode using this is also called an OCB (Optically Compensatory Bend) liquid crystal mode. The bend alignment mode liquid crystal display device has an advantage of high response speed.
[0031]
Next, a TN mode liquid crystal cell will be described in detail below.
The twist direction and twist angle of the liquid crystal molecules 7A shown in FIG. 1 depend on the rubbing direction 6A of the upper electrode substrate 5A, the rubbing direction 9A of the lower electrode substrate 8A, and the type and amount of optically rotatory substance added to the nematic liquid crystal. It is prescribed. The twist angle is preferably about 90 degrees in consideration of the contrast ratio in the case of a notebook personal computer, a desktop personal computer monitor, and a liquid crystal display device for television use, and a liquid crystal display device for a portable terminal considering both the reflection mode and the transmission mode. Then, 30 to 80 degrees is preferable. Further, the tilt angle (pretilt angle) formed between the substrate interface and the liquid crystal molecules is preferably 2 ° or more in order to obtain alignment uniformity of the liquid crystal. By forming the polyimide alignment film on the substrate surface, it can be set to about 4 degrees.
[0032]
For example, in one example of the liquid crystal cell, a material having Δn = 0.075 (for example, manufactured by Merck) is used as the liquid crystal, the thickness of the liquid crystal layer is 4.9 μm, and Δnd is set to be 0.0 with visible light having a wavelength λ = 550 nm. It can be set to 367 μm. Generally, the range of brightness, contrast, and viewing angle of the display device varies depending on the size of Δnd of the liquid crystal cell. As Δnd increases, the brightness during white display increases and reaches a maximum at about 0.48 μm. However, since the display color changes from white to yellow, if set to 0.45 μm (visible light wavelength λ = 550 nm) or less. Good. Further, the smaller the Δnd is, the better the contrast and viewing angle are. However, when Δnd is 0.30 μm (visible light wavelength λ = 550 nm) or less, the white display becomes extremely dark, and therefore, it is set to be higher than that.
In addition, the crossing angle between the absorption axis (polarization axis) 19A of the lower polarizing plate and the absorption axis 12A of the upper polarizing plate is approximately 90 degrees, the twist angle of the liquid crystal layer is 90 degrees, and the absorption axis of the lower polarizing plate and the rubbing The angle with the direction (liquid crystal alignment direction) is preferably set to 90 degrees (may be 0 degrees).
[0033]
II. Polarizing film
The liquid crystal display device of the present invention includes two polarizing films that sandwich the liquid crystal cell, a first polarizing film, and a second polarizing film. Below, the polarizing film which can be used for this invention is explained in full detail focusing on the preferable extending | stretching method.
<Stretching method>
As the first and second polarizing films, it is preferable to use polarizing films prepared by obliquely stretching a polymer film. 3 and 4 show an example of an apparatus for obliquely stretching a polymer film for a polarizing film as a schematic plan view (hereinafter “polymer film for polarizing film” is confused / misunderstood with other polymer layers). Unless otherwise indicated, “polarizing film” is omitted).
In the present invention, the oblique stretching method preferably used is the step of introducing the original film shown in (a) in the direction of the arrow (A), the width direction drawing step shown in (b), and (c). It includes the step of sending the stretched film in the next step, that is, the (B) direction. Hereinafter, when referred to as “stretching step”, it refers to the entire step for carrying out the stretching method of the present invention, including these steps (a) to (c).
[0034]
The film is continuously introduced from the direction of (A) and is held for the first time at the B1 point by the holding means on the left side as viewed from the upstream side. At this time, one film end is not held and no tension is generated in the width direction. That is, the point B1 does not correspond to a substantial holding start point (hereinafter referred to as “substantial holding start point”) of the present invention.
The substantial holding start point is defined as the point at which both ends of the film are held for the first time. The substantial holding start point is the holding start point A1 on the downstream side and a straight line drawn substantially perpendicularly to the center line 11 (FIG. 3) or 21 (FIG. 4) of the introduction side film from A1 of the holding means on the opposite side. This is indicated by two points C1 that intersect the trajectory 13 (FIG. 3) or 23 (FIG. 4).
Starting from this point, if the holding means at both ends are conveyed at substantially constant speed, A1 moves to A2, A3... An for each unit time, and C1 similarly moves to C2, C3. That is, the straight line connecting the points An and Cn through which the holding means serving as a reference passes at the same point is the extending direction at that time.
[0035]
In the oblique stretching method, as shown in FIGS. 3 and 4, since An gradually lags behind Cn, the stretching direction is gradually inclined from the vertical in the transport direction. The substantial holding release point of the polymer film (hereinafter referred to as “substantial holding release point”) includes a Cx point that leaves the holding means upstream and a center line 12 of the film sent from Cx to the next process (FIG. 3). Alternatively, a straight line drawn substantially perpendicularly to 22 (FIG. 4) is defined by two points Ay that intersect the locus 14 (FIG. 3) or 24 (FIG. 4) of the holding means on the opposite side. The final film stretching direction angle is determined by the difference between the left and right holding means strokes Ay-Ax (ie, | L1-L2 |) at the end point (substantially holding release point) of the substantive drawing step, and the substantial holding releasing point. It is determined by the ratio of the distance W (the distance between Cx and Ay). Therefore, the inclination angle θ formed by the stretching direction with respect to the transport direction to the next process is
tan θ = W / (Ay−Ax), that is,
tan θ = W / | L1-L2 |
It is an angle satisfying.
The upper film edge in FIGS. 3 and 4 is held up to 18 (FIG. 3) or 28 (FIG. 4) after the Ay point, but the other end is not held, so a new width direction stretching does not occur. First, 18 and 28 are not the substantial holding release points of the present invention.
[0036]
As described above, in the oblique stretching method, the substantial holding start points at both ends of the film are not simple biting points into the left and right holding means. In the oblique stretching method, the two substantially holding start points are introduced into the process of holding the film by a straight line connecting either the left or right holding point and the other holding point, if more strictly described above. Defined as the point that is approximately perpendicular to the center line of the film being filmed and that these two holding points are located upstream. Similarly, in the oblique stretching method, the two substantially holding release points are such that the straight line connecting either the left or right holding point and the other holding point is substantially orthogonal to the center line of the film sent to the next process. And these two retention points are defined as being most downstream.
Here, “substantially orthogonal” means that the straight line connecting the center line of the film and the right and left substantial holding start points or substantial holding release points is 90 ± 0.5 °.
[0037]
When using a tenter type stretching machine to create a difference between the left and right strokes, due to mechanical restrictions such as the rail length, a large deviation often occurs between the biting point to the holding means and the substantial holding start point, or the holding means. There is a case where a large deviation occurs between the separation point from the actual holding point and the substantial retention release point. However, if the process between the substantial retention start point and the substantial retention release point defined above satisfies the relationship of the following formula (3), The goal is achieved.
| L2-L1 |> 0.4W (3)
[0038]
In the above, the inclination angle of the orientation axis in the stretched film obtained can be controlled and adjusted by the ratio of the exit width W of step (c) and the stroke difference | L1-L2 | between the two left and right substantial holding means. it can.
For polarizing plates and retardation films, films that are often oriented at 45 ° to the longitudinal direction are required. In this case, in order to obtain an orientation angle close to 45 °, it is preferable to satisfy the following formula (4):
0.9W <| L1-L2 | <1.1W (4)
More preferably, it is preferable to satisfy | fill following formula (5).
0.97W <| L1-L2 | <1.03W (5)
[0039]
As long as the concrete structure of the stretching step satisfies the above formula (3), the oblique stretching can be carried out by the stretching apparatus illustrated in FIGS. It can be designed arbitrarily in consideration of cost and productivity.
[0040]
The angle between the film introduction direction (b) in the stretching process and the film transport direction (b) in the next process can be any numerical value, but the total installation area of the equipment including the processes before and after stretching is minimized. From this viewpoint, this angle should be small, preferably within 3 °, and more preferably within 0.5 °. For example, this value can be achieved with the structure illustrated in FIGS. 3 and 6.
[0041]
Thus, in the method in which the film traveling direction does not substantially change, it is difficult to obtain an orientation angle of 45 ° with respect to the preferred longitudinal direction as a polarizing plate and retardation film only by increasing the width of the holding means. . Therefore, as shown in FIG. 3, | L1-L2 | can be increased by providing a step of once stretching and then contracting.
The stretching ratio is desirably 1.1 to 10.0 times, more desirably 2 to 10 times, and the subsequent shrinkage ratio is desirably 10% or more. Moreover, as shown in FIG. 6, it is also preferable to repeat the stretching-shrinking a plurality of times because | L1-L2 | can be increased.
[0042]
Further, from the viewpoint of minimizing the equipment cost of the stretching process, it is better that the number of bending times and the bending angle of the trajectory of the holding means are smaller. From this point of view, as illustrated in FIGS. 4, 5, and 7, the angle formed by the film traveling direction at the exit of the step of holding both ends of the film and the substantial stretching direction of the film is inclined by 20 to 70 °. It is preferable to bend the film traveling direction while holding both ends of the film.
[0043]
As a device that can be used in the oblique stretching method and stretches the polymer film while holding both ends of the polymer film while applying tension to the polymer film, a so-called tenter device as shown in FIGS. Further, in addition to the conventional two-dimensional tenter, a stretching process in which a path difference is provided between the gripping means at both ends spirally as shown in FIG. 8 can be used.
[0044]
In the case of a tenter-type stretching machine, there are many structures in which the chain with the clip fixed proceeds along the rail. However, when the stretching method is not equal to the left and right as in the present invention, the result is illustrated in FIGS. 3 and 4. As described above, the end of the rail may be shifted at the process entrance and exit, and the left and right sides may be bitten at the same time and may not be detached. In this case, the substantial process lengths L1 and L2 are not the distance between simple engagement and disengagement as described above, but the process of the portion where the holding means holds the both ends of the film as described above. It is long.
[0045]
If there is a difference in the traveling speed between the left and right sides of the film at the stretching process exit, wrinkles and deviations occur at the stretching process exit, and therefore the transport speed difference between the left and right film gripping means is required to be substantially the same speed. The speed difference is preferably 1% or less, more preferably less than 0.5%, and most preferably less than 0.05%. The speed described here is the length of the trajectory traveled by the left and right holding means per minute. In general tenter drawing machines, etc., there are speed irregularities that occur in the order of seconds or less depending on the period of the sprocket teeth that drive the chain, the frequency of the drive motor, etc. It does not correspond to the speed difference described in the book.
[0046]
<Shrinkage>
Shrinkage of the stretched polymer film may be performed in any step during stretching or after stretching. The shrinkage may be achieved by eliminating the wrinkles of the polymer film that occurs when orienting in an oblique direction. Examples of means for shrinking the film include a method of removing volatiles by applying a temperature. Any means may be used as long as it is contracted. As a preferable shrinkage rate of the film, it is preferable to shrink by 10% or more as a value by shrinking by 1 / sin θ times or more using the orientation angle θ with respect to the longitudinal direction.
[0047]
<Volatile content>
Further, as the left and right stroke difference occurs, wrinkles and shifts occur in the film. In order to solve this problem, it is preferable that the support of the polymer film is maintained and the volatile content in the polymer film is stretched in a state of 10% or more and then contracted to reduce the volatile content. In the present specification, the “volatile fraction” represents the volume of volatile components contained per unit volume of the film, and is a value obtained by dividing the volatile component volume by the film volume. Examples of the method for containing volatile components include casting a film and containing solvent and water, dipping, applying and spraying in solvent and water before stretching, and applying solvent and water during stretching. . Since hydrophilic polymer films such as polyvinyl alcohol contain water in a high-temperature and high-humidity atmosphere, they can contain volatile components by stretching after conditioning in a high-humidity atmosphere or by stretching under high-humidity conditions. . Other than these methods, any means may be used as long as the volatile content of the polymer film can be increased to 5% or more.
[0048]
The preferred volatile content varies depending on the type of polymer film. The maximum volatile content is possible as long as the support of the polymer film is maintained. In polyvinyl alcohol, 10% to 100% is preferable as the volatile content rate. In cellulose acylate, 10% to 200% is preferable.
[0049]
<Elastic modulus>
As the physical properties of the polymer film before stretching, if the elastic modulus is too low, the shrinkage rate during stretching and after stretching becomes low, and wrinkles are difficult to disappear. On the other hand, if it is too high, the tension applied at the time of stretching will increase, and it will be necessary to increase the strength of the portions that hold both ends of the film, increasing the load on the machine. Therefore, the elastic modulus of the polymer film before stretching is preferably 0.1 MPa or more and 500 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or more and 500 MPa or less in terms of Young's modulus.
[0050]
<Distance from wrinkle occurrence to disappearance>
The wrinkles of the polymer film that occur when orienting in an oblique direction may be eliminated by the substantial retention release point. However, if it takes a long time from the generation of wrinkles to the disappearance, the stretching direction may vary. Therefore, it is preferable that the wrinkles disappear at a transition distance as short as possible from the point where the wrinkles occur. For this purpose, there is a method of increasing the volatilization rate of the volatile content.
[0051]
<Foreign matter>
Since the surface will become rough when the foreign material has adhered to the polymer film before extending | stretching, it is preferable to remove a foreign material. If foreign matter is present, color unevenness and optical unevenness are caused, particularly during the production of a polarizing plate. In addition, it is important that no foreign matter adheres before the protective film is bonded, and it is preferable to manufacture in an environment with as little dust as possible floating. In this specification, the “amount of foreign matter” is a value obtained by dividing the mass of the foreign matter attached to the film surface by the surface area, and represents the number of grams per square meter. The foreign matter is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and the smaller the better. The method for removing the foreign matter is not particularly limited, and any method may be used as long as the foreign matter can be removed without adversely affecting the polymer film before stretching. For example, there are a method of scraping off foreign matter by spraying a water flow, a method of scraping off foreign matter by gas jetting, a method of scraping off foreign matter using a blade such as cloth or rubber.
[0052]
<Dry>
As long as the generated wrinkles disappear, the drying conditions may be any. However, preferably, after the desired orientation angle is obtained, the drying point may be adjusted with the shortest possible moving distance. The drying point means a place where the surface film temperature of the film becomes the same as the ambient temperature. For this reason, it is preferable that the drying speed is as fast as possible.
[0053]
<Drying temperature>
As long as the generated wrinkles disappear, the drying temperature condition may be arbitrary, but varies depending on the stretched film. When producing a polarizing film using a polyvinyl alcohol-type film, 20 to 100 degreeC is preferable, More preferably, it is 40 to 90 degreeC.
[0054]
<Swelling rate>
When the polymer film is a polyvinyl alcohol film and contains a hardener, the swelling ratio with respect to water before and after stretching is preferably different in order to keep the stretched state in an oblique direction without relaxation. Specifically, it is preferable that the swelling ratio before stretching is high and the swelling ratio after stretching and drying is low. More preferably, the swelling ratio with respect to water before stretching is 3% or more, and the swelling ratio after drying is 3% or less.
[0055]
<Definition of refraction part>
In the oblique stretching method, a large bending rate is often required for the rail that regulates the trajectory of the holding means. In order to avoid interference between film gripping means due to sudden bending or local stress concentration, it is desirable that the trajectory of the gripping means draws an arc at the bent portion.
[0056]
<Stretching speed>
In the oblique stretching method, the polymer film is stretched at a speed of 1.1 times / minute or more, preferably 2 times / minute or more, and faster, when expressed in terms of a draw ratio per unit time. Further, the traveling speed in the longitudinal direction is 0.1 m / min or more, preferably 1 m / min or more, and a higher speed is preferable from the viewpoint of productivity. In either case, the upper limit varies depending on the film to be stretched and the stretching machine.
[0057]
<Longitudinal tension>
In the oblique stretching method, when the both ends of the film are held by the holding means, it is preferable to keep the film stretched so as to be easily held. Specifically, a method such as stretching a film by applying tension in the longitudinal direction can be mentioned. The tension varies depending on the state of the film before stretching, but it is preferable that the tension is not loosened.
[0058]
<Temperature temperature>
In the oblique stretching method, the environmental temperature during film stretching may be at least the freezing point of volatile components contained in the film. When the film is polyvinyl alcohol, it is preferably 25 ° C. or higher. Moreover, when extending | stretching the polyvinyl alcohol which immersed the iodine and boric acid for producing a polarizing film, 25 to 90 degreeC is preferable.
[0059]
<Humidity during stretching>
When a film having a volatile content of water, such as polyvinyl alcohol or cellulose acylate, is stretched, it may be stretched in a humidity-controlled atmosphere. In the case of polyvinyl alcohol, it is preferably 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more.
[0060]
<Stretched film>
There is no restriction | limiting in particular regarding the polymer film made into the object of extending | stretching, The film which consists of an appropriate thermoplastic polymer can be used. Examples of the polymer include polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate, cellulose acylate, polysulfone and the like.
[0061]
In particular, the thickness of the film before stretching is preferably 1 μm to 1 mm, more preferably 20 to 300 μm, and particularly preferably 75 to 200 μm from the viewpoint of film holding stability and stretching uniformity. The thickness of the film after stretching and drying is preferably 3 μm to 50 μm, more preferably 5 μm to 40 μm, and particularly preferably 10 μm to 30 μm.
[0062]
PVA is preferably used as the polymer for the polarizing film film. PVA is usually a saponified polyvinyl acetate, but may contain components copolymerizable with vinyl acetate, such as unsaturated carboxylic acids, unsaturated sulfonic acids, olefins, and vinyl ethers. . In addition, modified PVA containing an acetoacetyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, an oxyalkylene group, or the like can also be used.
[0063]
The saponification degree of PVA is not particularly limited, but is preferably 80 to 100 mol%, particularly preferably 90 to 100 mol% from the viewpoint of solubility and the like. The degree of polymerization of PVA is not particularly limited, but is preferably 1000 to 10,000, and particularly preferably 1500 to 5000.
[0064]
<Dyeing prescription and method>
Although a polarizing film is obtained by dyeing PVA, the dyeing process is performed by gas phase or liquid phase adsorption. As an example in the case of performing in a liquid phase, when iodine is used, it is performed by immersing a PVA film in an iodine-potassium iodide aqueous solution. Iodine is preferably 0.1 to 20 g / l, potassium iodide is preferably 1 to 200 g / l, and the mass ratio of iodine and potassium iodide is preferably 1 to 200. The dyeing time is preferably 10 to 5000 seconds, and the liquid temperature is preferably 5 to 60 ° C. As a dyeing method, not only immersion but any means such as application or spraying of iodine or a dye solution can be used. The dyeing step may be performed at any timing before or after the oblique stretching step, but it is particularly preferable to dye in the liquid phase before the stretching step because the film is appropriately swelled to facilitate stretching.
[0065]
<Hardener and metal salt addition>
In the process of producing a polarizing film by stretching PVA, it is preferable to use an additive that crosslinks PVA. In particular, when the oblique stretching method of the present invention is used, if the PVA is not sufficiently hardened at the exit of the stretching process, the orientation direction of the PVA may shift due to the tension of the process. It is preferable to immerse in or apply a solution to the crosslinking agent solution to contain the crosslinking agent. The means for applying the cross-linking agent to the PVA film is not particularly limited, and any method such as dipping, coating and spraying of the film into the liquid can be used, but the dipping method and the coating method are particularly preferable. As a coating means, any generally known means such as a roll coater, a die coater, a bar coater, a slide coater, and a curtain coater can be used. Also preferred is a system in which a cloth impregnated with a solution, cotton, a porous material or the like is brought into contact with the film. As the crosslinking agent, those described in US Pat. No. 2,328,977 can be used, but boric acid and borax are preferably used practically. In addition, metal salts such as zinc, cobalt, zirconium, iron, nickel, and manganese can be used together.
Moreover, you may provide a washing | cleaning / water washing process after adding a hardening agent.
[0066]
The application of the cross-linking agent may be performed before biting into the stretching machine, or may be performed after biting, and in the step (b) in the example of FIGS. 3 and 4 where the stretching in the width direction is substantially finished. What is necessary is just to carry out in any process to the termination.
[0067]
<Polarizer>
It is also preferable to dye with a dichroic dye in addition to iodine. Specific examples of dichroic dyes include, for example, dye compounds such as azo dyes, stilbene dyes, pyrazolone dyes, triphenylmethane dyes, quinoline dyes, oxazine dyes, thiazine dyes and anthraquinone dyes. I can give you. A water-soluble one is preferred, but not limited thereto. Further, it is preferable that a hydrophilic substituent such as a sulfonic acid group, an amino group or a hydroxyl group is introduced into these dichroic molecules. Specific examples of the dichroic molecule include C.I. Ai. direct. Yellow 12, sea. Ai. direct. Orange 39, sea. Ai. direct. Orange 72, sea. Ai. direct. Red 39, Sea. Ai. direct. Red 79, Sea. Ai. direct. Red 81, Sea. Ai. direct. Red 83, Sea. Ai. direct. Red 89, Sea. Ai. direct. Violet 48, C.I. Ai. direct. Blue 67, Sea. Ai. direct. Blue 90, Sea. Ai. direct. Green 59, Sea. Ai. Acid. Red 37 and the like, and further, JP-A-62-70802, JP-A-1-161202, JP-A-1-172906, JP-A-1-172907, JP-A-1-183602, JP-A-1-248105. And dyes described in JP-A-1-265205 and JP-A-7-261024. These dichroic molecules are used as free acids or alkali metal salts, ammonium salts, and salts of amines. By blending two or more of these dichroic molecules, it is possible to produce polarizers having various hues. As a polarizing element or polarizing plate, a compound (pigment) that exhibits black when the polarization axes are orthogonal to each other and a compound in which various dichroic molecules are blended so as to exhibit black are excellent in terms of both single-plate transmittance and polarization rate.
[0068]
The stretching method of the present invention can also be preferably used for the production of a so-called polyvinylene polarizing film in which a polyene structure is formed by dehydrating and dechlorinating PVA and polyvinyl chloride, and polarized light is obtained by a conjugated double bond.
[0069]
III. Transparent protective film
The liquid crystal display device of the present invention includes first and second transparent protective films. The first and second transparent protective films are used by being attached to at least one surface of the first and second polarizing films, respectively. The kind of transparent protective film is not specifically limited, Films, such as cellulose esters, such as a cellulose acetate, a cellulose acetate butyrate, a cellulose propionate, a polycarbonate, polyolefin, a polystyrene, polyester, can be used.
[0070]
The transparent protective film is usually supplied in a roll form, and it is preferable that the transparent protective film is continuously bonded to the long polarizing film so that the longitudinal directions thereof coincide with each other. Here, the orientation axis (slow axis) of the transparent protective film may be any direction, and the orientation axis of the transparent protective film is preferably parallel to the longitudinal direction for ease of operation.
[0071]
Further, the angle between the slow axis (orientation axis) of the transparent protective film and the absorption axis (stretching axis) of the polarizing film is not particularly limited, and can be appropriately set according to the purpose. When a transparent protective film whose alignment axis is parallel to the longitudinal direction is bonded to a polarizing film whose absorption axis obtained by oblique stretching is not parallel to the longitudinal direction, the absorption axis of the polarizing film and the alignment axis of the transparent protective film are A non-parallel polarizing plate is obtained. A polarizing plate in which the absorption axis of the polarizing film and the orientation axis of the transparent protective film are bonded at an angle that is not parallel has an effect that the dimensional stability is excellent. This performance is particularly exerted when used in a liquid crystal display device. In particular, when the inclination angle between the slow axis of the transparent protective film and the absorption axis of the polarizing film is 10 ° or more and 90 ° or less, the dimensional stability effect is effectively exhibited, which is preferable.
[0072]
In general, the retardation of the transparent protective film is preferably low. However, when the absorption axis of the polarizing film and the orientation axis of the transparent protective film are not parallel, the polarizing value is particularly large when the retardation value of the transparent protective film is a certain value or more. Since the axis and the orientation axis (slow axis) of the transparent protective film are obliquely shifted, the linearly polarized light changes to elliptically polarized light, which is not preferable. Accordingly, the retardation of the transparent protective film is, for example, preferably 10 nm or less at 632.8 nm, and more preferably 5 nm or less. From the viewpoint of such low retardation, polyolefins such as cellulose triacetate, ZEONEX, ZEONOR (both manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and ARTON (manufactured by JSR Co., Ltd.) are preferably used as the transparent protective film. It is done. Other examples include non-birefringent optical resin materials as described in JP-A-8-110402 or JP-A-11-293116.
[0073]
<Adhesive>
The adhesive between the polarizing film and the protective film is not particularly limited, and examples thereof include PVA resin (including modified PVA such as acetoacetyl group, sulfonic acid group, carboxyl group, oxyalkylene group) and boron compound aqueous solution. PVA resin is preferable. The thickness of the adhesive layer is preferably 0.01 to 10 μm after drying, and particularly preferably 0.05 to 5 μm.
[0074]
<Integrated manufacturing process of polarizing film and transparent protective film>
As described above, the polarizing film is preferably prepared through a drying step in which the polymer film for polarizing film is obliquely stretched and then contracted to reduce the volatile content, but the transparent protective film is formed on at least one side after drying or during drying. It is preferable to integrate the constituent members by attaching a transparent protective film on one side or a transparent support having an optically anisotropic layer on the opposite side and then applying a post-heating step. . As a specific attaching method, during the film drying process, the transparent protective film is attached to the polarizing film using an adhesive while holding both ends, and then both ends are cut off, or after drying, from both end holding parts There is a method of releasing the polarizing film, cutting off both ends of the film, and then attaching a transparent protective film. As a method for cutting off the ears, general techniques such as a method of cutting with a cutter such as a blade or a method of using a laser can be used. After bonding, it is preferable to heat in order to dry the adhesive and improve the polarization performance. The heating condition varies depending on the adhesive, but in the case of an aqueous system, it is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and further preferably 50 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. It is more preferable in terms of performance and production efficiency that these processes are manufactured in a consistent line.
[0075]
<Punching>
FIG. 10 shows an example of punching a long laminate composed of the polarizing film and the transparent protective film integrated as described above, together with an example of punching the conventional polarizing plate of FIG. As shown in FIG. 9, the conventional polarizing plate has an absorption axis 71 of polarized light, that is, the stretching axis coincides with the longitudinal direction 72, whereas the polarizing plate of the present invention is polarized as shown in FIG. The absorption axis 81 of the liquid crystal, that is, the stretching axis is inclined by 45 ° with respect to the longitudinal direction 82, and this angle is between the absorption axis of the polarizing plate when bonded to the liquid crystal cell in the LCD and the vertical or horizontal direction of the liquid crystal cell itself. Since it corresponds to the angle formed, oblique punching is not required in the punching process. Moreover, as can be seen from FIG. 10, since the polarizing film produced by the oblique stretching method can be cut straight along the longitudinal direction, it can be manufactured by slitting along the longitudinal direction without punching. Therefore, productivity is remarkably excellent.
As described above, the punching may be performed at this stage or after the transparent support having the transparent protective film, the polarizing film, and the optically anisotropic layer is overlaid.
[0076]
<Performance of the produced polarizing plate>
The optical properties and durability (short-term and long-term storage stability) of a polarizing plate comprising a transparent protective film, a polarizer and a transparent support related to the present invention are commercially available super high contrast products (for example, Sanlitz Co., Ltd.). It is preferable to have a performance equivalent to or higher than that of HLC2-5618, manufactured by HLC. Specifically, the visible light transmittance is 42.5% or more and the degree of polarization {(Tp−Tc) / (Tp + Tc)} 1/2 ≧ 0.9995 (where Tp is parallel transmittance, Tc is orthogonal transmittance), before and after standing at 60 ° C., humidity 90% RH atmosphere for 500 hours and 80 ° C., dry atmosphere for 500 hours It is preferable that the change rate of the light transmittance is 3% or less, more preferably 1% or less based on the absolute value, and the change rate of the polarization degree is 1% or less, more preferably 0.1% or less based on the absolute value. .
[0077]
IV. Transparent support
The liquid crystal display device of the present invention includes two transparent supports that sandwich the liquid crystal cell, a first transparent support, and a second transparent support. A first optically anisotropic layer is provided on the first transparent support, and a second optically anisotropic layer is provided on the second transparent support.
The Re (retardation) represented by the following formula (1) of the transparent support that can be used in the present invention is preferably low. When the absorption axis of the polarizing film and the slow axis of the transparent support are not parallel, the polarizing axis and the slow axis of the transparent support are obliquely shifted, especially when the retardation value of the transparent support is a certain value or more. Therefore, linearly polarized light changes to elliptically polarized light, which is not preferable. Therefore, the retardation of the transparent support is, for example, preferably 10 nm or less at 632.8 nm, and more preferably -5 nm or more and 5 nm or less. The in-plane variation in Re of the transparent support is preferably ± 3 nm or less, more preferably ± 2 nm or less, and particularly preferably ± 1 nm or less. Furthermore, the Re (retardation) value of 400 nm to 700 nm is preferably ± 2 nm or less, more preferably ± 1 nm or less, particularly preferably ± 0.5 nm or less with respect to the Re average value of 400 nm to 700 nm.
Re value = (nx−ny) × d (1)
[0078]
From the viewpoint of such low retardation, polyolefins such as cellulose triacetate, ZEONEX, ZEONOR (both manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and ARTON (manufactured by JSR Co., Ltd.) are preferably used as the transparent support. It is done.
[0079]
From the viewpoint of optical compensation, Rth represented by the following formula (2) is preferably 25 nm or more and 300 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 200 nm or less. The in-plane variation of Rth of the transparent support is preferably ± 5 nm or less, more preferably ± 3 nm or less. Further, the Rth value of 400 nm to 700 nm is preferably ± 3 nm or less, more preferably ± 2 nm or less, particularly preferably ± 1 nm or less with respect to the Rth average value of 400 nm to 700 nm.
Rth value = {(nx + ny) / 2−nz} × d (2)
[0080]
In order to adjust the retardation of the polymer film, a method of applying an external force such as stretching is generally used, but an aromatic compound having at least two aromatic rings as described in the specification of European Patent 0911656A2 is used. It can also be used as a foundation raising agent. When the polymer film is cellulose triacetate, the aromatic compound is in the range of 0.01 to 20 parts by mass, more preferably in the range of 0.05 to 15 parts by mass, particularly 0.1 to 10 parts by mass, relative to 100 parts by mass of cellulose triacetate. It is preferable to use within the range of parts. Two or more aromatic compounds may be used in combination. The aromatic ring of the aromatic compound is preferably an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, particularly preferably a 1,3,5-triazine ring.
[0081]
In order to realize Re and Rth of the transparent support of the present invention with a predetermined thickness and small variations, it is preferable to use cellulose acylate in which the type of acyl group and the degree of substitution are defined. Below, the cellulose acylate preferably used for this invention is demonstrated in detail.
[0082]
If the total acyl substitution degree of the cellulose acylate is too low, there is a problem that Re tends to be larger than a desired value due to the conveyance tension at the time of casting, and in-plane variation is likely to occur. Further, the substitution degree of the acyl group at the 6-position is preferably 0.9 or more. When the degree of substitution is 0.9 or less, variations in Re and Rth tend to occur.
As the raw material cotton of cellulose acetate that is preferably used as the transparent support of the present invention, known raw materials described in the Japanese Society for Invention and Innovation Technique 2001-1745 can be used. Cellulose acylate can also be synthesized by a known method described in Umeda et al., Wood Chemistry 180-190 (Kyoritsu Shuppan, 1968).
[0083]
In the present invention, it is preferable to use a cellulose acylate film produced by a solvent casting method as a transparent support. The film can be produced using a cellulose acylate dope. The organic solvent used is not particularly limited, but a mixture of a chlorinated solvent, alcohols, ketones and esters is preferably used. These esters and ketones may have a cyclic structure or may have two or more types of functional groups.
[0084]
Examples of esters include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate and the like. Of these, methyl acetate is particularly preferred. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone and the like. Of these, acetone, cyclopentanone, and cyclohexanone are particularly preferable.
[0085]
From the viewpoint of reducing variations in Re and Rth, the concentration of the solution is preferably 20 to 30% by weight, and preferably 20 to 26% by weight.
[0086]
By the way, from the viewpoint of the global environment and working environment, the organic solvent is preferably one that does not substantially contain a chlorinated solvent. “Substantially free” means that the proportion of the chlorinated solvent in the organic solvent is less than 10% by mass, preferably less than 5% by mass, more preferably less than 3% by mass. Further, it is preferable that no chlorine-based solvent such as methylene chloride is detected from the produced cellulose acylate film.
[0087]
Examples of the alcohol include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and cyclohexanol, 2-fluoroethanol, 2,2,2-trifluoroethanol, and the like. Of these, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 1-butanol are particularly preferable.
[0088]
In preparing the cellulose acylate solution, first, the cellulose acylate is added while stirring the solvent in the tank at room temperature, and the cellulose acylate is swollen with the solvent. The swelling time is preferably 10 minutes or more, and less than 10 minutes is undesirable because insoluble matter remains. Moreover, in order to fully swell cellulose acylate, the temperature of the solvent is preferably 0 to 40 ° C. If the temperature is lower than 0 ° C, the swelling rate tends to decrease and insoluble matter tends to remain. If the temperature is higher than 40 ° C, the swelling rapidly occurs, so that the central portion tends not to swell sufficiently. In order to dissolve the cellulose acylate in the solvent after the swelling step, it is preferable to use either the cooling dissolution method, the high temperature dissolution method, or both. As a specific method relating to the cooling dissolution method and the high temperature dissolution method, a known method described in JIII Journal of Technology 2001-1745 can be used.
[0089]
If desired, the cellulose acylate dope obtained by the above method may be dissolved at a low concentration and then concentrated to an optimal concentration by using a concentrating means in order to further facilitate dissolution.
[0090]
Prior to casting, it is preferable to filter off foreign matters such as undissolved matter, dust, and impurities using a suitable filter medium such as a wire mesh, paper, or flannel. A method is not specifically limited, The well-known method as described in Invention Association open technical report 2001-1745 grade etc. can be mentioned.
[0091]
Various additives can be added to the cellulose acylate solution depending on the application in each preparation step. These additives include plasticizers, UV inhibitors and degradation inhibitors (eg, antioxidants, peroxide decomposers, radical inhibitors, metal deactivators, acid scavengers, amines), and release agents. , Fine particles and the like.
[0092]
Next, a method for producing a film (transparent support) using the cellulose acylate solution preferably used in the present invention will be described.
As a method and equipment for producing a cellulose acylate film that can be used as a transparent support, conventionally, a solution casting film forming method and a solution casting film forming apparatus used for producing a cellulose triacetate film can be used. The dope (cellulose acylate solution) prepared from the dissolution tank (kettle) is temporarily stored in a stock tank, and the foam contained in the dope is defoamed and finally prepared. The dope is sent from the dope discharge port to the pressure die through a pressure metering gear pump capable of delivering a constant amount of liquid with high accuracy, for example, by the number of rotations, and the dope is run endlessly from the die (slit) of the pressure die. The dope film (also referred to as web) is peeled off from the metal support at a peeling point that is uniformly cast on the metal support, and the metal support has substantially gone around. Both ends of the obtained web are sandwiched between clips, transported by a tenter while maintaining the width, dried, and then transported by a roll group of a drying device, dried, and wound up to a predetermined length by a winder. The combination of the tenter and the roll group dryer varies depending on the purpose. In the solution casting film forming method used for silver halide photographic light-sensitive materials and functional protective films for electronic displays, in addition to the solution casting film forming apparatus, an undercoat layer, an antistatic layer, an antihalation layer, a protective layer, etc. In many cases, a coating device is added to the surface processing of the film.
[0093]
In order to reduce variations in film thickness and reduce variations in retardation, a cellulose acylate solution can be used as a single layer or a plurality of cellulose acylate solutions on a smooth band or drum as a metal support. May be co-cast. For example, when casting a plurality of cellulose acylate solutions, a film is formed while casting and laminating a solution containing cellulose acylate from a plurality of casting ports provided at intervals in the traveling direction of the metal support. A known method described in JP-A-11-198285 can be applied. Moreover, the method of forming into a film by casting a cellulose acylate solution from two casting openings may be used. Alternatively, a cellulose acylate film casting method may be used in which a flow of a high-viscosity cellulose acylate solution is wrapped with a low-viscosity cellulose acylate solution, and the high-low viscosity cellulose acylate solution is simultaneously extruded. By carrying out such co-casting, since the smoothing in the drying of the surface proceeds as described above, a significant improvement in the surface shape can be expected. In the case of co-casting, the thickness of each layer is not particularly limited, but preferably the outer layer is preferably thinner than the inner layer. In this case, the thickness of the outer layer is preferably 1 to 30 μm, and more preferably 1 to 20 μm. Here, the outer layer refers to a surface that is not a band surface (drum surface) in the case of two layers, and layers on both surface sides of the completed film in the case of three or more layers. The inner layer indicates a band surface (drum surface) in the case of two layers, and indicates a layer inside the outer layer in the case of three or more layers.
Furthermore, when producing a transparent support having another functional layer, the cellulose acylate solution is mixed with another functional layer (for example, an adhesive layer, a dye layer, an antistatic layer, an antihalation layer, a UV absorbing layer, a polarizing layer). It can also be cast simultaneously with the forming solution.
[0094]
30-250 degreeC is preferable and, as for the drying temperature at the time of drying the said cellulose acylate dope on a metal support body, 40-180 degreeC is more preferable.
[0095]
The thickness of the produced cellulose acylate film (after drying) is preferably 20 to 150 μm, and more preferably 20 to 100 μm. What is necessary is just to adjust the solid content concentration contained in dope, the slit gap | interval of die die, the extrusion pressure from die | dye, a metal support body speed | rate etc. so that a film may become desired thickness.
[0096]
Here, if desired, surface treatment of the cellulose acylate film can improve adhesion between the cellulose acylate film and each functional layer (for example, the undercoat layer and the back layer). Depending on the application, it is preferable to provide an antistatic layer or a hydrophilic binder layer for adhering to the polarizing film on at least one layer of the cellulose acylate film.
[0097]
<Surface treatment of transparent support>
The transparent support used in the present invention is preferably subjected to a surface treatment. Examples of the surface treatment include saponification treatment, plasma treatment, flame treatment, and ultraviolet irradiation treatment. Saponification treatment includes acid saponification treatment and alkali saponification treatment. The plasma treatment includes corona discharge treatment and glow discharge treatment. In order to maintain the flatness of the film, in these surface treatments, it is preferable that the temperature of the polymer film is equal to or lower than the glass transition temperature (Tg). When using as a transparent protective film of a polarizing plate, it is particularly preferable to carry out an acid saponification treatment or an alkali saponification treatment from the viewpoint of adhesiveness with the polarizing film.
[0098]
Hereinafter, the example which performs an alkali saponification process is demonstrated concretely. The alkali saponification treatment is preferably performed in a cycle in which the polymer film is immersed in an alkali solution, neutralized with an acidic solution, washed with water and dried. Examples of the alkaline solution include potassium hydroxide solution and sodium hydroxide solution. The prescribed concentration of hydroxide ions in the alkaline solution is preferably in the range of 0.1N to 3.0N, more preferably in the range of 0.5N to 2.0N. The temperature of the alkaline solution is preferably in the range of 0 to 90 ° C, and more preferably in the range of 40 to 70 ° C.
[0099]
The surface energy after saponification is preferably 55 mN / m, more preferably 60 mN / m to 75 mN / m. The surface energy of the solid can be determined by the contact angle method, the wet heat method, and the adsorption method described in “Basics and Applications of Wetting” (Realize, 1989.12.10). In the case of a cellulose acetate film, the contact angle method is preferably used.
Specifically, two kinds of solutions having known surface energies are dropped onto a cellulose acetate film, and at the intersection between the surface of the droplet and the surface of the film, at the angle formed by the tangent line drawn on the droplet and the surface of the film, The surface angle of the film can be calculated by defining the angle containing the droplet as the contact angle.
[0100]
V. Optically anisotropic layer
<Optically anisotropic layer made of liquid crystalline compound>
The liquid crystal display device of the present invention includes two optically anisotropic layers, a first optically anisotropic layer, and a second optically anisotropic layer that sandwich a liquid crystal cell. Each of the first and second optically anisotropic layers may be a single layer or a plurality of layers. The first and second optically anisotropic layers are preferably formed on alignment films formed on the first and second transparent supports, respectively.
[0101]
The liquid crystalline compound used for the optically anisotropic layer is preferably a discotic compound. Examples of discotic compounds include C.I. Destrade et al., Mol. Cryst. 71, 111 (1981), benzene derivatives described in C.I. Destrade et al., Mol. Cryst. 122, 141 (1985), Physics lett, A, 78, 82 (1990); Kohne et al., Angew. Chem. 96, page 70 (1984) and the cyclohexane derivatives described in J. Am. M.M. Lehn et al. Chem. Commun. 1794 (1985), J. Am. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc. 116, 2655 (1994), azacrown type, phenylacetylene type macrocycle, etc. can be mentioned. The above discotic (discotic) compounds generally have a structure in which these are used as a mother nucleus at the center of a molecule, and a linear alkyl group, an alkoxy group, a substituted benzoyloxy group, etc. are radially substituted as the linear chain. , Which shows liquid crystallinity and is generally called a discotic liquid crystal. However, the molecule itself is not limited to the above description as long as the molecule itself has negative uniaxiality and can give a certain orientation. In the present specification, the term “formed from a discotic compound” does not require that the final product is the compound, for example, a group in which the low-molecular discotic liquid crystal reacts with heat, light, or the like. As a result, it may be polymerized or cross-linked by reaction with heat, light or the like, resulting in high molecular weight and loss of liquid crystallinity. Preferred examples of the discotic compound are described in JP-A-8-50206.
[0102]
The optically anisotropic layer is preferably a layer made of a compound having a discotic structural unit. The surface of the discotic structural unit is inclined with respect to the transparent support surface, and the angle formed by the surface of the discotic structural unit and the transparent support surface is changed in the depth direction of the optically anisotropic layer. Is preferred. The angle (tilt angle) of the surface of the discotic structural unit generally increases or decreases with increasing distance from the bottom surface of the optically anisotropic layer in the thickness direction of the optically anisotropic layer. It is preferable that the tilt angle increases as the distance from the bottom surface of the optically anisotropic layer increases. In addition, changes in tilt angle include continuous increase, continuous decrease, linear increase, nonlinear increase, intermittent increase, intermittent decrease, changes including continuous increase and continuous decrease, and increase and decrease. An intermittent change etc. can be mentioned. The intermittent change includes a region where the inclination angle does not change in the middle of the thickness direction. Even if the inclination angle includes a region that does not change, it is preferable that the inclination angle increases or decreases as a whole. Further, it is preferable that the inclination angle increases as a whole, and it is particularly preferable that the inclination angle changes continuously.
[0103]
The optically anisotropic layer is generally formed by applying a solution obtained by dissolving a discotic compound and other compounds in a solvent onto an alignment film, drying it, and then heating it to a discotic nematic phase formation temperature, and then aligning it (discotic It is obtained by maintaining the nematic phase and cooling. Alternatively, the optically anisotropic layer is formed by applying a solution obtained by dissolving a discotic compound and another compound (for example, a polymerizable monomer, a photopolymerization initiator) in a solvent onto the alignment film, drying, and then discotic It is obtained by heating to the nematic phase formation temperature, polymerizing (by irradiation with UV light or the like), and further cooling. The discotic nematic liquid crystal phase-solid phase transition temperature of the discotic liquid crystalline compound used in the present invention is preferably in the range of 70 to 300 ° C, particularly preferably in the range of 70 to 170 ° C.
[0104]
Further, the inclination angle of the discotic unit on the support side can be generally adjusted by selecting a discotic compound or a material for the alignment film, or by selecting a rubbing treatment method. Further, the inclination angle of the discotic unit on the surface side (air side) can be generally adjusted by selecting a discotic compound or another compound used together with the discotic compound. Examples of other compounds used with the discotic compound include plasticizers, surfactants, polymerizable monomers and polymers. Further, the degree of change in the tilt angle can be adjusted by making the same selection as described above.
[0105]
The plasticizer, surfactant and polymerizable monomer used together with the discotic compound are compatible with the discotic compound as long as they can change the tilt angle of the liquid crystalline discotic compound or do not inhibit the alignment. Any compound can be used. Among these, polymerizable monomers (eg, compounds having a vinyl group, a vinyloxy group, an acryloyl group, and a methacryloyl group) are preferable. It is preferable to add the said compound generally in 1-50 mass% with respect to a discotic compound, and it is more preferable to add in 5-30 mass%.
[0106]
As the polymer used together with the discotic compound, any polymer can be used as long as it is compatible with the discotic compound and can change the tilt angle of the liquid crystalline discotic compound. Examples of polymers include cellulose esters. Preferable examples of the cellulose ester include cellulose acetate, cellulose acetate propionate, hydroxypropyl cellulose and cellulose acetate butyrate. The polymer is generally added in the range of 0.1 to 10% by mass with respect to the discotic compound so as not to inhibit the alignment of the liquid crystalline discotic compound. This addition amount is preferably in the range of 0.1 to 8% by mass, and more preferably in the range of 0.1 to 5% by mass.
[0107]
The haze of the optically anisotropic layer is generally 5.0% or less. Therefore, the optically anisotropic layer generally has 5.0% or less because the haze of the transparent support is low. The haze is measured according to ASTN-D1003-52. When the haze of the optically anisotropic layer is high, light leakage that appears to be caused by scattering occurs in the black display portion, resulting in a decrease in contrast. This tendency is remarkable when the incident light is tilted in the normal direction and in the upward direction of the image. Therefore, in order to prevent this, the haze is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less. In general, haze is caused by a rough surface (fine irregularities, scratches) or internal non-uniformity (existence of minute portions having different refractive indexes). It is necessary to smooth the surface of the isotropic layer and reduce the nonuniformity of the internal refractive index. The optically anisotropic layer of the present invention has a low haze because an optically anisotropic layer having a smooth surface and a uniform interior is formed. In order to further reduce the haze, for example, it is preferable to form a protective layer or an adhesive layer on the optically anisotropic layer, or to appropriately select the conditions for forming the optically anisotropic layer. The smooth surface of the optically anisotropic layer can be easily obtained as described above.
[0108]
<Fixing of alignment state of liquid crystal compound>
It is preferable to fix the aligned liquid crystalline compound while maintaining the alignment state. The immobilization is preferably performed by a polymerization reaction. The polymerization reaction includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator. A photopolymerization reaction is preferred.
Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatic acyloin. Compound (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compound (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), a combination of triarylimidazole dimer and p-aminophenyl ketone (US Pat. No. 3,549,367) Acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (U.S. Pat. No. 4,212,970). The amount of the photopolymerization initiator used is preferably in the range of 0.01 to 20% by mass, more preferably in the range of 0.5 to 5% by mass, based on the solid content of the coating solution. Light irradiation for the polymerization of the liquid crystalline compound is preferably performed using ultraviolet rays. Irradiation energy is 20mJ / cm 2 ~ 50J / cm 2 Is preferably in the range of 20 to 5000 mJ / cm. 2 More preferably, it is in the range of 100 to 800 mJ / cm. 2 More preferably, it is in the range. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.
[0109]
<Alignment film>
The first and second optically anisotropic layers are preferably formed on alignment films provided on the first and second transparent supports, respectively. The alignment film has a function of defining the alignment direction of a liquid crystalline compound such as a discotic liquid crystalline compound to be applied by coating or the like. In the present invention, the alignment film is a polymer layer subjected to an alignment treatment such as a rubbing treatment, and the polymer has a group having vinyl, oxiranyl, aziridinyl, or aryl. The polymer is preferably polyvinyl alcohol.
[0110]
As an example of the alignment film, an alignment film made of polyvinyl alcohol will be described in detail.
The polyvinyl alcohol serving as the alignment film preferably has at least one hydroxyl group substituted with a group having a vinyl moiety, an oxiranyl moiety or an aziridinyl moiety. In general, the above-mentioned portion is composed of a polymer chain (carbon atom) of polyvinyl alcohol, an ether bond (-O-), a urethane bond (-OCONH-), an acetal bond ((-O-)). 2 It is bonded via CH—) or an ester bond (—OCO—) [that is, a linking group]. A urethane bond, an acetal bond or an ester bond is preferred. It is preferable that vinyl, oxiranyl, aziridinyl or aryl is indirectly bonded to polyvinyl alcohol via the above bond, that is, a group having the above moiety is bonded to polyvinyl alcohol together with the bonding group as described below. Preferably it is.
[0111]
Polyvinyl alcohol preferably used as the alignment film is represented by the following general formula (I), (II) or (III) (however, (II) represents only the group).
[0112]
[Chemical 1]
Figure 2004212863
[0113]
Where L 11 Represents an ether bond, urethane bond, acetal bond or ester bond; R 11 Represents an alkylene group or an alkyleneoxy group; L 12 Is R 11 And Q 11 Q represents a linking group connecting 11 Represents vinyl, oxiranyl or aziridinyl; at x1 + y1 + z1 = 100, x1 is 10-99.9 mol%, y1 is 0.01-80 mol%, and z1 is 0-70 mol%; and k and h are 0 or 1, respectively.
[0114]
In general formula (I), R 11 Is generally an alkylene group of 1 to 24 carbon atoms, at least one non-adjacent CH 2 Group is -O-, -CO-, -NH-, -NR 7 -(R 7 Represents alkyl having 1 to 4 carbon atoms or aryl having 6 to 15 carbon atoms), -S-, -SO 2 -Or an alkylene group having 3 to 24 carbon atoms replaced by arylene having 6 to 15 carbon atoms, or alkyl, aryl, alkoxy, aryloxy, alkylthio, arylthio, halogen, alkylcarbonyl, arylcarbonyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, Hydroxyl, mercapto, amino, alkylcarbonyloxy, arylcarbonyloxy, alkylsulfonyloxy, arylsulfonyloxy, alkylcarbonylthio, arylcarbonylthio, alkylsulfonylthio, arylsulfonylthio, alkylcarbonylamino, arylcarbonylamino, alkylsulfonylamino, It represents any of the above alkylene groups substituted with arylsulfonylamino, carboxy or sulfo.
[0115]
R 11 Is -R 2 -, -R 3 -(O-R 4 ) t -OR 5 -, -R 3 -CO-R 6 -, -R 3 -NH-R 6 -, -R 3 -NR 7 -R 6 -, -R 3 -S-R 6 -, -R 3 -SO 2 -R 6 -Or -R 3 -A 2 -R 6 -(However, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 And R 6 Each represents an alkylene having 1 to 24 carbon atoms, and R 7 Represents alkyl having 1 to 12 carbon atoms or aryl having 6 to 15 carbon atoms; 2 Represents an arylene having 6 to 24 carbon atoms, and t represents an integer of 0 to 4). In addition, R 11 Is -R 2 -Or -R 3 -(O-CH 2 CH 2 ) t -(However, R 2 And R 3 Are each alkylene having 1 to 12 carbon atoms and t is an integer of 0 to 2. In particular R 11 Is preferably alkylene having 1 to 12 carbon atoms.
[0116]
The alkylene group may have a substituent. Examples thereof include alkyl having 1 to 24 carbon atoms, aryl having 6 to 24 carbon atoms, alkoxy having 1 to 24 carbon atoms, aryloxy having 6 to 24 carbon atoms, and alkylthio having 1 to 24 carbon atoms. Arylthio having 6 to 24 carbon atoms, halogen (F, Cl, Br), alkylcarbonyl having 2 to 24 carbon atoms, arylcarbonyl having 7 to 24 carbon atoms, alkylsulfonyl having 1 to 24 carbon atoms, carbon Arylsulfonyloxy having 6 to 24 atoms, hydroxyl, mercapto, amino, alkylcarbonyloxy having 2 to 24 carbon atoms, arylcarbonyloxy having 7 to 24 carbon atoms, alkylsulfonyloxy having 1 to 24 carbon atoms, carbon atom Arylsulfonyloxy having 6 to 24 carbon atoms, alkylcarbonylthio having 2 to 24 carbon atoms, carbon Arylcarbonylthio having 7 to 24 children, alkylsulfonylthio having 1 to 24 carbon atoms, arylsulfonylthio having 6 to 24 carbon atoms, alkylcarbonylamino having 2 to 24 carbon atoms, 7 to 24 carbon atoms Examples thereof include arylcarbonylamino, alkylsulfonylamino having 1 to 24 carbon atoms, arylsulfonylamino having 6 to 24 carbon atoms, carboxy and sulfo.
[0117]
Preferred examples of the substituent for the alkylene group include alkyl having 1 to 24 carbon atoms (particularly 1 to 12 carbon atoms), aryl having 6 to 24 carbon atoms (particularly 6 to 14 carbon atoms), and carbon atoms 2 -24 alkoxyalkyl (especially 2-12 carbon atoms). Examples of alkyl include methyl, ethyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl, i-propyl, i-butyl, Mention may be made of sec-butyl, t-amyl and 2-ethylhexyl. Examples of alkyl substituted with 1-4 alkoxy include 2-methoxyethyl, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl, 2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethyl, 2-n- Mention may be made of butoxyethyl, 2-ethoxyethyl, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl, 3-methoxypropyl, 3-ethoxypropyl, 3-n-propyloxypropyl and 2-methylbutyloxymethyl. Examples of aryl include phenyl, 2-tolyl, 3-tolyl, 4-tolyl, 2-anisyl, 3-anisyl, 4-anisyl, 2-biphenyl, 3-biphenyl, 4-biphenyl, 2-chlorophenyl, 3- Mention may be made of chlorophenyl, 4-chlorophenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl. Examples of the heterocyclic group include pyridyl, pyrimidyl, thiazolyl and oxazolyl.
[0118]
L 12 Are —O—, —S—, —CO—, —O—CO—, —CO—O—, —O—CO—O—, —CO—O—CO—, —NRCO—, —CONR—, It preferably represents -NR-, -NRCONR-, -NRCO-O- or -OCONR- (wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group). -(L 12 ) h -Q 12 Is vinyl, vinyloxy, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, vinylphenoxy, vinylbenzoyloxy, styryl, 1,2-epoxyethyl, 1,2-epoxypropyl, 2,3-epoxy Preference is given to propyl, 1,2-iminoethyl, 1,2-iminopropyl or 2,3-iminopropyl. Furthermore, vinyl, vinyloxy, acryloyl, methacryloyl, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, vinylbenzoyloxy, 1,2-epoxyethyl, 1,2-epoxypropyl, 2,3-epoxypropyl, 1,2-iminoethyl 1,2-iminopropyl or 2,3-iminopropyl is preferred. In particular, acryloyl, methacryloyl, acryloyloxy and methacryloyloxy are preferred.
[0119]
Under the condition of x1 + y1 + z1 = 100, x1 is preferably 50 to 99.9 mol%, and y1 is preferably 0.01 to 50 mol% (more preferably 0.01 to 20 mol%, particularly 0.01 to 10 mol%). %, Most preferably 0.01-5 mol%) and z1 is preferably 0.01-50 mol%.
[0120]
In the above general formula (I), L 11 Is an acetal bond, the polyvinyl alcohol of the general formula (I) can be represented by the following general formula (Ia).
[0121]
[Chemical 2]
Figure 2004212863
[0122]
Where L 11 , R 11 , L 12 , Q 11 , X1, y1, z1, k, and h have the same meaning as in the general formula (I).
[0123]
As the polyvinyl alcohol for the alignment film, those represented by the following general formula (III) are also preferable.
[0124]
[Chemical 3]
Figure 2004212863
[0125]
Where L 31 Represents an ether bond, a urethane bond, an acetal bond or an ester bond; A 31 Represents an arylene group or an arylene group substituted with halogen, alkyl, alkoxy or substituted alkoxy (substituents of substituted alkoxy include alkoxy, aryl, halogen, vinyl, vinyloxy, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, acryloyl) Oxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, vinylphenoxy, vinylbenzoyloxy, styryl, 1,2-epoxyethyl, 1,2-epoxypropyl, 2,3-epoxypropyl, 1,2-iminoethyl, 1,2-imino Propyl or 2,3-iminopropyl); R 31 Is R 11 Represents the same group as L; 32 L 12 Represents the same group as 31 Q 11 And x2 is from 10 to 99.9 mol%, y2 is from 0.01 to 80 mol%, and z2 is from 0 to 70 mol% under the condition of x2 + y2 + z2 = 100; and f, k1 And h1 are 0 or 1, respectively.
Especially A 31 Is preferably an arylene group having 6 to 24 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 24 carbon atoms substituted with halogen, alkyl having 1 to 4 carbon atoms, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms. .
[0126]
A 31 In general, the number of carbon atoms in the arylene group is 6 to 24, preferably 6 to 12. Examples of the arylene group include 1,4-phenylene, 1,3-phenylene, 1,2-phenylene and 1,5-naphthylene, and 1,4-phenylene is particularly preferable. As the substituent for the arylene group, a halogen atom (F, Cl, Br or I), an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, C6-C15 aryl, halogen, vinyl, vinyloxy, oxiranyl (1,2-epoxyethyl, 1,2-epoxypropyl, 2,3-epoxypropyl), aziridinyl (1,2-iminoethyl, 1,2 -Iminopropyl or 2,3-iminopropyl), acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, vinylphenoxy, vinylbenzoyloxy or styryl substituted alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms Can be mentioned. A halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and F, Cl, or methyl is particularly preferable. Under the condition x2 + y2 + z2 = 100, x2 is preferably 50 to 99.9 mol%, and y2 is preferably 0.01 to 50 mol% (particularly 0.01 to 20 mol%, particularly 0.01 to 10 mol%). %, Most preferably 0.01-5 mol%) and z2 is preferably 0.01-50 mol%.
[0127]
In the general formula (III), L 31 Is an acetal bond, the polyvinyl alcohol of the general formula (III) can be represented by the following general formula (IIIa).
[0128]
[Formula 4]
Figure 2004212863
[0129]
Where A 31 , R 31 , L 32 , Q 31 , X2, y2, z2, f, k1, and h1 have the same meanings as those in formula (III).
[0130]
Furthermore, as the polyvinyl alcohol for the alignment film, those in which at least one hydroxyl group is substituted with a group of the following general formula (II) are also preferable.
[0131]
[Chemical formula 5]
Figure 2004212863
[0132]
Where R 21 Represents an alkyl group or an alkyl group substituted with alkyl, alkoxy, allyl, halogen, vinyl, vinyloxy, oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy; 21 Is an alkyl group, an alkyl group, an alkoxy group, or an alkyl, alkoxy, aryl, halogen, vinyl, vinyloxy substituted with an alkyl group, alkyl, alkoxy, aryl, halogen, vinyl, vinyloxy, oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy Represents an alkoxy group substituted by oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy; q is 0 or 1; and n is an integer of 0 to 4 (preferably 0 or 1, particularly 0) is there).
[0133]
R 21 Represents an alkyl group or an alkyl group substituted with alkyl, alkoxy, aryl or halogen; and W 21 Preferably represents an alkyl group, an alkyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group or an alkyl group substituted with a halogen, or an alkoxy group substituted with an alkyl, alkoxy, allyl or a halogen.
[0134]
R 21 Represents an alkyl group substituted with vinyl, vinyloxy, oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy; 21 Is an alkyl group, an alkyl group, an alkoxy group, or an alkyl, alkoxy, aryl, halogen, vinyl, vinyloxy substituted with an alkyl group, alkyl, alkoxy, aryl, halogen, vinyl, vinyloxy, oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy And preferably represents an alkoxy group substituted with oxiranyl, acryloyloxy, methacryloyloxy or crotonoyloxy.
[0135]
The number of carbon atoms of the alkyl group or alkoxy group is preferably 1-24, and particularly preferably 1-12. Examples of the alkyl group include unsubstituted alkyl groups (eg, methyl, ethyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n- Dodecyl, i-propyl, i-butyl, sec-butyl, t-amyl and 2-ethylhexyl); alkyl groups substituted with 1-4 alkoxy (eg 2-methoxyethyl, 2- (2-methoxyethoxy) Ethyl, 2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethyl, 2-n-butoxyethyl, 2-ethoxyethyl, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl, 3-methoxypropyl, 3-ethoxypropyl, 3 -N-propyloxypropyl, 3-benzyloxypropyl and 2-methylbutyloxymethyl); aralkyl groups (eg 2-phenoxy Ruyl and 2- (4-n-butyloxyphenyl) ethyl); vinylalkyl groups (eg, vinylmethyl, 2-vinylethyl, 5-vinylpentyl, 6-vinylhexyl, 7-vinylheptyl and 8-vinyloctyl); Vinyloxyalkyl groups (eg 2-vinyloxyethyl, 5-vinyloxypentyl, 6-vinyloxyhexyl, 7-vinyloxyheptyl and 8-vinyloxyoctyl); oxiranylalkyl groups (eg 3,4- Epoxybutyl, 4,5-epoxypentyl, 5,6-epoxyhexyl, 6,7-epoxyheptyl, 7,8-epoxyoctyl and 6,7-epoxyoctyl); acryloyloxyalkyl groups (eg 2-acryloyloxy) Ethyl, 3-acryloyloxypropyl, 4 Acryloyloxybutyl, 5-acryloyloxypentyl, 6-acryloyloxyhexyl, 7-acryloyloxyheptyl and 8-acryloyloxyoctyl); methacryloyloxyalkyl groups (eg 2-methacryloyloxyethyl, 3-methacryloyloxypropyl, 4- Methacryloyloxybutyl, 5-methacryloyloxypentyl, 6-methacryloyloxyhexyl, 7-methacryloyloxyheptyl and 8-methacryloyloxyoctyl); crotonoyloxyalkyl groups (eg 2-crotonoyloxyethyl, 3-crotonoyloxypropyl) 4-crotonoyloxybutyl, 5-crotonoyloxypentyl, 6-crotonoyloxyhexyl, 7-crotonoyloxyheptyl And 8-crotonoyloxyoctyl).
[0136]
OR 21 The position of substitution with the benzene ring is preferably 3 or 4. The polyvinyl alcohol having the group of the general formula (II) has a repeating unit having the group of the general formula (II) in a range of 0.1 to 10 mol% (particularly 0.1 to 5 mol%) of all repeating units. In the range).
[0137]
The group of the general formula (II) can be introduced into polyvinyl alcohol by reacting a carboxylic acid derivative having the following general formula (IIa) group with polyvinyl alcohol.
[0138]
[Chemical 6]
Figure 2004212863
[0139]
In the general formula (IIa), R 21 , W 21 , N and q have the same meanings as in the general formula (II), and X represents a group (which can activate X-CO-) necessary to form a carboxylic acid site activated form. Represent. The group represented by X is described, for example, in Nobuo Izumiya et al., “Peptide Synthesis (Chapter 5, published by Maruzen 1975)”. For example, when an active ester is formed, examples of X include 4-nitrophenoxy and N-oxysuccinimide. In the case of forming an acid anhydride, symmetric acid anhydrides and mixed acid anhydrides can be mentioned. Examples of X in the case of mixed acid anhydrides include methanesulfonyloxy, trifluoroacetyloxy, ethyloxy Mention may be made of carbonyloxy. Examples of X in the case of an acid halide include a chlorine atom and a bromine atom. These compounds having an atomic group represented by X are not necessarily isolated, and those generated in the reaction system may be used as they are. As the carboxylic acid derivative, mixed acid anhydrides and acid halides are preferable, and methanesulfonyloxy type mixed acid anhydrides and acid chlorides are particularly preferable.
[0140]
Specific examples of the polyvinyl alcohol represented by the general formulas (I), (II) and (III), and (Ia), (IIa) and (IIIa) include the paragraphs of JP-A-9-152509. Examples compounds described in 0060-0066 and 0072-0095 are included. The synthesis method is described in paragraphs 0070 and 0096-0120 of the above publication.
[0141]
In the present invention, the alignment film may be composed of the above-mentioned specific polyvinyl alcohol alone or may be composed of a mixture with a conventionally known alignment film polymer. In the case of a mixture, generally known polymers can be used at 90% by mass or less of the total polymer, but it is particularly preferable that they are used at 70% by mass or less.
[0142]
In addition to the specific polyvinyl alcohol, examples of the polymer having a polymerizable group that can be used as an alignment film in the present invention include polyimide having vinyl, oxiranyl, or aziridinyl, and gelatin having vinyl, oxiranyl, or aziridinyl. . These polymers can be synthesized using a polymer having a hydroxyl group or an amino group introduced in the same manner as the synthesis of the specific polyvinyl alcohol. For example, the introduction of a polymerizable group into polyimide has a polymerizable group used in the synthesis of the specific polyvinyl alcohol by reacting a polyhydric alcohol with a carboxyl group of a polyamic acid to introduce a hydroxyl group into the polyamic acid. The reaction can be carried out by reacting a compound (for example, a compound of the general formula (IIa) or an isocyanate compound thereof) with the hydroxyl group of the polyamic acid and then polymerizing the polyamic acid having this polymerizable group. Introduction of a polymerizable group into gelatin can be carried out by reacting an ε-amino group of a lysine residue of gelatin with a compound having a polymerizable group used in the synthesis of the specific polyvinyl alcohol.
[0143]
Examples of other known polymers that can be used in the alignment film of the present invention include polymethyl methacrylate, acrylic acid / methacrylic acid copolymer, styrene / maleimide copolymer, polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol, poly ( N-methylolacrylamide), styrene / vinyl toluene copolymer, chlorosulfonated polyethylene, nitrocellulose, polyvinyl chloride, chlorinated polyolefin, polyester, polyimide, vinyl acetate / vinyl chloride copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer Mention may be made of carboxymethylcellulose, polyethylene, polypropylene and polycarbonate.
[0144]
In the present invention, the alignment film is formed by applying a coating liquid containing the specific polyvinyl alcohol, which is an alignment film forming material, onto a transparent support, followed by drying by heating to form a polymer layer, and rubbing the polymer layer. It can form by performing orientation processing, such as processing. Examples of the coating method include a spin coating method, a dip coating method, an extrusion coating method, and a bar coating method. The E-type coating method is particularly preferable. The film thickness is preferably 0.1 to 10 μm. Heat drying can be performed at 20 ° C. to 110 ° C., preferably 60 ° C. to 100 ° C., particularly preferably 80 ° C. to 100 ° C. The drying time can be 1 minute to 36 hours. Preferably, it is 5 minutes to 30 minutes.
[0145]
The alignment film can be obtained by subjecting the polymer layer to an alignment treatment such as a rubbing treatment using a treatment method widely adopted as a liquid crystal alignment treatment step of LCD as described above. The alignment film functions to define the alignment direction of a liquid crystal compound such as a liquid crystal discotic compound provided thereon. The rubbing treatment is generally performed by rubbing the surface of the polymer layer in a certain direction using paper, gauze, felt, rubber, velvet, fibers of polyamide, polyester, or the like. Preferably, it is performed by rubbing the surface of the polymer layer using a rubbing roll wound with a rubbing cloth such as velvet. The rubbing may be performed by a batch method or a continuous method.
[0146]
The liquid crystal display device of the present invention includes a first transparent protective film, a first polarizing film, a first transparent support and a first optical anisotropic layer, and / or a second transparent protective film, a second polarizing film, a second After integrating the transparent support and the second optically anisotropic layer, it can be produced in combination with a liquid crystal cell.
For example, when the polarizing film is produced by the above-described oblique stretching method that is performed continuously, a long polarizing film is obtained. This long polarizing film is wound into a roll to form a roll polarizing film. On the other hand, an optically anisotropic layer made of a liquid crystalline compound is formed on a long transparent support and wound into a roll. A roll-shaped laminate is obtained by using a roll-shaped transparent support with an optically anisotropic layer, and laminating them together and continuously integrating them. By cutting (punching) the roll-shaped laminate into a desired size, a member in which the polarizing film, the transparent support, and the optically anisotropic layer are integrated is obtained. Further, at least one optically anisotropic layer composed of a liquid crystalline compound is formed on a long transparent support at the same time or after the long transparent protective film is bonded to the long polarizing film. A transparent support with an optically anisotropic layer on which a conductive layer is formed is laminated to obtain a laminate, which is cut (punched) into a desired size, thereby forming a transparent protective film, a polarizing film, a transparent support and an optical A member in which the anisotropic layer is integrated is obtained. The liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by arranging the prepared pair of members with a liquid crystal cell interposed therebetween. In the present invention, the retardation (Re) value of the optically anisotropic layer can be defined by the formula (1) (formula (1) in claim 4).
[0147]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.
[0148]
[Example 1]
(Production of transparent support and cellulose acetate film for transparent protective film)
The following composition was put into a mixing tank and stirred while heating to dissolve each component to prepare a cellulose acetate solution.
Cellulose acetate solution composition
100 parts by mass of cellulose acetate having an acetylation degree of 60.7 to 61.1%
7.8 parts by mass of triphenyl phosphate (plasticizer)
Biphenyl diphenyl phosphate (plasticizer) 3.9 parts by mass
336 parts by mass of methylene chloride (first solvent)
Methanol (second solvent) 29 parts by mass
1-butanol (third solvent) 11 parts by mass
[0149]
In another mixing tank, 16 parts by mass of the following retardation increasing agent, 92 parts by mass of methylene chloride and 8 parts by mass of methanol were added and stirred while heating to prepare a retardation increasing agent solution. A dope was prepared by mixing 474 parts by mass of the cellulose acetate solution with 25 parts by mass of the retardation increasing agent solution and stirring sufficiently. The addition amount of the retardation increasing agent was 3.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose acetate.
[0150]
Retardation raising agent
[Chemical 7]
Figure 2004212863
[0151]
The obtained dope was cast using a band stretching machine. After the film surface temperature on the band reaches 40 ° C., the film is dried with warm air of 70 ° C. for 1 minute, and the film is dried from the band with 140 ° C. of drying air for 10 minutes. A cellulose acetate film (thickness: 60 μm) was prepared. About the produced cellulose acetate film (transparent support body, transparent protective film), the Re retardation value and Rth retardation value in wavelength 546nm were measured using the ellipsometer (M-150, JASCO Corporation make). Re was 2 nm (variation ± 1 nm), and Rth was 78 nm (variation ± 3 nm). Furthermore, Re of each wavelength of 400 nm to 700 nm was in the range of 2 ± 1 nm, and Rth of each wavelength of 400 nm to 700 nm was in the range of 78 ± 2 nm.
The produced cellulose acetate film was immersed in a 2.0N potassium hydroxide solution (25 ° C.) for 2 minutes, neutralized with sulfuric acid, washed with pure water, and then dried. The surface energy of the cellulose acetate film was determined by a contact method and found to be 63 mN / m. Thus, a cellulose acetate film for a transparent support and a transparent protective film was produced.
[0152]
(Preparation of alignment layer)
On this cellulose acetate film, a coating solution of the following composition was 28 ml / m with a # 16 wire bar coater. 2 Applied. The film was dried at 25 ° C. for 60 seconds, 60 ° C. warm air for 60 seconds, and 90 ° C. hot air for 150 seconds. The alignment film thickness after drying was 1.1 μm. Further, the surface roughness (Ra) of the alignment film was measured with an atomic force microscope (AFM: Atomic Force Microscope, SPI3800N, manufactured by Seiko Instruments Inc.), and found to be 1.147 nm. Next, the formed film was rubbed in a 45 ° direction with respect to the slow axis of the cellulose acetate film (measured at a wavelength of 632.8 nm).
[0153]
Alignment film coating solution composition
20 parts by mass of the following modified polyvinyl alcohol
361 parts by weight of water
119 parts by mass of methanol
Glutaraldehyde (crosslinking agent) 0.5 parts by mass
[0154]
Modified polyvinyl alcohol
[Chemical 8]
Figure 2004212863
[0155]
(Formation of optically anisotropic layer)
On the alignment film, a liquid crystal discotic compound 1,2,1 ′, 2 ′, 1 ″, 2 ″ -tris [4,5-di (vinylcarbonyloxybutoxybenzoyloxy) phenylene (JP-A-8-50206) (8), m = 4) 41.01 g of Exemplified Compound TE-8 described in paragraph No. 0044, ethylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate (V # 360, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) 4.06 g , 0.90 g of cellulose acetate butyrate (CAB551-0.2, manufactured by Eastman Chemical Co.), 0.23 g of cellulose acetate butyrate (CAB531-1, manufactured by Eastman Chemical Co., Ltd.), photopolymerization initiator (Irgacure 907, Ciba Geigy Co., Ltd.) 1.35 g, Sensitizer (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 0.45 g The coating liquid was dissolved in methyl ethyl ketone g, was applied with a # 4 wire bar. This was affixed to a metal frame, and then heated in a thermostatic bath at 130 ° C. for 2 minutes to orient the discotic compound. Next, using a 120 W / cm high pressure mercury lamp at 60 ° C., UV irradiation was performed for 1 minute to polymerize the discotic compound. Thereafter, the mixture was allowed to cool to room temperature to form an optically anisotropic layer (film thickness 1.95 μm).
[0156]
With respect to the produced optically anisotropic layer, Re (retardation value) measured at a wavelength of 632.8 nm was 46 nm. The angle (tilt angle) between the disk surface and the first transparent support surface increased from the first transparent support side toward the air interface (hybrid orientation), and averaged 38 °.
In addition, when the number of orientation defects in the optically anisotropic layer was observed using a 100 times magnifier, 1.3 defects / m of defects of 70 μm or more were observed. 2 It was the following.
The retardation (Re) value for the optically anisotropic layer can be defined by the above formula (1) (formula (1) in claim 4).
[0157]
(Preparation of polarizing film)
A PVA film having an average degree of polymerization of 2,400 and a film thickness of 100 μm was washed with ion exchange water at 15 to 17 ° C. for 60 seconds, and surface moisture was scraped off with a stainless steel blade. It was immersed in an aqueous solution of 0.77 g / l iodine and 60.0 g / l potassium iodide for 55 seconds at 40 ° C. while correcting the concentration so that the concentration was constant. After dipping in an aqueous solution of 0.5 g / l, potassium iodide 30 g / l, and zinc chloride 1.8 g / l at 40 ° C. for 90 seconds, both surfaces of the film are scraped off with a stainless steel blade, and contained in the film In a state where the moisture content distribution was 2% or less (the average moisture content of the PVA film at this time was 32%), it was introduced into a tenter stretching machine having the configuration shown in FIG. After feeding 100 m at a conveyance speed of 4 m / min and stretching up to 5 times in an atmosphere of 60 ° C. and 95%, the tenter is bent as shown in FIG. 4 with respect to the stretching direction. After drying in an atmosphere of ° C., it was detached from the tenter. The moisture content of the PVA film after drying was 1.5%. The difference in transport speed between the left and right tenter clips was less than 0.05%, and the angle between the center line of the introduced film and the center line of the film sent to the next process was 46 °. Here, | L1-L2 | is 0.7 m, W is 0.7 m, and | L1-L2 | = W. The substantial stretching direction Ax-Cx at the tenter outlet was inclined by 45 ° with respect to the center line 22 of the film sent to the next process. Wrinkles and film deformation at the tenter exit were not observed. The thickness of the film after stretching and drying was 19 μm.
[0158]
(Lamination of transparent protective film)
The above-mentioned optical film in which the above-mentioned obliquely stretched polarizing film is 3 cm from the width direction and is cut with a cutter, and then both surfaces thereof are saponified using an aqueous solution of PVA (PVA-117H manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 3% A transparent support having an anisotropic layer and a saponified cellulose acetate film for transparent protective film prepared above were bonded together, and further heated at 70 ° C. for 10 minutes to provide a cellulose acetate film on both sides with an effective width of 650 mm. A polarizing plate was obtained.
The polarizing plate performance excluding the optically anisotropic layer of the polarizing plate has a visible light transmittance of 43.2 and a polarization degree {(Tp−Tc) / (Tp + Tc)}. 1/2 Is 0.9997 (where Tp is parallel transmittance, Tc is orthogonal transmittance), before and after standing at 60 ° C., humidity 90% RH atmosphere for 500 hours and 80 ° C., dry atmosphere for 500 hours The change rate of the light transmittance was 1% or less based on the absolute value, and the change rate of the polarization degree was 0.05% or less based on the absolute value.
[0159]
The absorption axis direction of the obtained polarizing film was inclined 45 ° with respect to the longitudinal direction. The polarizing plate had a transmittance at 550 nm of 42.3% and a degree of polarization of 99.97%. Further, as shown in FIG. 10, when cut into a size of 310 × 233 mm, a polarizing plate having an absorption axis inclined by 45 ° with respect to the side with an area efficiency of 91.5% could be obtained. In addition, no color omission stripes were observed with the naked eye.
[0160]
(Laminated arrangement with liquid crystal cell)
The polarizing plate was peeled off from a commercially available liquid crystal display device (6E-A3, manufactured by Sharp Corporation), the TN type liquid crystal cell was taken out, and the polarizing plate produced as described above was arranged as shown in FIG. 1 and FIG. Laminated. Specifically, the angle formed by the slow axis of the first transparent protective film (longitudinal direction of the film) and the absorption axis of the first polarizing film is + 45 °, and similarly the slow axis of the first transparent support (longitudinal direction of the film) And an angle formed by the first polarizing film absorption axis is + 45 °, and an angle formed by the first polarizing film absorption axis and the orientation control direction (rubbing angle) of the first optical anisotropic layer made of the discotic liquid crystalline compound is 0 ° or The angle was 180 °. The angle formed between the upper rubbing axis 6 of the liquid crystal cell and the slow axis 4 of the first transparent protective film was set to + 45 ° or −45 °. Similarly, the angle formed by the slow axis of the second transparent protective film (longitudinal direction of the film) and the absorption axis of the second polarizing film is + 45 °, and the slow axis of the second transparent support (longitudinal direction of the film) and the second The angle between the polarizing film absorption axis is + 45 °, and the angle between the second polarizing film absorption axis and the orientation control direction (rubbing angle) of the second optical anisotropic layer made of the discotic liquid crystalline compound is 0 ° or 180 °. did. The angle formed between the lower rubbing axis of the liquid crystal cell and the slow axis of the second transparent protective film was set to + 45 ° or −45 °.
The angle formed between the liquid crystal cell rubbing axis and the slow axis of the transparent support (the longitudinal direction of the film) varies depending on the liquid crystal cell twist angle and the liquid crystal cell driving voltage because the optimum angle for achieving the maximum contrast changes. There is no limit. Furthermore, the angle formed by the first polarizing film absorption axis and the second polarizing film absorption axis was 90 °. The liquid crystal cell thus produced was returned to the above-mentioned liquid crystal display device (6E-A3, manufactured by Sharp Corporation), and the liquid crystal display device 5 was produced with the second transparent protective layer on the backlight side. The above angle allows a deviation of around plus or minus 5 ° in consideration of variations in the process of forming an optically anisotropic layer made of a liquid crystal cell or a discotic liquid crystalline compound.
[0161]
(Viewing angle measurement)
The luminance and contrast ratio of the produced liquid crystal display device were measured with a spectral radiance meter (BM-5 manufactured by Topcon Corporation). The contrast ratio was calculated from the ratio between the white display luminance and the black display luminance. The viewing angle was measured every 5 ° and the azimuth was measured every 10 ° in a dark room. When expressing the results on a graph, an isocontrast curve diagram in which the angles of the same contrast values are connected by a solid line was used.
[0162]
(Evaluation of the effect on the viewing angle of deviation (axial deviation) from an angle of 45 ° between the slow axis of the first transparent support and the absorption axis of the first polarizing film)
Liquid crystal display devices 1 to 4 and 6 to 9 shown in Table 1 were produced in the same manner as the liquid crystal display device 5 except that the direction of the slow axis of the first transparent support was changed. Table 1 shows the measurement results of the liquid crystal display devices 1 to 9 in the range of the contrast ratio of 10 to 1 or more in the front contrast ratio and the horizontal viewing angle. From the results shown in Table 1, it can be seen that the axis deviation angle ± 5 ° is the same and the present invention is effective. It can also be seen that a deviation of around ± 5 ° is allowed. The same result was obtained when the slow axis of the second transparent support and the axis of the second polarizing film were misaligned.
[0163]
[Table 1]
Figure 2004212863
[0164]
[Example 2]
<Measurement results of influence of Re value of first and second transparent supports>
As shown in Table 2, liquid crystal display devices 10 to 14 were produced in the same manner as the liquid crystal display device 5 except that the Re values of the first and second transparent supports were changed. The Re value was adjusted by controlling the film thickness, stretching strength, additives, etc., and Rth was kept constant at 78 nm. With respect to the liquid crystal display devices 5 and 10 to 14, the measurement results in the range of the contrast ratio of 10 to 1 or more in the front contrast ratio of the liquid crystal display device and the horizontal viewing angle are shown in Table 2.
From the results shown in Table 2, it can be seen that as the Re value of the transparent support increases, the viewing angle deteriorates, and the range where the contrast ratio is 10 to 1 or more is narrowed particularly in the left-right direction. In addition, the symmetry of the left and right contrasts in the range of 10 to 1 or more deteriorates. When the Re value of the transparent support was larger than 5 nm, an opening of 10 ° or more occurred in the difference in the range, and asymmetry or deterioration of the viewing angle was also confirmed by visual observation.
[0165]
[Table 2]
Figure 2004212863
[0166]
[Example 3]
<Measurement result of influence of Rth value of transparent support>
As shown in Table 3, the Rth value of the second transparent support was set to 78 nm, and the Rth value of the first transparent support was changed. 18 was produced. The Rth value was adjusted by controlling the film thickness, stretching strength, additives, etc., and Re was made constant at 2 nm. Table 3 shows the measurement results of the viewing angle at which the contrast ratio is 10 to 1 or more in the front contrast ratio and the horizontal viewing angle for each liquid crystal display device with the protective film Rth value changed. From the results in the table, the same characteristics were obtained when the Rth value was 76 nm ± 5 nm. When Rth is greatly changed, Rth may be set between 50 and 200 nm in order to obtain a contrast range of 10: 1 or more in the horizontal direction of 50 ° or more. At this time, a film having a Re value of 2 nm was used.
[0167]
[Table 3]
Figure 2004212863
[0168]
[Example 4]
(Measurement result of influence of Re value deviation of first transparent support and second transparent support)
As shown in Table 4, the thickness of the optically anisotropic layer was changed to 1.43 μm by changing the coating amount of the optically anisotropic layer (Re value was 46 nm, the angle between the disk surface and the first transparent support surface (inclination) The liquid crystal display device was manufactured in the same manner as the liquid crystal display device 5 except that the angle was 39 ° on average and the Re values of the first transparent support and the second transparent support were changed as shown in Table 4. . At this time, Rth of the first transparent support and the second transparent support was 78 nm. Table 4 shows the measurement results of the front contrast ratio of the obtained liquid crystal display device. From the results shown in Table 4, the front contrast decreases when there is a difference in the Re values between the first transparent support and the second transparent support. In order to obtain a high contrast of 1000 to 1, the difference in Re value between the first transparent support and the second transparent support needs to be within ± 3 nm. Further, as the absolute value of the Re value increases, the asymmetry of the viewing angle characteristic becomes remarkable. Therefore, the absolute value of Re is desirably 5 nm or less.
[0169]
[Table 4]
Figure 2004212863
[0170]
[Example 5]
A liquid crystal display device 1 to a liquid crystal display device 1 except that the first transparent protective film and the second transparent protective film of Example 1 were replaced with those obtained by saponifying a commercially available cellulose triacetate film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 9, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The obtained results were almost the same as those in Example 1.
Moreover, the polarizing plate performance except the optically anisotropic layer of the polarizing plate used above was evaluated similarly to Example 1. As a result, the visible light transmittance is 43.6, and the degree of polarization {(Tp−Tc) / (Tp + Tc)}. 1/2 Is 0.9996 (where Tp is parallel transmittance, Tc is orthogonal transmittance), before and after standing at 60 ° C., humidity 90% RH atmosphere for 500 hours and 80 ° C., dry atmosphere for 500 hours The change rate of the light transmittance was 1% or less based on the absolute value, and the change rate of the polarization degree was 0.05% or less based on the absolute value.
[0171]
[Comparative Example 1]
The angle formed by the slow axis of the first transparent protective film and the first transparent support and the absorption axis of the first polarizing film is substantially parallel, and the slow axis of the second transparent protective film and the second transparent support and the second polarized light are formed. The angle formed by the film absorption axes was made substantially parallel, and the other configurations were the same as those in Example 1. The viewing angle of the contrast ratio of 10: 1 or more of the liquid crystal display device was 70 ° or more in both the left and right directions, and a front contrast ratio of 1200 was obtained. However, it is understood that the yield is lowered in this configuration when the polarizing plate is cut out from the roll. It was.
[0172]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is to provide a liquid crystal display device capable of remarkably reducing the manufacturing cost by using a polarizing plate that has a wide viewing angle and can be manufactured at low cost, and in particular, improves the yield in the punching process. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle using a polarizing plate that can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a polarizing plate of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 7 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of the method of the present invention for obliquely stretching a polymer film.
FIG. 9 is a schematic plan view showing a state of punching a conventional polarizing plate.
FIG. 10 is a schematic plan view showing a state of punching out the polarizing plate of the present invention.
[Explanation of symbols]
1A First polarizing plate (consisting of a first transparent protective film, a first polarizing film, and a first support)
2A Absorption axis of the first polarizing plate
3A First optically anisotropic layer
4A Orientation control direction of the first optically anisotropic layer
5A Liquid crystal cell observation side substrate
6A Observation side substrate Liquid crystal alignment rubbing direction
7A Liquid crystal molecules
8A LCD cell backlight side substrate
9A Backlight side substrate Liquid crystal alignment rubbing direction
10A Second optically anisotropic layer
11A Orientation control direction of second optical anisotropic layer
12A transparent protective film
13A Transparent protective film slow axis
14A Polarizing plate polarizing film
15A Polarization film absorption axis
16A Crossing angle between slow axis and absorption axis
17A transparent support
18A Transparent support slow axis
19A Second polarizing plate (consisting of a second support, a second polarizing film, and a second transparent protective film)
20A Absorption axis of the second polarizing plate
(B) Direction of film introduction
(B) Film transport direction to the next process
(A) Step of introducing a film
(B) Step of stretching the film
(C) Sending the stretched film to the next process
A1 Position of biting into film holding means and starting point of film stretching (substantially holding start point: right)
B1 Biting position of film holding means (left)
C1 Film stretch starting position (substantially holding start point: left)
Cx film release position and film stretching end point reference position (actual holding release point: left)
Ay Film drawing end point reference position (substantially holding release point: right)
| L1-L2 | Stroke difference between left and right film holding means
W Actual width at the end of the film stretching process
θ Angle between stretching direction and film traveling direction
11 Center line of introduction film
12 Center line of film sent to the next process
13 Trajectory of film holding means (left)
14 Trajectory of film holding means (right)
15 Introducing film
16 Film sent to the next process
17, 17 'Left and right film holding start (biting) point
18, 18 'Departing point from left and right film holding means
21 Centerline of introduction film
22 Center line of film sent to the next process
23 Trajectory of film holding means (left)
24 Trajectory of film holding means (right)
25 Introducing film
26 Film sent to the next process
27, 27 'Left and right film holding start (biting) points
28, 28 'Departing point from left and right film holding means
33, 43, 53, 63 Trajectory of film holding means (left)
34, 44, 54, 64 Trajectory of film holding means (right)
35, 45, 55, 65 Introduction side film
36, 46, 56, 66 Film sent to the next process
71 Absorption axis (stretching axis)
72 Longitudinal direction
81 Absorption axis (stretching axis)
82 Longitudinal direction

Claims (15)

第1透明保護膜、第1偏光膜、第1透明支持体、液晶性化合物から形成された1層以上からなる第1光学異方性層、液晶セル、液晶性化合物から形成された1層以上からなる第2光学異方性層、第2透明支持体、第2偏光膜および第2透明保護膜がこの順に積層されてなり、第1偏光膜および第2偏光膜の吸収軸がそれぞれ第1透明支持体および第2透明支持体の遅相軸と平行でも垂直でもなく、且つ第1透明支持体の遅相軸と第2透明支持体の遅相軸とが直交していることを特徴とする液晶表示装置。1st transparent protective film, 1st polarizing film, 1st transparent support body, 1st optically anisotropic layer which consists of one or more layers formed from liquid crystalline compounds, liquid crystal cell, 1 layer or more formed from liquid crystalline compounds The second optically anisotropic layer, the second transparent support, the second polarizing film, and the second transparent protective film are laminated in this order, and the absorption axes of the first polarizing film and the second polarizing film are the first, respectively. The slow axis of the transparent support and the second transparent support is neither parallel nor perpendicular, and the slow axis of the first transparent support and the slow axis of the second transparent support are perpendicular to each other. Liquid crystal display device. 第1光学異方性層および第2光学異方性層の少なくとも一方が、ディスコティック構造単位を有する化合物からなる層であるとともに、該ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、且つ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が光学異方性層の厚さ方向において変化していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。At least one of the first optical anisotropic layer and the second optical anisotropic layer is a layer made of a compound having a discotic structural unit, and the disc surface of the discotic structural unit is inclined with respect to the transparent support surface. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an angle formed by the disc surface of the discotic structural unit and the transparent support surface changes in the thickness direction of the optically anisotropic layer. 第1透明支持体の遅相軸と第1偏光膜の吸収軸との交差角度が10°以上90°未満であり、第2透明支持体の遅相軸と第2偏光膜の吸収軸との交差角度が10°以上90°未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。The crossing angle between the slow axis of the first transparent support and the absorption axis of the first polarizing film is 10 ° or more and less than 90 °, and the slow axis of the second transparent support and the absorption axis of the second polarizing film The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the crossing angle is 10 ° or more and less than 90 °. 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方が、以下の条件(A)〜(C)を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(A) 下記式(1)で表されるRe(レターデーション)値が−5nm以上5nm以下でReのばらつきが平均値の±3nm以下
Re値=(nx−ny)×d (1)
(B) 下記式(2)で表されるRth値が50nm以上200nm以下でRthのばらつきが平均値の±5nm以下
Rth値={(nx+ny)/2−nz}×d (2)
(式(2)中、nxは透明支持体の面内における遅相軸方向の屈折率、nyは透明支持体の面内におけるnxと直交する方向の屈折率、nzは透明支持体の厚み方向の屈折率、dは透明支持体の厚みを表す。)
(C)厚みが20μm以上100μm以下
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein at least one of the first transparent support and the second transparent support satisfies the following conditions (A) to (C): 5.
(A) Re (retardation) value represented by the following formula (1) is -5 nm or more and 5 nm or less, and dispersion of Re is ± 3 nm or less of the average value Re value = (nx−ny) × d (1)
(B) Rth value represented by the following formula (2) is 50 nm or more and 200 nm or less, and variation in Rth is ± 5 nm or less of an average value Rth value = {(nx + ny) / 2−nz} × d (2)
(In the formula (2), nx is the refractive index in the slow axis direction in the plane of the transparent support, ny is the refractive index in the direction orthogonal to nx in the plane of the transparent support, and nz is the thickness direction of the transparent support. The refractive index of d represents the thickness of the transparent support.)
(C) Thickness 20 μm or more and 100 μm or less
第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方の400nm〜700nmのRe(レターデーション)値が、400nm〜700nmのRe平均値に対して±2nm以下であることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。The Re (retardation) value of 400 nm to 700 nm of at least one of the first transparent support and the second transparent support is ± 2 nm or less with respect to the Re average value of 400 nm to 700 nm. A liquid crystal display device according to 1. 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方の400nm〜700nmのRth値が、400nm〜700nmのRth平均値に対して±3nm以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の液晶表示装置。6. The Rth value of 400 nm to 700 nm of at least one of the first transparent support and the second transparent support is ± 3 nm or less with respect to the Rth average value of 400 nm to 700 nm. Liquid crystal display device. 第1透明支持体および第2透明支持体の少なくとも一方がセルロースアシレートフィルムからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein at least one of the first transparent support and the second transparent support is made of a cellulose acylate film. 第1偏光膜および第2偏光膜の少なくとも一方が、連続的に供給されるポリマーフィルムの両端を保持手段により保持し、下記式(3)を満たす条件で該保持手段をフィルムの長手方向に進行させつつ張力を付与して延伸し、延伸後のフィルムの長手方向の左右の搬送速度差を1%未満として作製された長尺状の偏光膜を裁断してなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
|L2−L1|>0.4W (3)
(式(3)中、L1は、ポリマーフィルムの一方端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡を示し;L2は、前記ポリマーフィルムのもう一端の実質的な保持開始点から実質的な保持解除点までの保持手段の軌跡を示し;およびWは、二つの実質的な保持解除点の距離を示す。)
At least one of the first polarizing film and the second polarizing film holds both ends of the continuously supplied polymer film by the holding means, and the holding means advances in the longitudinal direction of the film under the condition satisfying the following formula (3) 2. A long polarizing film produced by stretching the film while applying tension to the film and making the difference between the left and right conveying speeds in the longitudinal direction of the stretched film less than 1%. 8. A liquid crystal display device according to any one of.
| L2-L1 |> 0.4W (3)
(In the formula (3), L1 represents the trajectory of the holding means from the substantial holding start point to the substantial releasing point of the one end of the polymer film; L2 represents the substantial other end of the polymer film; The holding means trajectory from the initial holding start point to the substantial holding release point; and W denotes the distance between the two substantially holding release points.)
前記ポリマーフィルムの延伸前の揮発分率が10%以上であり、前記長尺状の偏光膜が、前記ポリマーフィルムを2〜10倍に延伸した後、10%以上収縮させてなることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。The polymer film has a volatile content before stretching of 10% or more, and the elongated polarizing film is formed by stretching the polymer film 2 to 10 times and then contracted by 10% or more. The liquid crystal display device according to claim 8. 前記ポリマーフィルムが、ポリビニルアルコール系ポリマーからなり、延伸前の厚みが75μm〜200μmである請求項8または9に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the polymer film is made of a polyvinyl alcohol-based polymer and has a thickness before stretching of 75 μm to 200 μm. 前記長尺状の偏光膜が、ポリビニルアルコール系ポリマーのフィルムに、延伸前または延伸後に偏光素子を吸着させて作製されたことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal according to any one of claims 8 to 10, wherein the long polarizing film is prepared by adsorbing a polarizing element on a polyvinyl alcohol polymer film before or after stretching. Display device. 少なくとも、第1偏光膜、第1透明支持体および第1光学異方性層、および/または、第2偏光膜、第2透明支持体および第2光学異方性層が、前記長尺状の偏光膜と、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる1層以上の光学異方性層を形成した長尺状の光学異方性層付き透明支持体とを、貼り合わせて一体化した長尺状の積層体を裁断してなることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。At least the first polarizing film, the first transparent support and the first optically anisotropic layer, and / or the second polarizing film, the second transparent support and the second optically anisotropic layer have the long shape. A polarizing film and a long transparent support with an optically anisotropic layer in which one or more optically anisotropic layers made of a liquid crystalline compound are formed on a long transparent support are bonded together. The liquid crystal display device according to any one of claims 8 to 11, wherein the long laminated body is cut. 少なくとも、第1透明保護膜および第1偏光膜、および/または、第2透明保護膜および第2偏光膜が、前記ポリマーフィルムを延伸し、収縮させ、さらに揮発分率を低下させて作製した長尺状の偏光膜に、長尺状の透明保護膜を貼り合せた後、後加熱してなる長尺状の積層体を裁断してなることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。At least the first transparent protective film and the first polarizing film, and / or the second transparent protective film and the second polarizing film are produced by stretching and shrinking the polymer film and further reducing the volatile content rate. The long laminate formed by post-heating after laminating a long transparent protective film on a long polarizing film is cut, and the long laminated body is cut. A liquid crystal display device according to item. 第1透明保護膜、第1偏光膜、第1透明支持体および第1光学異方性層、および/または、第2透明保護膜、第2偏光膜、第2透明支持体および第2光学異方性層が、前記ポリマーフィルムを延伸し、収縮させ、さらに揮発分率を低下させて作製した長尺状の偏光膜に、長尺状の透明保護膜を貼り合せると同時にまたは貼り合せた後に、長尺状の透明支持体上に液晶性化合物からなる1層以上の光学異方性層を形成した長尺状の光学異方性層付き透明支持体を貼り合わせた積層体を裁断してなることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The first transparent protective film, the first polarizing film, the first transparent support and the first optically anisotropic layer, and / or the second transparent protective film, the second polarizing film, the second transparent support and the second optically different film. The isotropic layer stretches the polymer film, shrinks it, and further bonds the long transparent protective film to the long polarizing film prepared by reducing the volatile content rate, or after bonding. Cutting a laminate in which a long transparent support with an optically anisotropic layer is formed by forming one or more optically anisotropic layers made of a liquid crystalline compound on a long transparent support. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device. 前記液晶セルが、TNモードまたはOCBモードの液晶セルである請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal cell is a TN mode or OCB mode liquid crystal cell.
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