JP2005189633A - Transmission type liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透過型液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a transmissive liquid crystal display element.
液晶表示素子は、通常、液晶セル、偏光素子および光学補償シート(位相差板)から構成される。透過型液晶表示素子では、二枚の偏光素子を液晶セルの両側に取り付け、一枚または複数枚の光学補償シートを液晶セルと偏光素子との間に配置する。
液晶セルは、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および棒状液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子の配向状態の違いで、透過型については、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、反射型については、TN、HAN(Hybrid Aligned Nematic)、GH(Guest-Host)のような様々な表示モードが提案されている。
A liquid crystal display element is normally comprised from a liquid crystal cell, a polarizing element, and an optical compensation sheet (retardation plate). In the transmissive liquid crystal display element, two polarizing elements are attached to both sides of the liquid crystal cell, and one or a plurality of optical compensation sheets are disposed between the liquid crystal cell and the polarizing element.
The liquid crystal cell is composed of a rod-like liquid crystal molecule, two substrates for enclosing it, and an electrode layer for applying a voltage to the rod-like liquid crystal molecule. The liquid crystal cell is different in the alignment state of rod-like liquid crystal molecules. As for the transmission type, TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (STN) Various display modes such as TN, HAN (Hybrid Aligned Nematic), and GH (Guest-Host) have been proposed for Supper Twisted Nematic (VA), VA (Vertically Aligned), and reflection type.
光学補償シートは、画像着色の解消、視野角を拡大するために、様々な液晶表示素子に用いられている。光学補償シートとしては、延伸複屈折フィルムが従来から使用されている。また延伸複屈折フィルムよりも表示性能が向上する光学補償シートとして液晶配向を固定化した液晶フィルムからなる補償シートが種々開発実用化されている(例えば、特許文献1〜5参照。)。
各種光学補償シートを設けることにより、視野角依存性が改善された液晶表示素子を得ることができるが、近年、さらなる表示特性の向上が望まれ、数種の光学フィルムのより最適な組合せ、配置条件等の開発が必要とされていた。
本発明は、上記課題を解決するものであり、高コントラストであり、視野角依存性の少ない透過型液晶表示素子を提供するものである。
By providing various optical compensation sheets, it is possible to obtain a liquid crystal display element with improved viewing angle dependency. However, in recent years, further improvement in display characteristics is desired, and more optimal combinations and arrangements of several optical films are desired. Development of conditions etc. was required.
The present invention solves the above-described problems, and provides a transmissive liquid crystal display element having high contrast and less viewing angle dependency.
すなわち本発明の第1は、バックライト側から順に、偏光板(A)、一軸性位相差フィルム(A)、ネマチックハイブリッド配向を固定化して得られる液晶フィルム(A)、ツイステッドネマチック液晶セル、ネマチックハイブリッド配向を固定化して得られる液晶フィルム(B)、一軸性位相差フィルム(B)、および偏光板(B)から少なくとも構成される透過型液晶表示素子に関する。
本発明の第2は、前記一軸性位相差フィルムが、高分子延伸フィルムである透過型液晶表示素子に関する。
本発明の第3は、前記一軸性位相差フィルムが、光学的に正の一軸性を示す液晶物質が液晶状態において形成したネマチック配向を固定化してなる液晶フィルムである前記記載の透過型液晶表示素子に関する。
That is, in the first aspect of the present invention, in order from the backlight side, the polarizing plate (A), the uniaxial retardation film (A), the liquid crystal film (A) obtained by fixing the nematic hybrid alignment, the twisted nematic liquid crystal cell, the nematic The present invention relates to a transmissive liquid crystal display element comprising at least a liquid crystal film (B) obtained by fixing hybrid alignment, a uniaxial retardation film (B), and a polarizing plate (B).
The second aspect of the present invention relates to a transmissive liquid crystal display element in which the uniaxial retardation film is a polymer stretched film.
A third aspect of the present invention is the above-described transmissive liquid crystal display, wherein the uniaxial retardation film is a liquid crystal film formed by fixing a nematic alignment formed in a liquid crystal state by a liquid crystal material exhibiting optically positive uniaxiality. It relates to an element.
本発明の第4は、前記液晶フィルムが、光学的に正の一軸性を示す液晶物質からなり、当該液晶物質が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶フィルムであり、当該ネマチックハイブリッド配向における平均チルト角が5〜35度の液晶フィルムである前記記載の透過型液晶表示素子に関する。 The fourth aspect of the present invention is a liquid crystal film in which the liquid crystal film is made of a liquid crystal material exhibiting optically positive uniaxial property, and the nematic hybrid alignment formed in the liquid crystal state by the liquid crystal material is fixed. The present invention relates to the above-described transmission type liquid crystal display element, which is a liquid crystal film having an average tilt angle of 5 to 35 degrees in alignment.
本発明の第5は、前記液晶フィルム(A)のハイブリッド方向を基板平面に投影したチルト方向と一軸性位相差フィルム(A)の遅相軸のなす角度が85度以上90度未満であり、かつ偏光板(A)の吸収軸と一軸性位相差フィルム(A)の遅相軸のなす角度が85度以上95度以下である前記記載の透過型液晶表示素子に関する。
本発明の第6は、前記液晶フィルム(B)のハイブリッド方向を基板平面に投影した方向と一軸性位相差フィルム(B)の遅相軸のなす角度が85度以上90度未満であり、かつ偏光板(B)の吸収軸と一軸性位相差フィルム(B)の遅相軸のなす角度が85°以上95°以下である前記記載の透過型液晶表示素子に関する。
本発明の第7は、前記液晶セルのツイスト角度が80〜100度であり、かつ△ndが250nmから500nmである前記記載の透過型液晶表示素子に関する。
In the fifth aspect of the present invention, an angle formed by a tilt direction obtained by projecting a hybrid direction of the liquid crystal film (A) onto a substrate plane and a slow axis of the uniaxial retardation film (A) is 85 degrees or more and less than 90 degrees. In addition, the present invention relates to the transmissive liquid crystal display element described above, wherein an angle formed between the absorption axis of the polarizing plate (A) and the slow axis of the uniaxial retardation film (A) is 85 ° to 95 °.
According to a sixth aspect of the present invention, an angle formed by the direction in which the hybrid direction of the liquid crystal film (B) is projected onto the substrate plane and the slow axis of the uniaxial retardation film (B) is 85 degrees or more and less than 90 degrees, and The present invention relates to the above-described transmission type liquid crystal display device, wherein an angle formed by the absorption axis of the polarizing plate (B) and the slow axis of the uniaxial retardation film (B) is 85 ° or more and 95 ° or less.
A seventh aspect of the present invention relates to the above-described transmission type liquid crystal display element, wherein the twist angle of the liquid crystal cell is 80 to 100 degrees and Δnd is 250 nm to 500 nm.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の透過型液晶表示素子を構成する偏光板(偏光板(A)および偏光板(B))は、本発明の目的を達成し得るものであれば特に制限されず、従来の液晶表示素子に用いられているものを適宜使用することができる。特に、近年、薄膜化への要望に対応して開発上市された薄型の偏光板の使用が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polarizing plate (polarizing plate (A) and polarizing plate (B)) constituting the transmissive liquid crystal display element of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, and the conventional liquid crystal display element What is used for can be used suitably. In particular, in recent years, it is preferable to use a thin polarizing plate that has been developed and marketed in response to the demand for thinning.
偏光板として具体的には、ポリビニルアルコール(PVA)や部分アセタール化PVAのようなPVA系や、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物等からなる親水性高分子フィルムに、ヨウ素および/または2色性色素を吸着して延伸した偏光フィルム、PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物のようなポリエン配向フィルムなどからなる偏光フィルムを使用することができる。また、反射型の偏光フィルムも使用することができる。 Specifically, as a polarizing plate, a hydrophilic polymer film made of PVA such as polyvinyl alcohol (PVA) or partially acetalized PVA, a partially saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, or the like is used. A polarizing film formed by adsorbing and stretching a dichroic dye and a polyene oriented film such as a dehydrated PVA product or a dehydrochlorinated polyvinyl chloride product can be used. A reflective polarizing film can also be used.
偏光板は、偏光フィルム単独で使用しても良いし、強度、耐湿性、耐熱性などの向上等の目的で偏光フィルムの片面または両面に透明保護層等を設けたものであっても良い。透明保護層としては、ポリエステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチックフィルムを直接または接着層を介して積層したもの、透明樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ系等の光硬化型樹脂層などが挙げられる。これら透明保護層を偏光フィルムの両面に被覆する場合、両側に同じ保護層を設けても良いし、また異なる保護層を設けても良い。透明保護層の厚さは、薄型軽量化の観点から100μm以下が好ましく、より好ましくは60μm以下、特に好ましくは45μm以下であることが望ましい。また、後述する一軸性位相差フィルムを透明保護層として使用することも可能である。 The polarizing plate may be used alone, or may be provided with a transparent protective layer or the like on one side or both sides of the polarizing film for the purpose of improving strength, moisture resistance, heat resistance and the like. Examples of the transparent protective layer include those obtained by laminating a transparent plastic film such as polyester or triacetyl cellulose directly or through an adhesive layer, a transparent resin coating layer, an acrylic or epoxy photocurable resin layer, and the like. . When these transparent protective layers are coated on both sides of the polarizing film, the same protective layer may be provided on both sides, or different protective layers may be provided. The thickness of the transparent protective layer is preferably 100 μm or less, more preferably 60 μm or less, and particularly preferably 45 μm or less from the viewpoint of reducing the thickness and weight. Moreover, it is also possible to use the uniaxial retardation film mentioned later as a transparent protective layer.
本発明の透過型液晶表示素子を構成する液晶フィルム(液晶フィルム(A)および液晶フィルム(B))は、光学的に正の一軸性を示す液晶物質を用い、当該液晶物質をネマチックハイブリッド配向させ、当該配向を固定化したフィルムである。
光学的に正の一軸性を示す液晶物質として、具体的には、光学的に正の一軸性を示す低分子液晶物質、光学的に正の一軸性を示す高分子液晶物質、または少なくとも1種の高分子液晶物質を含有する光学的に正の一軸性を示す高分子液晶組成物などの高分子液晶物質等を挙げることができる。
The liquid crystal film (the liquid crystal film (A) and the liquid crystal film (B)) constituting the transmission type liquid crystal display element of the present invention uses a liquid crystal material that exhibits optically positive uniaxiality, and the liquid crystal material is nematic hybrid aligned. A film in which the orientation is fixed.
As the liquid crystal substance exhibiting optically positive uniaxiality, specifically, a low-molecular liquid crystal substance exhibiting optically positive uniaxiality, a polymer liquid crystal substance exhibiting optically positive uniaxiality, or at least one kind Polymer liquid crystal materials such as a polymer liquid crystal composition having optically positive uniaxial properties containing the above polymer liquid crystal material.
なお本発明で言うネマチックハイブリッド配向とは、液晶分子がネマチック配向しており、このときの液晶分子のダイレクターとフィルム平面のなす角がフィルム上面と下面とで異なった配向形態を言う。したがって、上面界面近傍と下面界面近傍とでダイレクターとフィルム平面との成す角度が異なっていることから、該フィルムの上面と下面との間ではその角度が連続的に変化しているものといえる。
またネマチックハイブリッド配向状態を固定化したフィルムは、液晶分子のダイレクターがフィルムの膜厚方向のすべての場所において異なる角度を向いている。したがって当該フィルムは、フィルムという構造体として見た場合、もはや光軸は存在しない。
The nematic hybrid alignment referred to in the present invention refers to an alignment form in which liquid crystal molecules are nematically aligned, and the angle formed by the director of the liquid crystal molecules and the film plane at this time is different between the upper surface and the lower surface of the film. Therefore, since the angle formed by the director and the film plane is different between the vicinity of the upper surface interface and the vicinity of the lower surface interface, it can be said that the angle continuously changes between the upper surface and the lower surface of the film. .
In the film in which the nematic hybrid alignment state is fixed, the directors of the liquid crystal molecules are oriented at different angles at all positions in the film thickness direction. Therefore, the film no longer has an optical axis when viewed as a film structure.
本発明に用いられる液晶フィルムは、フィルムの一方の界面付近ではダイレクターとフィルム平面との成す角度が、絶対値として通常30〜90度、好ましくは40〜90度の角度をなしており、当該面の反対側の面の界面付近においては、絶対値として通常0〜30度、好ましくは0〜20度の角度を成していることが望ましい。また、その平均チルト角は、絶対値として通常5〜35度であり、好ましくは7〜33度、さらに好ましくは10〜30度、最も好ましくは13〜28度の範囲であることが望ましい。平均チルト角が上記範囲から外れた場合、本発明の透過型液晶表示素子を斜め方向から見た場合、コントラストの低下等の恐れがある。なお本発明でいう平均チルト角とは、液晶フィルムの膜厚方向における液晶分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度の平均値を意味するものである。平均チルト角は、クリスタルローテーション法を応用して求めることができる。 In the liquid crystal film used in the present invention, in the vicinity of one interface of the film, the angle formed by the director and the film plane is usually 30 to 90 degrees as an absolute value, preferably 40 to 90 degrees, In the vicinity of the interface of the surface opposite to the surface, it is desirable that the absolute value is usually an angle of 0 to 30 degrees, preferably 0 to 20 degrees. The average tilt angle is usually 5 to 35 degrees as an absolute value, preferably 7 to 33 degrees, more preferably 10 to 30 degrees, and most preferably 13 to 28 degrees. When the average tilt angle is out of the above range, there is a risk of a decrease in contrast when the transmissive liquid crystal display element of the present invention is viewed from an oblique direction. The average tilt angle as used in the present invention means the average value of the angle formed between the director of the liquid crystal molecules and the film plane in the film thickness direction of the liquid crystal film. The average tilt angle can be obtained by applying a crystal rotation method.
本発明に用いられる液晶フィルムは、上記のようなネマチックハイブリッド配向状態が固定化されたものであれば、如何様な液晶から形成されたものであっても構わない。例えば光学的に正の一軸性を示す低分子液晶物質を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向を形成せしめた後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる液晶フィルムや、高分子液晶物質を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向に形成後、冷却することによって当該配向をガラス固定化して得られる液晶フィルムを用いることができる。なお本発明でいう液晶フィルムとは、フィルム自体が液晶性を呈するか否かを問うものではなく、低分子液晶物質、高分子液晶物質などの液晶物質をフィルム化することによって得られるものを意味する。 The liquid crystal film used in the present invention may be formed of any liquid crystal as long as the above nematic hybrid alignment state is fixed. For example, a liquid crystal film obtained by forming a nematic hybrid alignment in a liquid crystal state with a low molecular liquid crystal material exhibiting optically positive uniaxiality and then fixing by photocrosslinking or thermal crosslinking, or a polymer liquid crystal material in a liquid crystal state After forming into nematic hybrid alignment, a liquid crystal film obtained by cooling the alignment to glass by cooling can be used. The liquid crystal film as used in the present invention does not ask whether the film itself exhibits liquid crystallinity, but means a film obtained by forming a liquid crystal material such as a low-molecular liquid crystal material or a polymer liquid crystal material into a film. To do.
また液晶フィルムの法線方向から見た場合の面内の見かけのリターデーション値としては、ネマチックハイブリッド配向したフィルムでは、ダイレクターに平行な方向の屈折率(以下neと呼ぶ)と垂直な方向の屈折率(以下noと呼ぶ)が異なっており、neからnoを引いた値を見かけ上の複屈折率とした場合、見かけ上のリターデーション値は見かけ上の複屈折率と絶対膜厚との積で与えられる。この見かけ上のリターデーション値は、エリプソメトリー等の偏光光学測定により容易に求めることができる。見かけの上のリターデーション値は、好ましくは50nm〜200nm、さらに好ましくは70nm〜150nmである。この範囲を外れた場合、本発明の透過型液晶表示素子を斜め方向から見た場合、コントラストの低下等の恐れがあり望ましくない。また、本発明の透過型液晶表示素子における液晶フィルムは上記条件を満たすフィルムであれば特に限定はないが、液晶フィルム(A)および液晶フィルム(B)は同一である方がより好ましい。 In addition, as the apparent retardation value in the plane when viewed from the normal direction of the liquid crystal film, in a film with nematic hybrid orientation, the refractive index in the direction parallel to the director (hereinafter referred to as ne) is perpendicular to the director. When the refractive index (hereinafter referred to as “no”) is different and the value obtained by subtracting “no” from “ne” is the apparent birefringence, the apparent retardation value is the difference between the apparent birefringence and the absolute film thickness. Is given as a product. This apparent retardation value can be easily obtained by polarization optical measurement such as ellipsometry. The apparent retardation value is preferably 50 nm to 200 nm, more preferably 70 nm to 150 nm. Outside this range, when the transmissive liquid crystal display element of the present invention is viewed from an oblique direction, there is a risk of a decrease in contrast, which is not desirable. The liquid crystal film in the transmissive liquid crystal display element of the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, but the liquid crystal film (A) and the liquid crystal film (B) are more preferably the same.
また、液晶フィルムは、適宜支持性を持たせるために面内の位相差がほぼ等方であるフィルムを基板として用いることもできる。このようなほぼ等方性のフィルムとしては、例えばフジタック(富士写真フィルム(株)製)、ゼオネックス(日本ゼオン(株)製)、ARTON(日本合成ゴム(株)製)等の商品名で販売されている各種光学フィルムやポリスチレン、ポリイミド、ポリエステルなどからなる光学フィルム等を使用することができる。さらに好ましくは後述する一軸性位相差フィルムを支持基板として用いることが薄さ、信頼性の観点から好ましいと言える。 In addition, the liquid crystal film can also be used as a substrate having a substantially isotropic in-plane retardation in order to provide appropriate support. Examples of such nearly isotropic films sold under the trade names such as Fujitac (Fuji Photo Film Co., Ltd.), Zeonex (Nihon Zeon Co., Ltd.), and ARTON (Nihon Synthetic Rubber Co., Ltd.). Various optical films and optical films made of polystyrene, polyimide, polyester, or the like can be used. More preferably, it is preferable to use a uniaxial retardation film, which will be described later, as a support substrate from the viewpoints of thinness and reliability.
本発明に使用される一軸性位相差フィルム(一軸性位相差フィルム(A)および一軸性位相差フィルム(B))は、一軸性の位相差フィルムとして機能するフィルムであれば特に限定されない。本発明では、なかでもネマチック配向状態に固定化した一軸性液晶フィルムまたは高分子延伸フィルムから構成されるものが好ましい一態様として挙げられる。
ネマチック配向状態を固定化した一軸性液晶フィルムとしては、例えば、低分子液晶物質を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる液晶フィルムや、高分子液晶物質を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによって当該配向をガラス固定化して得られる一軸性液晶フィルムが挙げられる。
The uniaxial retardation film (uniaxial retardation film (A) and uniaxial retardation film (B)) used in the present invention is not particularly limited as long as it functions as a uniaxial retardation film. In the present invention, among these, a preferred embodiment includes a uniaxial liquid crystal film or a polymer stretched film fixed in a nematic alignment state.
Examples of the uniaxial liquid crystal film in which the nematic alignment state is fixed include, for example, a liquid crystal film obtained by forming a low molecular liquid crystal material into a nematic alignment in a liquid crystal state and then fixing by photocrosslinking or thermal crosslinking, or a polymer liquid crystal material. Examples thereof include a uniaxial liquid crystal film obtained by forming a nematic alignment in a liquid crystal state and then fixing the alignment to glass by cooling.
高分子延伸フィルムは、透明性と均一性に優れたものであれば特に制限されるものではない。本発明では、例えばセルロース系、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルフォン系、ポリビニルアルコール(PVA)系、ポリアクリル系、ポリエーテルスルフォン系、環状オレフィン系高分子等から選択される樹脂を溶融押出法や溶液流延法によってフィルムを得た後、当該フィルムを適度な加熱下に1軸または2軸に延伸して得られる高分子延伸フィルムが好ましい。
高分子延伸フィルムの膜厚は、選択された樹脂の強度や延伸により生起する複屈折値等に依存するため一概には決定できないが、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下であることが望ましい。
前記高分子延伸フィルムの中でも環状オレフィン系やポリカーボネート系の延伸フィルムが光学特性やフィルムの均一性などの観点から好ましく、特に、高い耐久性を求められる場合や偏光板の保護フィルムを兼ねる場合は、環状オレフィン系高分子であるゼオネックス(日本ゼオン(株)製)、アートン(JSR(株)製)等の商品名で市販されている光学フィルムが特に好ましいといえる。
The polymer stretched film is not particularly limited as long as it has excellent transparency and uniformity. In the present invention, for example, a resin selected from cellulose-based, polycarbonate-based, polyarylate-based, polysulfone-based, polyvinyl alcohol (PVA) -based, polyacrylic-based, polyethersulfone-based, and cyclic olefin-based polymers is melt-extruded. Or a polymer stretched film obtained by stretching the film uniaxially or biaxially under moderate heating after obtaining the film by a solution casting method is preferred.
The film thickness of the stretched polymer film depends on the strength of the selected resin, the birefringence value caused by stretching, etc., but cannot be determined unconditionally, but is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. .
Among the polymer stretched films, a cyclic olefin-based or polycarbonate-based stretched film is preferable from the viewpoint of optical properties and film uniformity, and particularly when high durability is required or when it also serves as a protective film for a polarizing plate, It can be said that an optical film marketed under a trade name such as ZEONEX (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) or ARTON (manufactured by JSR Corporation), which is a cyclic olefin polymer, is particularly preferable.
一軸性位相差フィルムのリターデーション値は、550nmの単色光に対して、通常70nm〜300nm、好ましくは100nm〜250nm、特に好ましくは120nm〜200nmの範囲にすることにより、良好な視野角特性が得られる。リターデーション値が上記範囲から外れた場合、透過型液晶表示素子に不必要な色付きや斜めから見た場合のコントラスト低下が生じる恐れがある。 The retardation value of the uniaxial retardation film is usually from 70 nm to 300 nm, preferably from 100 nm to 250 nm, particularly preferably from 120 nm to 200 nm for a monochromatic light of 550 nm, thereby obtaining good viewing angle characteristics. It is done. If the retardation value is out of the above range, the transmission type liquid crystal display element may be unnecessarily colored or may have a decrease in contrast when viewed from an oblique direction.
次に本発明の透過型液晶表示素子を構成する液晶セルについて説明する。
液晶セルを構成する一対の透明基板としては、液晶層を構成する液晶性材料を特定の配向方向に配向させうるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶性材料を配向させる性質を有していている透明基板、基板自体は配向能に欠けるが液晶性材料を配向させる性質を有する配向膜等を設けた透明基板等が使用できる。また、透明基板上に設けられる電極は、公知のものを適宜使用することができ、通常、液晶性材料が接する透明基板の面上に設けられる。配向膜を有する透明基板を使用する場合は、透明基板と配向膜との間に設けることができる。
前記液晶層を形成する液晶性材料としては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶物質、高分子液晶物質およびこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性物質等を添加することもできる。
Next, a liquid crystal cell constituting the transmissive liquid crystal display element of the present invention will be described.
The pair of transparent substrates constituting the liquid crystal cell is not particularly limited as long as the liquid crystalline material constituting the liquid crystal layer can be aligned in a specific alignment direction. Specifically, a transparent substrate in which the substrate itself has the property of aligning the liquid crystalline material, a transparent substrate provided with an alignment film having the property of aligning the liquid crystalline material, although the substrate itself lacks the alignment ability, etc. Can be used. Moreover, the electrode provided on a transparent substrate can use a well-known thing suitably, and is normally provided on the surface of the transparent substrate which liquid crystalline material contacts. When a transparent substrate having an alignment film is used, it can be provided between the transparent substrate and the alignment film.
The liquid crystal material forming the liquid crystal layer is not particularly limited, and examples thereof include various normal low-molecular liquid crystal substances, high-molecular liquid crystal substances, and mixtures thereof that can constitute various liquid crystal cells. In addition, a dye, a chiral agent, a non-liquid crystal substance, or the like can be added to these as long as liquid crystallinity is not impaired.
液晶セルの方式としてはTN(Twisted Nematic)方式を好ましく用いることができ、そのツイスト角度は80〜100度が好ましく、さらに好ましくは87〜93度である。また液晶セルの△ndは250nm〜500nmが好ましく、さらに好ましくは300nm〜480nmである。この範囲を外れた場合、不必要な着色や明るさの低下を招き好ましくない。
また液晶セルの駆動方式は特に制限はなく、STN−LCD等に用いられるパッシブマトリクス方式、並びにTFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であっても良い。
As a liquid crystal cell system, a TN (Twisted Nematic) system can be preferably used, and the twist angle is preferably 80 to 100 degrees, and more preferably 87 to 93 degrees. Further, Δnd of the liquid crystal cell is preferably 250 nm to 500 nm, and more preferably 300 nm to 480 nm. If it is out of this range, unnecessary coloring and brightness decrease are undesirable.
The driving method of the liquid crystal cell is not particularly limited, and is a passive matrix method used for STN-LCDs, an active matrix method using active electrodes such as TFT (Thin Film Transistor) electrodes and TFD (Thin Film Diode) electrodes, and plasma. Any driving method such as an address method may be used.
次いで本発明の透過型液晶表示素子における偏光板、一軸性位相差フィルム、液晶フィルムおよび液晶セルの具体的な配置条件について説明するが、より具体的に配置条件を説明するにあたり、液晶フィルムのチルト方向および液晶セルのプレチルト方向をそれぞれ以下に説明する。 Next, specific arrangement conditions of the polarizing plate, the uniaxial retardation film, the liquid crystal film, and the liquid crystal cell in the transmissive liquid crystal display element of the present invention will be described. In explaining the arrangement conditions more specifically, the tilt of the liquid crystal film is described. The direction and the pretilt direction of the liquid crystal cell will be described below.
図1において、液晶フィルムのフィルム界面近傍における液晶分子ダイレクターとフィルム平面との成す角度によってそれぞれ定義すると、液晶分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度が鋭角側で30〜90度の角度を成している面をb面(図1における上側の面)とし、該角度が鋭角側で0〜30度の角度を成している面をc面(図1における下側の面)とする。
この液晶フィルム層を通してb面からc面を見た場合、液晶分子のダイレクターとダイレクターのc面への投影成分が成す角度が鋭角となる方向で、かつ投影成分と平行な方向を補償素子のチルト方向と定義する。
In FIG. 1, the angle between the liquid crystal molecule director and the film plane in the vicinity of the film interface of the liquid crystal film is respectively defined as an angle between 30 to 90 degrees on the acute angle side. The formed surface is defined as b-plane (upper surface in FIG. 1), and the surface having an acute angle of 0 to 30 degrees is defined as c-plane (lower surface in FIG. 1). .
When the c-plane is viewed from the b-plane through this liquid crystal film layer, the compensation element has a direction in which the angle formed by the director of the liquid crystal molecules and the projection component of the director on the c-plane is an acute angle and parallel to the projection component. Is defined as the tilt direction.
また通常、液晶セルの基板と液晶層との界面(以下、セル界面という)では、液晶層を構成する液晶分子はセル界面に対して平行ではなくある角度もって傾いており、この角度を一般にプレチルト角と言うが、セル界面の液晶分子のダイレクターとダイレクターの界面への投影成分とがなす角度が鋭角である方向で、かつダイレクターの投影成分と平行な方向を液晶セルのプレチルト方向と定義する。 In general, at the interface between the substrate of the liquid crystal cell and the liquid crystal layer (hereinafter referred to as the cell interface), the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer are not parallel to the cell interface but are inclined at an angle. The angle between the director of the liquid crystal molecules at the cell interface and the projection component on the director interface is an acute angle, and the direction parallel to the projection component of the director is the pretilt direction of the liquid crystal cell. Define.
本発明の透過型液晶表示素子の配置は、バックライト側から順に、「偏光板(A)/一軸性位相差フィルム(A)/液晶フィルム(A)/液晶セル/液晶フィルム(B)/一軸性位相差フィルム(B)/偏光板(B)」を必須とする。 The arrangement of the transmissive liquid crystal display element of the present invention is “polarizing plate (A) / uniaxial retardation film (A) / liquid crystal film (A) / liquid crystal cell / liquid crystal film (B) / uniaxial in order from the backlight side. The phase difference film (B) / polarizing plate (B) ”is essential.
一軸性位相差フィルム(A)の遅相軸と液晶フィルム(A)のチルト方向のなす角度が85度以上90度未満であることが好ましい。さらに好ましくは87度以上90度未満である。90度以上の場合、または85度より小さい場合には、正面コントラストの低下を招く可能性があり好ましくない。
一軸性位相差フィルム(B)の遅相軸と液晶フィルム(B)のチルト方向のなす角度についても同様に、当該角度が85度以上90度未満であることが好ましい。さらに好ましくは87度以上90度未満である。90度以上の場合、または85度より小さい場合には、正面コントラストの低下を招く可能性があり好ましくない。
The angle formed by the slow axis of the uniaxial retardation film (A) and the tilt direction of the liquid crystal film (A) is preferably 85 degrees or more and less than 90 degrees. More preferably, it is 87 degrees or more and less than 90 degrees. If it is 90 degrees or more, or less than 85 degrees, the front contrast may be lowered, which is not preferable.
Similarly, the angle formed by the slow axis of the uniaxial retardation film (B) and the tilt direction of the liquid crystal film (B) is preferably 85 degrees or more and less than 90 degrees. More preferably, it is 87 degrees or more and less than 90 degrees. If it is 90 degrees or more, or less than 85 degrees, the front contrast may be lowered, which is not preferable.
さらに偏光板(A)の吸収軸と一軸性位相差フィルム(A)の遅相軸のなす角度は85〜95度が好ましく、さらに好ましくは89〜91度である。この範囲を外れた場合は正面コントラストの低下を招く。
偏光板(B)の吸収軸と一軸性位相差フィルム(B)の遅相軸のなす角度についても同様に、当該角度は85〜95度が好ましく、さらに好ましくは89〜91度である。この範囲を外れた場合は正面コントラストの低下を招く。
Furthermore, the angle formed by the absorption axis of the polarizing plate (A) and the slow axis of the uniaxial retardation film (A) is preferably 85 to 95 degrees, and more preferably 89 to 91 degrees. If it is out of this range, the front contrast is lowered.
Similarly, the angle between the absorption axis of the polarizing plate (B) and the slow axis of the uniaxial retardation film (B) is preferably 85 to 95 degrees, more preferably 89 to 91 degrees. If it is out of this range, the front contrast is lowered.
本発明の透過型液晶表示素子に用いられる一軸性延伸フィルムや液晶フィルムには、その効果を損なうことが無い範囲において、例えば各フィルム表面に保護層、反射防止層、防眩処理層、ハードコート層、接着層、粘着層、光拡散層、光拡散性接着層等を1層または複数層含むことができる。 In the uniaxially stretched film or liquid crystal film used for the transmission type liquid crystal display element of the present invention, a protective layer, an antireflection layer, an antiglare treatment layer, a hard coat, for example, on the surface of each film, as long as the effect is not impaired. A layer, an adhesive layer, an adhesive layer, a light diffusing layer, a light diffusing adhesive layer, or the like can be included.
本発明の透過型液晶表示素子は、表示が明るく、正面コントラストが高く、視野角依存性の少ない特徴を有している。 The transmissive liquid crystal display element of the present invention has features that display is bright, front contrast is high, and viewing angle dependency is small.
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本実施例におけるリターデーション(複屈折Δnと膜厚dとの積)は特に断りのない限り波長550nmにおける値である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these. The retardation (product of birefringence Δn and film thickness d) in this example is a value at a wavelength of 550 nm unless otherwise specified.
(実施例1)
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸100mmol、テレフタル酸100mmol、クロロヒドロキノン50mmol、tert−ブチルカテコール50mmol、および無水酢酸600mmolを用いて窒素雰囲気下で、140℃で2時間アセチル化反応を行った。引き続き270℃で2時間、280℃で2時間、300℃で2時間重合を行った。次に得られた反応生成物をテトラクロロエタンに溶解したのち、メタノールで再沈殿を行って精製し、液晶性ポリエステル(ポリマー1)40.0gを得た。この液晶性ポリエステルの対数粘度(フェノール/テトラクロロエタン=6/4(質量比)混合溶媒、30℃測定)は0.35dl/g、液晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温度は300℃以上、ガラス転移点は135℃であった。
(Example 1)
The acetylation reaction was performed at 140 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere using 6-hydroxy-2-naphthoic acid 100 mmol, terephthalic acid 100 mmol, chlorohydroquinone 50 mmol, tert-butylcatechol 50 mmol, and acetic anhydride 600 mmol. Subsequently, polymerization was carried out at 270 ° C. for 2 hours, at 280 ° C. for 2 hours, and at 300 ° C. for 2 hours. Next, the obtained reaction product was dissolved in tetrachloroethane, and then purified by reprecipitation with methanol to obtain 40.0 g of a liquid crystalline polyester (polymer 1). The logarithmic viscosity of this liquid crystalline polyester (phenol / tetrachloroethane = 6/4 (mass ratio) mixed solvent, measured at 30 ° C.) is 0.35 dl / g, has a nematic phase as a liquid crystal phase, and isotropic phase-liquid crystal phase transition temperature. Was 300 ° C. or higher and the glass transition point was 135 ° C.
ポリマー1の20gを80gのN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ溶液を調製した。この溶液を、レーヨン布にてラビング処理したポリイミドフィルム(デュポン社製、商品名カプトン)上にスピナーにて塗布し、溶媒を乾燥除去した後、210℃で20分熱処理することでネマチックハイブリッド配向構造を形成させた。熱処理後、室温下まで冷却してネマチックハイブリッド配向構造を固定化し、ポリイミドフィルム上に実膜厚0.7μmの均一に配向した液晶物質層1を得た。実膜厚は触針式膜厚計を用いて測定した。 A solution was prepared by dissolving 20 g of polymer 1 in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone. This solution is applied onto a polyimide film (product name: Kapton, manufactured by DuPont) rubbed with a rayon cloth, and after removing the solvent by drying, it is heat treated at 210 ° C. for 20 minutes to form a nematic hybrid alignment structure. Formed. After the heat treatment, the nematic hybrid alignment structure was fixed by cooling to room temperature to obtain a liquid crystal material layer 1 uniformly aligned with an actual film thickness of 0.7 μm on the polyimide film. The actual film thickness was measured using a stylus type film thickness meter.
得られた液晶物質層1上に市販UV硬化型接着剤(東亞合成(株)製UV−3400)を5μmの厚さに塗布し、さらにこの接着剤層の上に厚さ80μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士写真フイルム(株)製SZ−TAC)をラミネートし、約600mJのUV照射により該接着剤層を硬化させた。次に、得られた積層体からポリイミドフィルムを剥離することにより液晶物質層1をトリアセチルセルロース(TAC)フィルム上に転写し、液晶フィルム1を得た。得られた液晶フィルム1の△ndは、100nmであり、平均チルト角は28度であった。 A commercially available UV curable adhesive (UV-3400 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was applied to the obtained liquid crystal material layer 1 to a thickness of 5 μm, and further, 80 μm thick triacetylcellulose was applied on the adhesive layer. A (TAC) film (SZ-TAC manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) was laminated, and the adhesive layer was cured by UV irradiation of about 600 mJ. Next, the liquid crystal material layer 1 was transferred onto a triacetyl cellulose (TAC) film by peeling the polyimide film from the obtained laminate, and the liquid crystal film 1 was obtained. Δnd of the obtained liquid crystal film 1 was 100 nm, and the average tilt angle was 28 degrees.
(実施例2)
実施例1において、トリアセチルセルロースフィルムの代わりに、△nd=180nmの一軸性位相差フィルム(JSR(株)製アートン)を使用し、一軸性位相差フィルムと液晶フィルム2の積層体が得られた。一軸性位相差フィルムの遅相軸とハイブリッド配向した液晶物質層のチルト方向とのなす角度は、89.5度であった。
(Example 2)
In Example 1, in place of the triacetyl cellulose film, a uniaxial retardation film (Arton manufactured by JSR Co., Ltd.) of Δnd = 180 nm was used, and a laminate of the uniaxial retardation film and the liquid crystal film 2 was obtained. It was. The angle formed between the slow axis of the uniaxial retardation film and the tilt direction of the liquid crystal material layer hybrid-aligned was 89.5 degrees.
(実施例3)
実施例1にて作製した液晶フィルム1、180nmの一軸性位相差フィルム(JSR(株)製アートン)および偏光板(住友化学工業(株)製SRW−862AP)を図2に示した配置にて、液晶セルに貼合した。各層間は粘着剤にて貼合した。一軸性位相差フィルムの遅相軸と液晶フィルム1のチルト方向とのなす角度は、89.5度である。
使用した液晶セルは、液晶性材料としてZLI−4792(Merck社製)を用い、90°ツイステッドネマチック配向させた。液晶層厚は4.5μmであり、セル界面のプレチルト角は2度であり、液晶セルのΔndは、略440nmであった。
表1は、バックライト点灯時(透過モード)での、白表示0V、黒表示6Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、上下方位、左右方位のコントラスト比 10以上を確保する角度と正面コントラストを示している。
表1から、特に左右方向において良好な視野角特性を持っていることが明らかである。
(Example 3)
The liquid crystal film 1 produced in Example 1, a 180 nm uniaxial retardation film (Arton manufactured by JSR Corp.) and a polarizing plate (SRW-862AP manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) are arranged as shown in FIG. And bonded to a liquid crystal cell. Each layer was bonded with an adhesive. The angle formed by the slow axis of the uniaxial retardation film and the tilt direction of the liquid crystal film 1 is 89.5 degrees.
The liquid crystal cell used was ZLI-4792 (manufactured by Merck) as a liquid crystalline material and 90 ° twisted nematic alignment. The liquid crystal layer thickness was 4.5 μm, the pretilt angle at the cell interface was 2 degrees, and Δnd of the liquid crystal cell was approximately 440 nm.
Table 1 shows the contrast ratio in the vertical and horizontal directions when the backlight ratio is in the lit mode (transmission mode), with the ratio of the transmittance of white display 0V and black display 6V (white display) / (black display) as the contrast ratio. The angle for ensuring the above and the front contrast are shown.
From Table 1, it is clear that the viewing angle characteristic is particularly good in the left-right direction.
(実施例4)
実施例2にて作製した液晶フィルム2と180nmの一軸性位相差フィルム(JSR(株)製アートン)の積層体および偏光板(住友化学工業(株)製SRW−862AP)を図3に示した配置にて、液晶セルに貼合した。液晶セルは実施例3と同じセルを用いて評価を行った。得られた結果を表1に示した。
Example 4
FIG. 3 shows a laminate of the liquid crystal film 2 produced in Example 2 and a 180 nm uniaxial retardation film (Arton manufactured by JSR Corporation) and a polarizing plate (SRW-862AP manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). In the arrangement, it was bonded to a liquid crystal cell. The liquid crystal cell was evaluated using the same cell as in Example 3. The obtained results are shown in Table 1.
(実施例5)
実施例2にて作製した液晶フィルム2と180nmの一軸性位相差フィルム(JSR(株)製アートン)の積層体を偏光板の保護層として使用して新規な偏光板を作成し、図4に示した配置にて、液晶セルに貼合した。液晶セルは実施例3と同じセルを用いて評価を行った。得られた結果を表1に示した。
(Example 5)
A new polarizing plate was prepared using the laminate of the liquid crystal film 2 prepared in Example 2 and a 180 nm uniaxial retardation film (Arton manufactured by JSR Corporation) as a protective layer for the polarizing plate. It was bonded to the liquid crystal cell in the arrangement shown. The liquid crystal cell was evaluated using the same cell as in Example 3. The obtained results are shown in Table 1.
(比較例1)
実施例3から一軸性位相差フィルムをはずし、図5に示した配置にて液晶セルに貼合した。液晶セルは実施例3と同じセルを用いて評価を行った。得られた結果を表1に示した。
(Comparative Example 1)
The uniaxial retardation film was removed from Example 3 and bonded to a liquid crystal cell in the arrangement shown in FIG. The liquid crystal cell was evaluated using the same cell as in Example 3. The obtained results are shown in Table 1.
(比較例2)
実施例3から一軸性位相差フィルム、液晶フィルム1をはずし、図6に示した配置にて液晶セルに貼合した。液晶セルは実施例3と同じセルを用いて評価を行った。得られた結果を表1に示した。
(Comparative Example 2)
The uniaxial retardation film and the liquid crystal film 1 were removed from Example 3 and bonded to the liquid crystal cell in the arrangement shown in FIG. The liquid crystal cell was evaluated using the same cell as in Example 3. The obtained results are shown in Table 1.
(比較例3)
一軸性位相差フィルムの遅相軸と液晶フィルム1のチルト方向とのなす角度を90度にした以外は実施例3と同様に行った。図7に示した配置にて液晶セルに貼合した。得られた結果は表1に示した。
(Comparative Example 3)
The same operation as in Example 3 was performed except that the angle formed by the slow axis of the uniaxial retardation film and the tilt direction of the liquid crystal film 1 was 90 degrees. It bonded to the liquid crystal cell by the arrangement | positioning shown in FIG. The results obtained are shown in Table 1.
Claims (7)
The transmissive liquid crystal display element according to claim 1, wherein the twist angle of the liquid crystal cell is 80 to 100 degrees and Δnd is 250 nm to 500 nm.
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