JP2006208920A - 偏光素子、液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 偏光子と、第1の光学素子と、第2の光学素子とをこの順に備え、該第1の光学素子が、nx>nz>nyの屈折率分布、およびλ/2の位相差値を有し、ならびに、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含み、該第2の光学素子が、実質的に光学的に負の一軸性を有する、偏光素子。
【選択図】 図1
Description
該第1の光学素子が、下記式(1)および(2)を満足し、ならびに、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含み、
該第2の光学素子が、実質的に光学的に負の一軸性を有する:
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
0nm<Rth[590]<Re[590] …(2)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。
0nm≦Re[590]≦10nm …(3)
100nm≦Rth[590]≦800nm …(4)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。
図1は、本発明の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。なお、見やすくするために、図1における各構成部材の縦、横および厚みの比率は、実際とは異なって記載されていることに留意されたい。この偏光素子1は、偏光子20と、第1の光学素子30と、第2の光学素子40とをこの順に備える。第1の光学素子30は、下記式(1)および(2)を満足し、ならびに、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含む。好ましくは、第1の光学素子30の遅相軸は、偏光子20の吸収軸と実質的に平行又は直交である。第2の光学素子40は、実質的に光学的に負の一軸性を有する。
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
0nm<Rth[590]<Re[590] …(2)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。
図2は、本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。本発明の液晶パネル100は、液晶セル10と、液晶セル10の少なくとも一方の側に配置された偏光素子1(1’)とを備える。好ましくは、上記液晶セル10は、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向されたネマチック液晶を含む液晶層を備える。上記偏光素子1(1’)は、第1の偏光子20(20’)と、第1の光学素子30(30’)と、第2の光学素子40(40’)とをこの順に備え、上記第1の光学素子30(30’)および上記第2の光学素子40(40’)が、上記偏光子20(20’)と上記液晶セル10との間に配置されてなる。上記第1の光学素子30(30’)は、下記式(1)および(2)を満足し、ならびに、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含む。上記第2の光学素子40(40’)は、実質的に光学的に負の一軸性を有する。
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
0nm<Rth[590]<Re[590] …(2)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。
本明細書において、偏光子とは、自然光または偏光を任意の偏光に変換し得る光学フィルムをいう。本発明の偏光板に用いられる偏光子としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。好ましくは、自然光または偏光を直線偏光に変換するフィルムが用いられる。
上記偏光子の23℃で測定した波長440nmの透過率(単体透過率ともいう)は、好ましくは41%以上、さらに好ましくは43%以上である。なお、単体透過率の理論的な上限は50%である。また、偏光度は、好ましくは99.8%〜100%であり、更に好ましくは、99.9%〜100%である。上記の範囲であれば、液晶表示装置に用いた際に正面方向のコントラスト比をより一層高くすることができる。
図1を参照すると、偏光子20を配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記偏光子20は、液晶セルに対向する側の表面に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、第1の光学素子30の表面に接着される。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷がついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の隙間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際に、正面方向および斜め方向のコントラスト比を高くすることができる。
上記偏光子は、例えば、二色性物質を含むポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムからなる。上記ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムは、例えば、特開2000−315144号公報[実施例1]に記載の方法により製造される。
上記図1を参照すると、上記第1の光学素子30は、偏光子20と第2の光学素子40との間に配置される。このような形態によれば、当該第1の光学素子30が、偏光子20の液晶セル側の保護層として機能することとなり、偏光子の劣化を防ぎ、結果として、液晶表示装置の表示特性を長時間高く維持することができる。この第1の光学素子30は、下記式(1)および(2)を満足し、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含む。
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
0nm<Rth[590]<Re[590] …(2)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。
本明細書において、Re[590]とは、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値をいう。Re[590]は、波長590nmにおける光学素子(または、位相差フィルム)の遅相軸方向、進相軸方向の屈折率をそれぞれ、nx、nyとし、d(nm)を光学素子(または、位相差フィルム)の厚みとしたとき、式:Re[590]=(nx−ny)×dによって求めることができる。なお、遅相軸とは、面内の屈折率の最大となる方向をいう。
Re=(nx−ny)×d …(i)
R40=(nx−ny’)×d/cos(φ) …(ii)
(nx+ny+nz)/3=n0 …(iii)
Rth=(nx−nz)×d …(iv)
φ =sin-1[sin(40°)/n0] …(v)
ny’=ny×nz[ny2×sin2(φ)+nz2×cos2(φ)]1/2 …(vi)
図1を参照すると、上記第1の光学素子30を、偏光子20と第2の光学素子40との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記第1の光学素子30は、その両面に接着剤層または粘着剤層を設け(図示せず)、偏光子20および第2の光学素子40に接着させる。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷がついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の隙間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際に、正面方向および斜め方向のコントラスト比を高くすることができる。
第1の光学素子の構成(積層構成)は、上記D−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第1の光学素子は、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムの積層体であってもよく、位相差フィルムと他のフィルム(好ましくは、等方性フィルム)との積層体であってもよい。好ましくは、第1の光学素子は、単独の位相差フィルムである。
第1の光学素子に用いられる位相差フィルムとしては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムが用いられる。なお、本明細書において「延伸フィルム」とは、適当な温度で未延伸のフィルムに張力を加え、または予め延伸されたフィルムにさらに張力を加え、特定の方向に分子の配向を高めたプラスチックフィルムをいう。ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムは、他の脂肪族系樹脂を主成分とする高分子フィルムよりも、延伸によって位相差が生じやすく、芳香族系樹脂を主成分とする高分子フィルムよりも、光弾性係数の絶対値が小さいという特徴を有する。本発明の大きな成果の一つは、光弾性係数の絶対値が小さく、nx>nz>nyの関係を有し、且つ、上記式(1)および(2)を満足する位相差フィルムを実際に作製したことである。
図1および図2を参照すると、第2の光学素子40は、液晶セル10と第1の光学素子30との間に配置される。この第2の光学素子40は、実質的に光学的に負の一軸性を有する。本明細書において、「実質的に光学的に負の一軸性を有する」とは、面内の主屈折率をnx、nyとし、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、屈折率分布がnx=ny>nzを満足するものをいう。負の一軸性を有する光学素子は、理想的には、法線方向に光学軸を有する。なお、本明細書において、nx、nyおよびnzは、それぞれ完全に同一である場合だけでなく、nx、nyおよびnzが実質的に同一である場合も包含する。ここで、「nx、nyおよびnzが実質的に同一である場合」とは、例えば、面内の位相差値(Re[590])が10nm以下であり、厚み方向の位相差値(Rth[590])の絶対値が10nm以下であるものを包含する。
上記第2の光学素子のRe[590]は、好ましくは0nm〜10nmであり、さらに好ましくは0nm〜5nmであり、最も好ましくは0nm〜3nmである。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の正面および斜め方向のコントラスト比を高くすることができる。
図1および図2を参照すると、上記第2の光学素子40を、液晶セル10と第1の光学素子30との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記第2の光学素子40は、その両面に接着剤層または粘着剤層を設け(図示せず)、液晶セル10および第1の光学素子30に接着させる。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷がついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の隙間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際に、正面方向および斜め方向のコントラスト比を高くすることができる。
第2の光学素子の構成(積層構成)は、上記E−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第2の光学素子は、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムの積層体であってもよく、位相差フィルムと他のフィルム(好ましくは、等方性フィルム)との積層体であってもよい。好ましくは、第2の光学素子は、単独の位相差フィルム、又は、少なくとも1枚の位相差フィルムを含み、2枚のフィルムからなる積層体である。
第2の光学素子に用いられる位相差フィルムとしては、特に制限はないが、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが好ましく用いられる。
本明細書において、「等方性フィルム」とは、3次元的に方向によって光学的に差が小さく、複屈折などの異方的な光学的性質を実質的に示さないフィルムをいう。具体的には、面内の主屈折率をnx、nyとし、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、屈折率分布がnx=ny=nzを満足するものをいう。なお、本明細書において、nx、nyおよびnzは、それぞれ完全に同一である場合だけでなく、nx、nyおよびnzが実質的に同一である場合も包含する。ここで、「nx、nyおよびnzが実質的に同一である場合」とは、例えば、Re[590]が10nm以下であり、且つ、Rth[590]が10nm以下であるものを包含する。
本発明の液晶パネルに用いられる液晶セルは、一対の基板と、一対の基板の間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一方の基板(アクティブマトリクス基板)には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)と、このアクティブ素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線とが設けられている(いずれも図示せず)。他方の基板(カラーフィルター基板)には、カラーフィルターが設けられる。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板に設けてもよい。一対の基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサー(図示せず)によって制御されている。基板の液晶層と接する側には、例えばポリイミドからなる配向膜(図示せず)が設けられている。
本発明の液晶パネルは、パーソナルコンピューター、液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末(PDA)等の液晶表示装置や、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機EL)、プロジェクター、プロジェクションテレビ、プラズマテレビ等の画像表示装置に用いることができる。なかでも、本発明の偏光素子および液晶パネルは、液晶表示装置に好適に用いられ、液晶テレビに特に好適に用いられる。
(1)偏光子の単体透過率、偏光度の測定方法:
分光光度計[村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT−3」]を用いて、23℃で測定した。
(2)ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂の分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリスチレンを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および測定条件により測定した。
・分析装置:TOSOH製「HLC−8120GPC」
・カラム:TSKgel SuperHM−H/H4000/H3000/H2000
・カラムサイズ:6.0mmI.D.×150mm
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流量:0.6ml/min.
・検出器:RI
・カラム温度:40℃
・注入量:20μl
(3)ポリイミドの分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリエチレンオキサイドを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具及び測定条件により測定した。
・サンプル:試料を溶離液に溶解して0.1重量%の溶液を調整した。
・前処理:8時間静置し、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過した。
・分析装置:東ソー製「HLC−8020GPC」
・カラム:東ソー製 GMHXL+GMHXL+G2500HXL
・カラムサイズ:各7.8mmφ×30cm(計90cm)
・溶離液:ジメチルホルムアミド(10mMの臭化リチウムと10mMのリン酸を加えメスアップして1Lのジメチルホルムアミド溶液としたもの)
・流量:0.8ml/min.
・検出器:RI(示差屈折計)
・カラム温度: 40℃
・注入量:100μl
(4)厚みの測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、アンリツ製デジタルマイクロメーター「KC−351C型」を使用して測定した。
(5)位相差値(Re、Rth)の測定方法:
平行ニコル回転法を原理とする位相差計[王子計測機器(株)製 製品名「KOBRA21−ADH」]を用いて、23℃における波長590nmの光で測定した。なお、波長分散測定については、波長480nmの光も用いた。
(6)フィルムの平均屈折率の測定方法:
アッベ屈折率計[アタゴ(株)製 製品名「DR−M4」]を用いて、23℃における波長589nmの光で測定した屈折率より求めた。
(7)透過率の測定方法:
紫外可視分光光度計[日本分光(株)製 製品名「V−560」]を用いて、23℃における波長590nmの光で測定した。
(8)光弾性係数の測定方法:
分光エリプソメーター[日本分光(株)製 製品名「M−220」]を用いて、サンプル(サイズ2cm×10cm)の両端を挟持して応力(5〜15N)をかけながら、サンプル中央の位相差値(23℃/波長590nm)を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから算出した。
(9)液晶表示装置のコントラスト比の測定方法:
以下の方法、液晶セル[松下電器産業(株)製 32V型TH−32LX10に搭載されているもの]、測定装置を用いて、23℃の暗室でバックライトを点灯させてから、所定の時間が経過した後、測定を行った。液晶表示装置に、白画像および黒画像を表示させ、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」により、表示画面の方位角45°方向、極角60°方向におけるXYZ表示系のY値を測定した。そして、白画像におけるY値(YW)と、黒画像におけるY値(YB)とから、斜め方向のコントラスト比「YW/YB」を算出した。なお、方位角45°とは、パネルの長辺を0°としたときに反時計周りに45°回転させた方位を表し、極角60°とは表示画面の正面方向を0°としたときに、角度60°に傾斜した方向を表す。
(10)液晶表示装置のカラーシフト量の測定方法:
以下の方法、液晶セル[松下電器産業(株)製 32V型TH−32LX10に搭載されているもの]、測定装置を用いて、23℃の暗室でバックライトを点灯させてから、所定の時間が経過した後、測定を行った。液晶表示装置に、黒画像を表示させ、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、極角60°方向における全方位(360°)の色相、a値およびb値を測定した。極角60°方向における全方位のa値、b値の平均値をそれぞれ、aave.値、bave.値とし、また、極角60°方位角45°におけるa値、b値をそれぞれa45°値、b45°値とした。斜め方向のカラーシフト量(Δab値)は、次式:[(a45°−aave.)2+(b45°−bave.)2]1/2から算出した。なお、方位角45°とは、パネルの長辺を0°としたときに反時計回りに45°回転させた方位を表す。また、極角60°とは、パネルに対し鉛直方向を0°としたときに60°斜めから見た方位を表す。
(11)液晶表示装置の表示画面の輝度分布の撮影:
以下の方法、液晶セル[松下電器産業(株)製 32V型TH−32LX10に搭載されているもの]、測定装置を用いて23℃の暗室で測定した。ミノルタ(株)製 2次元色分布測定装置「CA−1500」を用いて、バックライトを点灯させてから、所定の時間が経過した後、表示画面を撮影した。
[参考例1]
ポリビニルアルコールを主成分とする高分子フィルム[クラレ(株)製 商品名「9P75R(厚み:75μm、平均重合度:2,400、けん化度99.9モル%)」]を30℃±3℃に保持したヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴にて、ロール延伸機を用いて、染色しながら2.5倍に一軸延伸した。次いで、60±3℃に保持したホウ酸とヨウ化カリウム配合の水溶液中で、架橋反応を行いながら、ポリビニルアルコールフィルムの元長の6倍となるように一軸延伸した。得られたフィルムを50℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内で30分間乾燥させて、水分率26%,厚み28μm、偏光度99.9%、単体透過率43.5%の偏光子P1およびP2を得た。
[参考例2]
厚み100μmのノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルム[日本ゼオン(株)製 商品名「ゼオノアZF14−100」(平均屈折率=1.51)]をそのまま用い、等方性フィルム1−Aとした。得られた等方性フィルム1−Aの特性を、後述の参考例3〜5のフィルム特性と併せて下記表1に示す。
イソブテンとN−メチルマレイミドからなる共重合体(N−メチルマレイミドの含有量50モル%、ガラス転移温度157℃)65重量部、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)(アクリロニトリルの含有量27モル%)35重量部、および2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール(紫外線吸収剤)1重量部を押出機にてペレットにしたものを、100℃で5時間乾燥後、40nmφ単軸押出機と400mm幅のTダイを用いて270℃で押出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却して幅約600mm、厚み40μmの高分子フィルム(平均屈折率=1.51)を作製した。この高分子フィルムを等方性フィルム1−Bとした。得られた等方性フィルム1−Bの特性は表1の通りである。
シクロペンタノン80重量部に、ペレット状のノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂[JSR(株)製 商品名「ARTON」]20重量部を加えて調整した溶液を、厚み80μmのトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム[富士写真フィルム(株)製 商品名「UZ−TAC」(平均屈折率=1.48、Re[590]=0.8nm、Rth[590]=60.5nm)]上に、塗工厚み150μmで塗工し、当該高分子フィルムを膨潤されたのち、140℃で3分間乾燥させた。乾燥後、当該高分子フィルムの表面に形成された上記シクロオレフィン系樹脂フィルムは剥離して、透明なトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルムを作製した。この高分子フィルムを等方性フィルム1−Cとした。得られた等方性フィルム1−Cの特性は表1の通りである。
[参考例5]
厚み100μmのノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルム[日本ゼオン(株)製 商品名「ゼオノアZF14−100」(平均屈折率=1.51、Re[590]=2.0nm、Rth[590]=8.0nm)]の両側に、二軸延伸ポリプロピレンフィルム[東レ(株)製 商品名「トレファンE60−高収縮タイプ」(厚み60μm)]をアクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して貼り合せた。その後、ロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、146℃±1℃の空気循環式乾燥オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で、1.38倍に延伸し、位相差フィルム2−Aを作製した。得られた位相差フィルム2−Aの特性を、後述の参考例6〜9のフィルム特性と併せて下記表2に示す。
延伸温度を146℃に代えて148℃とし、延伸倍率を1.38倍に代えて1.40倍とした以外は、参考例5と同様の方法で位相差フィルム2−Bを作製した。得られた位相差フィルム2−Bの特性は表2の通りである。
延伸温度を146℃に代えて148℃とし、延伸倍率を1.38倍に代えて1.35倍とした以外は、参考例5と同様の方法で位相差フィルム2−Cを作製した。得られた位相差フィルム2−Cの特性は表2の通りである。
厚み40μmのノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルム[日本ゼオン(株)製 商品名「ゼオノアZF14−40」(平均屈折率=1.51、Re[590]=1.0nm、Rth[590]=3.0nm)]の両側に、二軸延伸ポリプロピレンフィルム[東レ(株)製 商品名「トレファンE60−高収縮タイプ」(厚み60μm)]をアクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して貼り合せた。その後、ロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、143℃±1℃の空気循環式乾燥オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で、1.62倍に延伸し、位相差フィルム2−Dを作製した。得られた位相差フィルム2−Dの特性は表2の通りである。
厚み55μmのポリカーボネート系樹脂(重量平均分子量60,000)とスチレン系樹脂(重量平均分子量1,300)とを含む高分子フィルム[(株)カネカ製 商品名「エルメックPFフィルム」(平均屈折率=1.55、Re[590]=5.0nm、Rth[590]=12.0nm)]の両側に、二軸延伸ポリプロピレンフィルム[東レ(株)製 商品名「トレファンE60−低収縮タイプ」(厚み60μm)]をアクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して貼り合せた。その後、ロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、147℃±1℃の空気循環式乾燥オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で、1.27倍に延伸し、位相差フィルム2−Eを作製した。得られた位相差フィルム2−Eの特性は表2の通りである。
[参考例10]
機械式攪拌装置、ディーンスターク装置、窒素導入管、温度計および冷却管を取り付けた反応容器(500mL)内に2,2′−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物[クラリアントジャパン(株)製]17.77g(40mmol)および2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル[和歌山精化工業(株)製]12.81g(40mmol)を加えた。続いて、イソキノリン2.58g(20mmol)をm−クレゾール275.21gに溶解させた溶液を加え、23℃で1時間攪拌して(600rpm)均一な溶液を得た。次に、反応容器をオイルバスを用いて反応容器内の温度が180±3℃になるように加温し、温度を保ちながら5時時間攪拌して黄色溶液を得た。更に3時間攪拌を行ったのち、加熱および攪拌を停止し、放冷して室温に戻すと、ポリマーがゲル状となって析出した。
[参考例11]
参考例10で得たポリイミド(白色粉末)17.7重量部をメチルイソブチルケトン(沸点116℃)100重量部に溶解し、15重量%のポリイミド溶液を調整した。このポリイミド溶液を、参考例3で得た等方性フィルム1−Bの表面に、ロッドコータにより一方向に塗工した。次に、135±1℃の空気循環式恒温オーブン内で5分間、次いで、150±1℃の空気循環式恒温オーブン内で10分間乾燥して溶剤を蒸発させ、上記等方性フィルムの表面に厚み7.0μmのポリイミド層(残留揮発成分量=2%)を形成した。上記等方性フィルムを剥離して、得られたポリイミド層を位相差フィルム3−Aとした。得られた位相差フィルム3−Aの特性を、後述の参考例12〜13のフィルム特性と併せて下記表3に示す。
2,2′−ジクロロ−4,4′,5,5′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(40mmol)と、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(40mmol)とを出発原料(モノマー)とし、参考例10と同様の方法でポリイミド[重量平均分子量=94,000、平均屈折率=1.57、Δnxz=0.07]を合成した。このポリイミドを用いて、参考例11と同様の方法で、等方性フィルムの表面に厚み4.0μmのポリイミド層を形成した。上記等方性フィルムを剥離して、得られたポリイミド層を位相差フィルム3−Bとした。得られた位相差フィルム3−Bの特性を表3に示す。また、上記位相差フィルム3−Bの平滑性を評価するために、当該位相差フィルムを、吸収軸がそれぞれ直交する2枚の偏光子の間に挟み込み、バックライトに照らして、斜め方向から目視観察したところ(図10(a))、ムラは観察されず平滑性は良好であった。
2,2′−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物(40mmol)と、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(20mmol)と、3,3´−ジアミノジフェニルスルホン(20mmol)とを出発原料(モノマー)とし、参考例10と同様の方法でポリイミド[重量平均分子量=71,000、平均屈折率=1.55、Δnxz=0.02]を合成した。このポリイミドを用いて、参考例11と同様の方法で、等方性フィルムの表面に厚み14.0μmのポリイミド層を形成した。上記等方性フィルムを剥離して、得られたポリイミド層を位相差フィルム3−Cとした。得られた位相差フィルム3−Cの特性を表3に示す。また、上記位相差フィルム3−Cの平滑性を評価するために、当該位相差フィルムを、吸収軸がそれぞれ直交する2枚の偏光子の間に挟み込み、バックライトに照らして、斜め方向から目視観察したところ(図10(b))、ムラが観察された。
[参考例14]
VAモード(ノーマリーブラックモード)の液晶セルを含む液晶表示装置[松下電器産業(株)製 32V型TH−32LX10]から液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた偏光板および位相差フィルムを取り除いて、上記液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。上記液晶セルの無電界印加時におけるRth[590]は310nm、R40[480]/R40[590]は、1.1であった。
[実施例1]
参考例1で得た偏光子P1の一方の面に、第1の光学素子として、参考例5で得た位相差フィルム2−Aを、その遅相軸が、上記偏光子P1の吸収軸と平行(0°±0.5°)となるように、アセトアセチル基を有する変性ポリビニルアルコールを主成分とする接着剤層(厚み1μm)[日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」]を介して積層した。次いで、上記位相差フィルム2−Aの表面に、第2の光学素子として、参考例12で得た位相差フィルム3−Bを、その遅相軸が上記偏光子P1の吸収軸と平行(0°±0.5°)となるように、アクリル系粘着剤層(厚み20μm)を介して積層した。上記偏光子P1の光学素子が積層されない面には、参考例3で得た等方性フィルム1−Bを、アセトアセチル基を有する変性ポリビニルアルコールを主成分とする接着剤層(厚み1μm)[日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」]を介して積層した。このようにして作製した、偏光素子を偏光素子Aとした。
参考例1で得た偏光子P2の両側に、参考例2で得た等方性フィルム1−Bを、アセトアセチル基を有する変性ポリビニルアルコールを主成分とする接着剤層(厚み1μm)[日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」]を介して積層した。このように作製した偏光素子を偏光素子Xとした。
[実施例2]
参考例14で得た液晶セルの視認側の表面に、実施例1で得られた偏光素子Aを、位相差フィルム2−Aが偏光子P1と上記液晶セルとの間に配置されるように、且つ、上記液晶セルの長辺と上記偏光子P1の吸収軸が互いに平行となるようにアクリル系粘着剤層(厚み20μm)を介して積層した。続いて、上記液晶セルのバックライト側に、参考例15で得られた偏光素子Xを、上記液晶セルの短辺と上記偏光子P2の吸収軸が互いに平行となるようにアクリル系粘着剤層(厚み20μm)を介して積層した。
第1の光学素子として、参考例7で得た位相差フィルム2−Cを用いたこと以外は、実施例1および実施例2と同様の方法で、液晶パネルBおよび液晶表示装置Bを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶パネルは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯し続けて10分経過後に斜め方向のコントラスト比と斜め方向のカラーシフト量を測定した。得られた特性は、表4の通りである。さらに上記のパックライトを10時間点灯させた後、ミノルタ(株)製 2次元色分布測定装置「CA−1500」を用いて、暗室にて上記液晶表示装置の表示画面を撮影した。その結果、バックライトの熱による表示ムラは殆ど見られなかった。
第1の光学素子として、参考例8で得た位相差フィルム2−Dを2枚用いた(各位相差フィルムの遅相軸が平行となるように、厚み20μmのアクリル系粘着剤を用いて積層した)こと以外は、実施例1および実施例2と同様の方法で、液晶パネルCおよび液晶表示装置Cを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶パネルは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯し続けて10分経過後に斜め方向のコントラスト比と斜め方向のカラーシフト量を測定した。得られた特性は、表4の通りである。さらに上記のパックライトを10時間点灯させた後、ミノルタ(株)製 2次元色分布測定装置「CA−1500」を用いて、暗室にて上記液晶表示装置の表示画面を撮影した。その結果、バックライトの熱による表示ムラは殆ど見られなかった。
第1の光学素子として、参考例9で得た位相差フィルム2−Eを用いたこと以外は、実施例1および実施例2と同様の方法で、液晶パネルDおよび液晶表示装置Dを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶パネルは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯し続けて10分経過後に斜め方向のコントラスト比と斜め方向のカラーシフト量を測定した。得られた特性は、表4の通りである。さらに上記のパックライトを10時間点灯させた後、ミノルタ(株)製 2次元色分布測定装置「CA−1500」を用いて、暗室にて上記液晶表示装置の表示画面を撮影した。その結果、図12に示すように、バックライトの熱による表示ムラは、文字や画像の表示に悪影響を及ぼすほど大きかった。
第1の光学素子として、参考例9で得た位相差フィルム2−Eを用いたことと、参考例11で得た位相差フィルム3−Aを用いたこと以外は、実施例1および実施例2と同様の方法で、液晶パネルEおよび液晶表示装置Eを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶パネルは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯し続けて10分経過後に斜め方向のコントラスト比と斜め方向のカラーシフト量を測定した。得られた特性は、表4の通りである。さらに上記のパックライトを10時間点灯させた後、ミノルタ(株)製 2次元色分布測定装置「CA−1500」を用いて、暗室にて上記液晶表示装置の表示画面を撮影した。その結果、図13に示すように、バックライトの熱による表示ムラは、文字や画像の表示に深刻な悪影響を及ぼすほど非常に大きかった。
実施例2〜4に示すように、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向されたネマチック液晶を含む液晶層を備える液晶セルの一方の面に、偏光子と、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含む第1の光学素子と、実質的に光学的に負の一軸性を有する第2の光学素子とを、この順に備える偏光素子を配置した液晶パネルは、比較例1および2で示す第1の光学素子として、芳香族系樹脂の高分子フィルムを用いた液晶パネルよりも、斜め方向のコントラスト比を高め、且つ、斜め方向のカラーシフト量を小さくすることができた。また、本発明の液晶パネルを組み込んだ液晶表示装置は、長時間バックリライトを点灯しても、良好な表示均一性を有するものであった。このような素晴らしい効果が得られた要因としては、(1)光弾性係数の絶対値が小さい材料で、実際にnx>nz>nyの関係を有し、特定の位相差値を満足する位相差フィルムを作製したことが挙げられる。加えて、(2)第1の光学素子の波長分散特性を適切に値としたこと、(3)厚み方向の複屈折率が大きな材料で、第2の光学素子に用いる位相差フィルムを薄くしたこと、(4)第2の光学素子の波長分散特性を適切な値としたことなども、本発明の効果発現に役立ったものと考えられる。
10 液晶セル
20、20’、21 偏光子
30、30’ 第1の光学素子
31、33、34 位相差フィルム
32 等方性フィルム
40、40’ 第2の光学素子
41、42、43、44、45 位相差フィルム
50 他の光学素子
60、60’ 保護層
70、70’ 表面処理層
80 輝度向上フィルム
100 液晶パネル
110 プリズムシート
120 導光板
130 ランプ
150 液晶表示装置
200 繰り出し部
210 ヨウ素水溶液浴
211、212、221、222、231、232 ロール
220 ホウ酸とヨウ化カリウムとを含む水溶液の浴
240 乾燥手段
260 巻き取り部
307、308 ラミネートロール
301、303、305 繰り出し部
304、306 収縮性フィルム
309 温度制御手段
310、311、312、313 ロール
314、316、319 巻き取り部
401 繰り出し部
402 コータ部
403、404、405 乾燥手段
407 巻き取り部
Claims (9)
- 偏光子と、第1の光学素子と、第2の光学素子とをこの順に備え、
該第1の光学素子が、下記式(1)および(2)を満足し、ならびに、ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加したシクロオレフィン系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを含み、
該第2の光学素子が、実質的に光学的に負の一軸性を有する、偏光素子:
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
0nm<Rth[590]<Re[590] …(2)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。 - 前記第1の光学素子の遅相軸が、前記偏光子の吸収軸と実質的に平行又は直交である、請求項1に記載の偏光素子。
- 前記第2の光学素子が、下記式(3)および(4)を満足する、請求項1または2に記載の偏光素子:
0nm≦Re[590]≦10nm …(3)
100nm≦Rth[590]≦800nm …(4)
ただし、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。 - 前記第2の光学素子が、面内の主屈折率(nx)と厚み方向の屈折率(nz)との差が0.03〜0.20である位相差フィルムを含む、請求項1から3のいずれかに記載の偏光素子。
- 前記位相差フィルムが、ポリイミドを主成分とする高分子フィルムである、請求項4に記載の偏光素子。
- 液晶セルと、該液晶セルの少なくとも一方の側に配置された請求項1から5のいずれかに記載の偏光素子とを備え、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子が、前記偏光子と該液晶セルとの間に配置されてなる、液晶パネル。
- 前記液晶セルが、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向されたネマチック液晶を含む液晶層を備える、請求項6に記載の液晶パネル。
- 請求項6または7に記載の液晶パネルを含む、液晶テレビ。
- 請求項6または7に記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
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