JP2006276849A - Liquid crystal cell and liquid crystal display apparatus - Google Patents

Liquid crystal cell and liquid crystal display apparatus Download PDF

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Junichi Hirakata
純一 平方
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display apparatus in which a liquid crystal cell is precisely compensated optically to provide a high contrast. <P>SOLUTION: The liquid crystal display apparatus comprises a liquid crystal cell comprising a pair of substrates 17 and 19 disposed facing each other one of which has an electrode, and a liquid crystal material 18 supported between the pair of substrates; a first polarizing film 13 disposed outside the liquid crystal cell; and at least one in-cell optical compensating film 15' (or 20') disposed in between the pair of substrates. The optical compensation film 15' (or 20') has a plurality of mean alignment directions inside a pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、視野角特性の改善された液晶セル及び液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal cell and a liquid crystal display device with improved viewing angle characteristics.

液晶表示装置は、液晶セルおよび偏光板を有する。前記偏光板は、一般的には、保護フィルムおよび偏光膜を有し、例えば、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護フィルムにて積層して得られる。透過型液晶表示装置では、偏光板を液晶セルの両側に取り付け、さらには一枚以上の光学補償フィルムを配置することもある。反射型液晶表示装置では、通常、反射板、液晶セル、一枚以上の光学補償膜及び偏光板の順に配置する。液晶セルは、液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および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、液晶性分子の配向状態の違いで、ON、OFF表示を行い、透過および反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードが提案されている。   The liquid crystal display device has a liquid crystal cell and a polarizing plate. The polarizing plate generally has a protective film and a polarizing film. For example, a polarizing film made of a polyvinyl alcohol film is dyed with iodine, stretched, and laminated on both sides with a protective film. It is done. In the transmissive liquid crystal display device, polarizing plates are attached to both sides of the liquid crystal cell, and one or more optical compensation films may be disposed. In a reflective liquid crystal display device, usually, a reflector, a liquid crystal cell, one or more optical compensation films, and a polarizing plate are arranged in this order. The liquid crystal cell includes a liquid crystal molecule, two substrates for encapsulating the liquid crystal molecule, and an electrode layer for applying a voltage to the liquid crystal molecule. The liquid crystal cell performs ON / OFF display depending on the alignment state of liquid crystal molecules, and can be applied to both transmission and reflection types. TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), OCB (Optically Compensatory Bend) ), VA (Vertically Aligned), and ECB (Electrically Controlled Birefringence) have been proposed.

この様なLCDの中でも、高い表示品位が必要な用途については、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶分子を用い、薄膜トタンジスタにより駆動する90度ねじれネマチック型液晶表示装置(以下、TNモードという)が主に用いられている。しかしながら、TNモードは正面から見た場合には優れた表示特性を有するものの、斜め方向から見た場合にコントラストが低下したり、階調表示で明るさが逆転する階調反転等が起こることにより表示特性が悪くなるという視野角特性を有しており、この改良が強く要望されている。   Among such LCDs, for applications that require high display quality, a 90 degree twisted nematic liquid crystal display device (hereinafter referred to as a TN mode) that uses nematic liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy and is driven by a thin film transistor. Is mainly used. However, although the TN mode has excellent display characteristics when viewed from the front, the contrast is reduced when viewed from an oblique direction, or gradation inversion that reverses the brightness in gradation display occurs. There is a viewing angle characteristic that the display characteristic is deteriorated, and this improvement is strongly demanded.

近年、この視野角特性を改良するLCDの方式として、図8に示す負の誘電率異方性を有するネマチック液晶分子を用い、電圧を印加しない状態で液晶分子の長軸を基板に略垂直な方向に配向させ、これを薄膜トランジスタにより駆動する垂直配向ネマチック型液晶表示装置(以下、VAモードという)が提案されている(特許文献1参照)。このVAモードは、正面から見た場合の表示特性がTNモードと同様に優れているのみならず、視野角補償用位相差フィルムの適用により、黒表示時の輝度変化がいずれの方向から見ても変化が少なく、視野角依存性が小さい。さらに1画素を4方向の配向領域に分割したマルチドメイン液晶セル構造により、白表示時に広い視野角特性を発現する。VAモードでは、フィルム面に垂直な方向に光学軸を有する負の一軸性位相差フィルムを2枚、液晶セルの上下に用いることでより広い視野角特性を得ることができ、このLCDに更に面内のレターデーション値が50nmである正の屈折率異方性を有する一軸配向性位相差フィルムを用いることで、更により広い視野角特性を実現できることも知られている(非特許文献1参照)。   Recently, nematic liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy as shown in FIG. 8 are used as an LCD method for improving the viewing angle characteristics, and the major axis of the liquid crystal molecules is substantially perpendicular to the substrate without applying voltage. A vertical alignment nematic liquid crystal display device (hereinafter referred to as a VA mode) in which the liquid crystal is aligned in a direction and driven by a thin film transistor has been proposed (see Patent Document 1). This VA mode has not only excellent display characteristics when viewed from the front, but also the luminance change during black display when viewed from any direction by applying a viewing angle compensation phase difference film. There is little change, and the viewing angle dependency is small. Further, a multi-domain liquid crystal cell structure in which one pixel is divided into four orientation regions exhibits a wide viewing angle characteristic during white display. In the VA mode, a wide viewing angle characteristic can be obtained by using two negative uniaxial retardation films having an optical axis in a direction perpendicular to the film surface, above and below the liquid crystal cell. It is also known that a wider viewing angle characteristic can be realized by using a uniaxially oriented retardation film having a positive refractive index anisotropy with a retardation value of 50 nm (see Non-Patent Document 1). .

しかしながら、2枚の位相差フィルムを用いること(非特許文献1参照)は生産コストの上昇を伴うだけでなく、多数のフィルムを貼り合わせるために歩留まりの低下を引き起こし、さらには複数のフィルムを用いるために厚さが増し、表示装置の薄形化に不利となるなどの問題がある。また、延伸フィルムの積層には粘着層を用いるため、温湿度変化により粘着層が収縮してフィルム間の剥離や反りといった不良が発生したり、特にパネル周辺部に表示ムラが発生したりすることがある。これらを改善する方法として、位相差フィルムの枚数を減らす方法(特許文献2参照)が開示されている。しかしながら、これらの方法は黒表示時の視野角特性には有効であったが、白表示表示時の斜め方向から観察した時の色再現性が悪化する問題(表示色の色純度が低下するカラーウォッシュアウト)は完全には解決されてはおらず、視野角が十分に拡大していないという問題があった。   However, the use of two retardation films (see Non-Patent Document 1) not only causes an increase in production cost, but also causes a decrease in yield due to the bonding of a large number of films, and further uses a plurality of films. For this reason, there is a problem that the thickness is increased, which is disadvantageous for thinning the display device. In addition, since the adhesive layer is used for laminating stretched films, the adhesive layer shrinks due to temperature and humidity changes, causing defects such as peeling and warping between films, and display unevenness especially in the periphery of the panel. There is. As a method for improving these, a method of reducing the number of retardation films (see Patent Document 2) is disclosed. However, these methods are effective for viewing angle characteristics during black display, but the problem is that the color reproducibility when viewed from an oblique direction during white display is deteriorated (colors with reduced color purity of the display color). Washout) has not been completely solved, and there has been a problem that the viewing angle has not been sufficiently expanded.

特開平2002−221622号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-221622 特開平11−95208号公報JP-A-11-95208 SID 97 DIGEST 845頁〜848頁SID 97 DIGEST Pages 845-848

本発明の課題は、液晶セルが正確に光学的に補償され、高いコントラストを有する液晶表示装置、特にVAモードの液晶表示装置を提供することである。特に本発明は、白表示時の斜め方向の色再現性が向上され、視野角コントラストが改善、画面周辺部の表示ムラが低減されたVAモード液晶表示装置及び液晶セルを提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which a liquid crystal cell is accurately optically compensated and has a high contrast, particularly a VA mode liquid crystal display device. In particular, it is an object of the present invention to provide a VA mode liquid crystal display device and a liquid crystal cell in which the color reproducibility in an oblique direction at the time of white display is improved, the viewing angle contrast is improved, and the display unevenness in the periphery of the screen is reduced. To do.

本発明の課題を解決する手段は以下の通りである。
[1] 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料を有する液晶セル、該液晶セルの外側に配置された第一の偏光膜、及び前記一対の基板間に少なくとも1枚のセル内光学補償膜を有し、該セル内光学補償膜が複数の平均配向方向を1画素中に有する液晶表示装置。
[2] 第一の偏光膜とともに、前記液晶セルを狭持する第二の偏光膜をさらに有する[1]の液晶表示装置。
[3] 前記セル内光学補償膜が液晶性化合物を含有する組成物からなる[1]又は[2]の液晶表示装置。
[4] 前記セル内光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなる[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5] 前記セル内光学補償膜の分子構造が基板面に対してハイブリット配向している[1]〜[4]のいずれかの液晶表示装置。
[6] 前記第一または第二の偏光膜と液晶セルの間に少なくとも1枚の外側光学補償膜が配置され、前記セル内光学補償膜と前記外側光学補償膜のすべてのレターデーション値の合計Reが20〜70nmであり、かつ合計のレターデーションRth値が70〜200nmである[1]〜[5]のいずれかの液晶表示装置。
[7] 前記液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、前記セル内光学補償膜と前記外側光学補償膜の波長λにおける面内の平均レターデーション合計値をRe(λ)、波長λにおける厚さ方向の平均レターデーション合計値をRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(V)〜(VIII)を満足する[1]〜[7]のいずれかの液晶表示装置:
(V)100≦Δn(λ)×d≦1000、
(VI)Rth(λ)/λ=E×Δn(λ)×d/λ、
(VII)Re(λ)/λ=F×λ/{Δn(λ)×d}+G、
(VIII)0.726≦E≦0.958、
かつ 0.0207≦F≦0.0716、
かつ G=0.032。
[8] 前記セル内光学補償膜が、1画素内においてレターデーション値が異なる複数の領域から形成されている[1]〜[7]のいずれかの液晶表示装置。
[9] 前記セル内光学補償膜のレターデーション値又は平均配向方向が、1画素内において厚さ方向に不連続的に変化している[1]〜[8]のいずれかの液晶表示装置。
[10] 前記セル内光学補償膜中に色素が含まれている[1]〜[9]のいずれかの液晶表示装置。
[11] 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料と、前記一対の基板間に配置された少なくとも1枚のセル内光学補償膜とを有し、該セル内光学補償膜が複数の平均配向方向を1画素中に有する液晶セル。
Means for solving the problems of the present invention are as follows.
[1] A pair of oppositely disposed substrates having electrodes on at least one side, a liquid crystal cell having a liquid crystal material sandwiched between the pair of substrates, a first polarizing film disposed outside the liquid crystal cell, and A liquid crystal display device having at least one in-cell optical compensation film between the pair of substrates, wherein the in-cell optical compensation film has a plurality of average alignment directions in one pixel.
[2] The liquid crystal display device according to [1], further including a second polarizing film sandwiching the liquid crystal cell together with the first polarizing film.
[3] The liquid crystal display device according to [1] or [2], wherein the in-cell optical compensation film is made of a composition containing a liquid crystal compound.
[4] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [3], wherein the in-cell optical compensation film is made of a composition containing a discotic compound.
[5] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [4], wherein the molecular structure of the in-cell optical compensation film is hybrid-aligned with the substrate surface.
[6] At least one outer optical compensation film is disposed between the first or second polarizing film and the liquid crystal cell, and the sum of all retardation values of the intra-cell optical compensation film and the outer optical compensation film The liquid crystal display device according to any one of [1] to [5], wherein Re is 20 to 70 nm and a total retardation Rth value is 70 to 200 nm.
[7] The thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and the in-cell optical compensation film and the outer optical compensation film are When the in-plane average retardation total value at wavelength λ is Re (λ) and the average retardation value in the thickness direction at wavelength λ is Rth (λ), at least two different wavelengths between wavelengths 380 nm and 780 nm [1] to [7] satisfying the following formulas (V) to (VIII):
(V) 100 ≦ Δn (λ) × d ≦ 1000,
(VI) Rth (λ) / λ = E × Δn (λ) × d / λ,
(VII) Re (λ) / λ = F × λ / {Δn (λ) × d} + G,
(VIII) 0.726 ≦ E ≦ 0.958,
And 0.0207 ≦ F ≦ 0.0716,
And G = 0.032.
[8] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [7], wherein the in-cell optical compensation film is formed from a plurality of regions having different retardation values in one pixel.
[9] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [8], wherein the retardation value or average orientation direction of the in-cell optical compensation film changes discontinuously in the thickness direction within one pixel.
[10] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [9], wherein a dye is contained in the intra-cell optical compensation film.
[11] A pair of oppositely disposed substrates having electrodes on at least one side, a liquid crystal material sandwiched between the pair of substrates, and at least one in-cell optical compensation film disposed between the pair of substrates. And the optical compensation film in the cell has a plurality of average alignment directions in one pixel.

なお、本明細書において、「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、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、「可視光領域」とは、380nm〜780nmのことをいう。さらに屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。   In this specification, “parallel” or “orthogonal” means that the angle is within a strict angle of less than ± 5 °. The error from the exact angle is preferably less than 4 °, more preferably less than 3 °. Regarding the angle, “+” means the clockwise direction, and “−” means the counterclockwise direction. Further, the “slow axis” means a direction in which the refractive index is maximized. The “visible light region” means 380 nm to 780 nm. Further, the measurement wavelength of the refractive index is a value at λ = 550 nm in the visible light region unless otherwise specified.

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された(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を有する積層体のことを意味するものとする。   In this specification, unless otherwise specified, the term “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” and “cutting out”. It is used in the meaning including both of the polarizing plates. In this specification, “polarizing film” and “polarizing plate” are distinguished from each other, and “polarizing plate” is a laminate having a transparent protective film for protecting the polarizing film on at least one side of the “polarizing film”. Means.

また本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。本発明ではRe(λ)はKOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHが算出する。ここで平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する: セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。   In this specification, Re (λ) and Rth (λ) represent in-plane retardation and retardation in the thickness direction at the wavelength λ, respectively. In the present invention, Re (λ) is measured in KOBRA 21ADH (manufactured by Oji Scientific Instruments) by making light having a wavelength of λ nm incident in the normal direction of the film. Rth (λ) is 10 ° from −50 ° to + 50 ° with respect to the normal direction of the film, with Re (λ) being the in-plane slow axis (determined by KOBRA 21ADH) and the tilt axis (rotating axis). In step, light of wavelength λ nm is incident from each inclined direction and measured at 11 points, and KOBRA 21ADH calculates based on the measured retardation value, the assumed average refractive index, and the input film thickness value. Here, as the assumed value of the average refractive index, values in the polymer handbook (John Wiley & Sons, Inc.) and catalogs of various optical films can be used. Those whose average refractive index is not known can be measured with an Abbe refractometer. The average refractive index values of main optical films are exemplified below: cellulose acylate (1.48), cycloolefin polymer (1.52), polycarbonate (1.59), polymethyl methacrylate (1.49), Polystyrene (1.59). The KOBRA 21ADH calculates nx, ny, and nz by inputting the assumed value of the average refractive index and the film thickness. Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is further calculated from the calculated nx, ny, and nz.

本発明によれば、素材や製造方法を適宜選択する等により形成されたマルチドメインの光学補償膜を基板間に配置することによって、多重反射による透過率ロスを解消し輝度向上すなわちコントラスト比を向上することができる。また、各ドメイン中の配向方向が面内や厚さ方向で互いに異なる、又は各ドメインのレターデーション値が面内や厚さ方向で互いに異なるマルチドメインの光学補償膜によって液晶層のレターデーションを光学補償することで、白表示時の色再現性や輝度の視野角依存性を向上させることができる。   According to the present invention, a multi-domain optical compensation film formed by appropriately selecting a material and a manufacturing method is disposed between substrates, thereby eliminating transmittance loss due to multiple reflections and improving luminance, that is, improving contrast ratio. can do. In addition, the retardation of the liquid crystal layer is optically controlled by a multi-domain optical compensation film in which the orientation direction in each domain is different in the in-plane and thickness directions, or the retardation value of each domain is different in the in-plane and thickness directions. Compensation can improve the color reproducibility during white display and the viewing angle dependency of luminance.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、図面を用いて本発明の作用を説明する。
[液晶表示装置]
図1に示す液晶表示装置は、液晶セル17〜19、および液晶セル17〜19を挟持して配置された上側偏光膜13と下側偏光膜22とを有する。偏光膜13および22は、それぞれ一対の透明保護フィルムによって挟持されているが、図1中では、液晶セルに近い側に配置される透明保護フィルムが、液晶セルの基板の外側に配置される外側光学補償層15および20を兼ねる構成とした。即ち、上側偏光膜13は、透明保護フィルム11と外側光学補償層15に挟持され、下側偏光膜22は透明保護フィルム24と外側光学補償層20に挟持されている。液晶セルは、液晶セル上側基板17と液晶セル下側基板19と、これらに挟持される液晶分子18とを含み、液晶分子18は、基板17および19の対向面に施された配向膜やラビング処理の方向によって、その配向方向が制御されている。1画素が4分割され、4方向に液晶分子18が電圧印加により傾斜する。また上側基板17と液晶層の間と、液晶層と下側基板19の間にセル内光学補償層15'および20'が配置されている。
The operation of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Liquid Crystal Display]
The liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes liquid crystal cells 17 to 19, and an upper polarizing film 13 and a lower polarizing film 22 that are disposed with the liquid crystal cells 17 to 19 interposed therebetween. The polarizing films 13 and 22 are each sandwiched by a pair of transparent protective films. In FIG. 1, the transparent protective film disposed on the side close to the liquid crystal cell is disposed outside the substrate of the liquid crystal cell. The optical compensation layers 15 and 20 are also used. That is, the upper polarizing film 13 is sandwiched between the transparent protective film 11 and the outer optical compensation layer 15, and the lower polarizing film 22 is sandwiched between the transparent protective film 24 and the outer optical compensation layer 20. The liquid crystal cell includes a liquid crystal cell upper substrate 17, a liquid crystal cell lower substrate 19, and liquid crystal molecules 18 sandwiched between them, and the liquid crystal molecules 18 are formed by alignment films or rubbing applied to opposing surfaces of the substrates 17 and 19. The orientation direction is controlled by the processing direction. One pixel is divided into four, and the liquid crystal molecules 18 are tilted in four directions by voltage application. In-cell optical compensation layers 15 ′ and 20 ′ are arranged between the upper substrate 17 and the liquid crystal layer and between the liquid crystal layer and the lower substrate 19.

液晶セルは、上側基板17および下側基板19と、これらに挟持される液晶分子18から形成される液晶層と、上側基板17及び下側基板19の内面に形成されたセル内光学補償層15'及び20'とからなる。基板17および19の液晶分子18に接触する表面(以下、「内面」という場合がある)には、配向膜(不図示)が形成されていて、配向膜上に施されたラビング処理等により、電圧無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子18の配向が制御されている。また、基板17および19の内面には、液晶分子18からなる液晶層に電圧を印加可能な透明電極(不図示)が形成されている。   The liquid crystal cell includes an upper substrate 17 and a lower substrate 19, a liquid crystal layer formed by liquid crystal molecules 18 sandwiched therebetween, and an in-cell optical compensation layer 15 formed on the inner surfaces of the upper substrate 17 and the lower substrate 19. 'And 20'. An alignment film (not shown) is formed on the surface of the substrates 17 and 19 in contact with the liquid crystal molecules 18 (hereinafter, also referred to as “inner surface”), and by a rubbing process or the like applied on the alignment film, The alignment of the liquid crystal molecules 18 in a state where no voltage is applied or a state where a voltage is not applied is controlled. Further, on the inner surfaces of the substrates 17 and 19, a transparent electrode (not shown) capable of applying a voltage to the liquid crystal layer made of the liquid crystal molecules 18 is formed.

液晶層の表示モードについては特に限定されず、VAモード、IPSモード、ECBモード、TNモードおよびOCBモード等、いずれの表示モードの液晶層であってもよい。
本発明では、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dは、0.1〜1.0μmとするのが好ましいが、Δn・dの最適値は表示モードにより異なる。透過モードにおいて、ねじれ構造を持たないVA型やIPS型、ECB型では0.2〜0.4μmの範囲、TN型はねじれ角度の大きさにも依存するが0.2〜0.5μmの範囲、さらにOCB型では0.6〜1.0μmの範囲が最適値となる。こられの範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。
なお、図1には、上側偏光板および下側偏光板を備えた透過モードの表示装置の態様を示したが、本発明は一の偏光板のみを備える反射モードの態様であってもよく、かかる場合は、液晶セル内の光路が2倍になることから、最適Δn・dの値は上記の1/2程度の値になる。反射型液晶表示装置では、偏光板は上側(観察者側)に一枚配置し、λ/4の位相差を有する光学補償膜を配置して偏光を回転させることで表示を行う(例えば特許公報、特開平7−218906)。偏光板を1枚で表示を行う理由は透過率の減衰を回避するためであるが、光学補償膜を液晶セルの基板間に配置することで、透過光の多重反射ロスが低減するため、偏光板を2枚使った表示も可能となる。さらに基板間に配置した光学補償膜(セル内光学補償膜)中に色素を添加し、偏光膜としての機能を付加することも可能である。
The display mode of the liquid crystal layer is not particularly limited, and may be a liquid crystal layer in any display mode such as VA mode, IPS mode, ECB mode, TN mode, and OCB mode.
In the present invention, the product Δn · d of the thickness d (μm) of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy Δn is preferably 0.1 to 1.0 μm, but the optimum value of Δn · d is displayed. It depends on the mode. In the transmission mode, the VA type, IPS type, and ECB type that do not have a twisted structure range from 0.2 to 0.4 μm, and the TN type ranges from 0.2 to 0.5 μm depending on the size of the twist angle. Further, in the OCB type, the optimum value is in the range of 0.6 to 1.0 μm. In these ranges, since the white display luminance is high and the black display luminance is small, a bright and high-contrast display device can be obtained.
In addition, although the aspect of the display apparatus of the transmission mode provided with the upper side polarizing plate and the lower side polarizing plate was shown in FIG. 1, this invention may be the aspect of the reflection mode provided with only one polarizing plate, In such a case, since the optical path in the liquid crystal cell is doubled, the optimum value of Δn · d is about the above half value. In a reflective liquid crystal display device, one polarizing plate is arranged on the upper side (observer side), an optical compensation film having a phase difference of λ / 4 is arranged, and display is performed by rotating polarized light (for example, Patent Gazette). JP-A-7-218906). The reason why display is performed with a single polarizing plate is to avoid attenuation of transmittance, but by arranging an optical compensation film between the substrates of the liquid crystal cell, the multiple reflection loss of transmitted light is reduced. Display using two plates is also possible. Furthermore, it is also possible to add a dye to an optical compensation film (intra-cell optical compensation film) disposed between the substrates to add a function as a polarizing film.

偏光膜13および22の吸収軸14および23、外側光学補償層(透明保護フィルム)15および20の遅相軸方向16および21、ならびに液晶分子18の配向方向については、各部材に用いられる材料、表示モード、部材の積層構造等に応じて最適な範囲に調整することができる。例えば、VA型やIPS型のノーマリーブラックタイプに属する液晶表示装置の態様においては、高コントラストを得るためには、偏光膜13および22の吸収軸14および23が、互いに実質的に直交しているように配置する。但し、本発明の液晶表示装置は、この構成に限定されるものではない。   Regarding the absorption axes 14 and 23 of the polarizing films 13 and 22, the slow axis directions 16 and 21 of the outer optical compensation layers (transparent protective films) 15 and 20, and the orientation direction of the liquid crystal molecules 18, It can be adjusted to an optimum range according to the display mode, the laminated structure of the members, and the like. For example, in an aspect of a liquid crystal display device belonging to the VA type or IPS type normally black type, in order to obtain high contrast, the absorption axes 14 and 23 of the polarizing films 13 and 22 are substantially orthogonal to each other. Arrange to be. However, the liquid crystal display device of the present invention is not limited to this configuration.

図1の液晶表示装置では、液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、前記セル内光学補償膜15'及び20'と前記外側光学補償膜15及び20の波長λにおける面内の平均レターデーション合計値をRe(λ)、波長λにおける厚さ方向の平均レターデーション合計値をRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(V)〜(VIII)を満足しているのが好ましい。
(V)100≦Δn(λ)×d≦1000、
(VI)Rth(λ)/λ=E×Δn(λ)×d/λ、
(VII)Re(λ)/λ=F×λ/{Δn(λ)×d}+G、
(VIII)0.726≦E≦0.958、
かつ 0.0207≦F≦0.0716、
かつ G=0.032。
部材が前記式(V)〜(VIII)を満足していると、斜め方向から観察した場合の、黒表示時のコントラストを改善し、且つ黒表示時の色づきを改善することができる。
In the liquid crystal display device of FIG. 1, the thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at a wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and the in-cell optical compensation film 15 ′ and In the case where 20 ′ and the outer optical compensation films 15 and 20 have an in-plane average retardation total value at a wavelength λ as Re (λ) and an average retardation total value in the thickness direction at a wavelength λ as Rth (λ), It is preferable that the following formulas (V) to (VIII) are satisfied at at least two different wavelengths between wavelengths of 380 nm and 780 nm.
(V) 100 ≦ Δn (λ) × d ≦ 1000,
(VI) Rth (λ) / λ = E × Δn (λ) × d / λ,
(VII) Re (λ) / λ = F × λ / {Δn (λ) × d} + G,
(VIII) 0.726 ≦ E ≦ 0.958,
And 0.0207 ≦ F ≦ 0.0716,
And G = 0.032.
When the member satisfies the above formulas (V) to (VIII), the contrast at the time of black display when observed from an oblique direction can be improved, and the coloring at the time of black display can be improved.

本発明の液晶表示装置は、図1に示す構成に限定されず、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。また、後述する様に、液晶セルと偏光板との間に、別途保護フィルムを配置することもできる。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、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。また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。   The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may include other members. For example, a color filter may be disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film. In addition, as will be described later, a protective film can be separately provided between the liquid crystal cell and the polarizing plate. In the case of use as a transmission type, a cold cathode or a hot cathode fluorescent tube, or a backlight using a light emitting diode, a field emission element, or an electroluminescent element as a light source can be disposed on the back surface. The liquid crystal display device of the present invention may be of a reflective type. In such a case, a reflective film is provided on the back surface of the liquid crystal cell or the inner surface of the lower substrate of the liquid crystal cell. Of course, it is also possible to provide a front light using the light source on the liquid crystal cell observation side.

本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、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ックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、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ックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。   The liquid crystal display device of the present invention includes an image direct view type, an image projection type, and a light modulation type. The present invention is particularly effective when applied to an active matrix liquid crystal display device using three-terminal or two-terminal semiconductor elements such as TFT and MIM. Of course, an embodiment applied to a passive matrix liquid crystal display device represented by STN type called time-division driving is also effective.

図1に示す液晶表示装置の動作について、VAモードを例に挙げて説明する。本実施の形態では、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、液晶セル基板17および19のそれぞれの透明電極(不図示)に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶層中の液晶分子18は、基板17および19の面に対して概略垂直に配向し、その結果、通過する光の偏光状態はほとんど変化しない。吸収軸14と23は直交しているので、下側(例えば背面電極)から入射した光は、偏光膜22によって偏光され、偏光状態を維持したまま液晶セルを通過し、偏光膜13によって遮断される。すなわち、図1の液晶表示装置では、非駆動状態において理想的な黒表示を実現する。これに対し、透明電極(不図示)に駆動電圧を印加した駆動状態では、液晶分子18は基板17および19の面に平行な方向に傾斜し、通過する光はかかる傾斜した液晶分子18により偏光状態を変化させる。従って、下側(例えば背面電極)から入射した光は、偏光膜22によって偏光され、さらに液晶セルを通過することによって偏光状態が変化し、偏光膜13を通過する。すなわち、図1に示す液晶表示装置では、駆動状態において白表示が得られる。
The operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 will be described using the VA mode as an example. 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.
In the liquid crystal display device shown in FIG. 1, in a non-driving state in which a driving voltage is not applied to the transparent electrodes (not shown) of the liquid crystal cell substrates 17 and 19, the liquid crystal molecules 18 in the liquid crystal layer With the result that the polarization state of the light passing therethrough hardly changes. Since the absorption axes 14 and 23 are orthogonal to each other, the light incident from the lower side (for example, the back electrode) is polarized by the polarizing film 22, passes through the liquid crystal cell while maintaining the polarization state, and is blocked by the polarizing film 13. The That is, the liquid crystal display device of FIG. 1 realizes an ideal black display in the non-driven state. On the other hand, in a driving state in which a driving voltage is applied to a transparent electrode (not shown), the liquid crystal molecules 18 are tilted in a direction parallel to the surfaces of the substrates 17 and 19, and the light passing therethrough is polarized by the tilted liquid crystal molecules 18. Change state. Therefore, the light incident from the lower side (for example, the back electrode) is polarized by the polarizing film 22, further changes its polarization state by passing through the liquid crystal cell, and passes through the polarizing film 13. That is, in the liquid crystal display device shown in FIG. 1, white display is obtained in the driving state.

ここでは上下基板17および19間に電界が印加されるため、電界方向に垂直に液晶分子18が応答するような、誘電率異方性が負の液晶材料を使用する。また電極を基板17および19のいずれか一方にのみ形成し、電界が基板面に平行の横方向に印加される場合は、液晶材料は正の誘電率異方性を有するものを使用することができる。   Here, since an electric field is applied between the upper and lower substrates 17 and 19, a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is used so that the liquid crystal molecules 18 respond in a direction perpendicular to the electric field direction. Further, when an electrode is formed only on one of the substrates 17 and 19 and an electric field is applied in a lateral direction parallel to the substrate surface, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy may be used. it can.

[黒表示]
図2は、一般的なVAモードの液晶表示装置の構成を示す模式図である。VAモードの液晶表示装置は、電圧無印加時、即ち黒表示時に、液晶が基板面に対して垂直配向する液晶層を有する液晶層3と、該液晶層3を挟持し、且つ互いの透過軸方向(図2では縞線で示した)を直交させて配置された偏光板1及び偏光板2とを有する。図2中、光は、偏光板1側から入射するものとする。電圧無印加時に、法線方向、即ち、z軸方向に進む光が入射した場合、偏光板1を通過した光は、直線偏光状態を維持したまた、液晶層3を通過し、偏光板2において完全に遮光される。その結果、コントラストの高い画像を表示できる。
[Black display]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a general VA mode liquid crystal display device. The VA mode liquid crystal display device includes a liquid crystal layer 3 having a liquid crystal layer in which liquid crystal is vertically aligned with respect to a substrate surface when no voltage is applied, that is, black display, and the transmission axis of the liquid crystal layer 3. The polarizing plate 1 and the polarizing plate 2 are disposed so that the directions (shown by stripes in FIG. 2) are orthogonal to each other. In FIG. 2, light enters from the polarizing plate 1 side. When light traveling in the normal direction, that is, the z-axis direction is incident when no voltage is applied, the light passing through the polarizing plate 1 maintains the linear polarization state, and also passes through the liquid crystal layer 3 to Completely shaded. As a result, an image with high contrast can be displayed.

しかし、図3に示す様に、射光入射の場合には状況が異なる。光が、z軸方向でない斜め方向、即ち、偏光板1および2の偏光方向に対して斜めの方位(いわゆるOFF AXIS)から入射する場合、入射光は、液晶層3の垂直配向した液晶層を通過する際に、斜め方向のレターデーションの影響を受け、その偏光状態が変化する。さらに、偏光板1と偏光板2の見かけの透過軸が直交配置からずれる。この2つの要因のため、OFF AXISにおける斜め方向からの入射光は、偏光板2で完全に遮光されず、黒表示時に光抜けが生じ、コントラストを低下させることになる。   However, as shown in FIG. 3, the situation is different in the case of incident light. When light is incident from an oblique direction that is not the z-axis direction, that is, an oblique direction with respect to the polarization direction of the polarizing plates 1 and 2 (so-called OFF AXIS), the incident light passes through the liquid crystal layer vertically aligned in the liquid crystal layer 3. When passing, the polarization state changes due to the influence of the oblique retardation. Furthermore, the apparent transmission axes of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 2 deviate from the orthogonal arrangement. Due to these two factors, the incident light from the oblique direction in OFF AXIS is not completely shielded by the polarizing plate 2, and light leakage occurs during black display, resulting in a decrease in contrast.

ここで、極角と方位角を定義する。極角はフィルム面の法線方向、即ち、図2及び図3中のz軸からの傾き角であり、例えば、フィルム面の法線方向は、極角=0度の方向である。方位角は、x軸の正の方向を基準に反時計回りに回転した方位を表しており、例えばx軸の正の方向は方位角=0度の方向であり、y軸の正の方向は方位角=90度の方向である。前述したOFF AXISにおける斜め方向とは、極角が0度ではない場合で、且つ方位角=45、135、225、315度の場合を主に指す。   Here, polar angle and azimuth angle are defined. The polar angle is the normal direction of the film surface, that is, the inclination angle from the z-axis in FIGS. 2 and 3. For example, the normal direction of the film surface is the direction of polar angle = 0 degrees. The azimuth angle represents an azimuth rotated counterclockwise with respect to the positive direction of the x-axis. For example, the positive direction of the x-axis is the direction of the azimuth angle = 0 degrees, and the positive direction of the y-axis is Azimuth angle = 90 degrees. The oblique direction in the OFF AXIS described above mainly refers to the case where the polar angle is not 0 degree and the azimuth angle is 45, 135, 225, or 315 degrees.

図4に、本発明の一態様の作用を説明するための構成例についての模式図を示す。図4に示す液晶表示装置は、図2の構成に、液晶セルを挟持する一対の基板(図1中では基板17と19に相当)の内面にセル内光学補償膜4及び5(図1中ではセル内光学補償膜15’及び20’に相当)を配置した構成である。本態様の液晶表示装置では、液晶層の液晶層の厚さd(単位:nm、以下同様である)、液晶層の波長λ(単位:nm、以下同様である)における屈折率異方性Δn(λ)、光学補償膜4及び5の波長λにおける面内レターデーションRe(λ)、及び波長λにおける厚さ方向のレターデーションRth(λ)が、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において下記式(I)〜(IV)を満足するのが好ましい。
(I)200≦Δn(λ)×d≦1000、
(II)Rth(λ)/λ=A×Δn(λ)×d/λ+B、
(III)Re(λ)/λ=C×λ/{Δn(λ)×d}+D
(IV)0.488=<A=<0.56
かつ B=−0.0567
かつ −0.041=<C=<0.016
かつ D=0.0939
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example for describing the operation of one embodiment of the present invention. In the liquid crystal display device shown in FIG. 4, the in-cell optical compensation films 4 and 5 (in FIG. 1) are formed on the inner surfaces of a pair of substrates (corresponding to the substrates 17 and 19 in FIG. 1) sandwiching the liquid crystal cell. In this case, the in-cell optical compensation films 15 'and 20' are arranged. In the liquid crystal display device of this embodiment, the refractive index anisotropy Δn at the liquid crystal layer thickness d (unit: nm, the same applies hereinafter) and the liquid crystal layer wavelength λ (unit: nm, the same applies hereinafter). (Λ), in-plane retardation Re (λ) of optical compensation films 4 and 5 at wavelength λ, and thickness direction retardation Rth (λ) at wavelength λ of at least two different wavelengths between 380 nm and 780 nm. It is preferable that the following formulas (I) to (IV) are satisfied at the wavelength.
(I) 200 ≦ Δn (λ) × d ≦ 1000,
(II) Rth (λ) / λ = A × Δn (λ) × d / λ + B,
(III) Re (λ) / λ = C × λ / {Δn (λ) × d} + D
(IV) 0.488 = <A = <0.56
And B = −0.0567
And -0.041 = <C = <0.016
And D = 0.0939

図4に示す態様では、前記式(I)〜(IV)(又は図1に示す態様では前記式(V)〜(VIII))を満足する液晶層及び光学補償膜を組み合わせることにより、可視光域の所定の波長の光が斜め方向に入射した場合においても、該波長に適した遅相軸及びレターデーションで光学補償することを可能としている。その結果、従来の液晶表示装置と比較して、黒表示の視覚コントラストを格段に向上されるとともに、さらに黒表示の視角方向における色づきも格段に軽減される。本態様の液晶表示装置は、前記式(I)〜(IV)又は前記式(V)〜(VIII)を、少なくとも2つの異なる波長において満足する。50nm以上の差がある2つの波長において、前記式(I)〜(IV)又は前記式(V)〜(VIII)を満足しているのが好ましい。いずれの波長において前記条件を満足するかについては、液晶表示装置の用途に応じて異なり、表示特性に最も影響を与える波長及び波長範囲が選ばれるであろう。一般的には、液晶表示装置は、三原色である赤(R)、緑(G)、青(B)に対応する、650nm、550nm及び450nmの波長において、前記式(I)〜(IV)又は前記式(V)〜(VIII)を満足するのが好ましい。なお、R、G、Bの波長は必ずしも前記波長で代表されるものではないが、本発明の効果を奏する光学特性を規定するのに適当な波長であると考えられる。   In the embodiment shown in FIG. 4, a visible light can be obtained by combining a liquid crystal layer and an optical compensation film satisfying the above formulas (I) to (IV) (or the above formulas (V) to (VIII) in the embodiment shown in FIG. 1). Even when light of a predetermined wavelength in the region is incident in an oblique direction, optical compensation can be performed with a slow axis and retardation suitable for the wavelength. As a result, compared with the conventional liquid crystal display device, the visual contrast of the black display is remarkably improved, and the coloring in the viewing angle direction of the black display is further reduced. The liquid crystal display device of this embodiment satisfies the above formulas (I) to (IV) or the above formulas (V) to (VIII) at at least two different wavelengths. It is preferable that the two formulas (I) to (IV) or the formulas (V) to (VIII) are satisfied at two wavelengths having a difference of 50 nm or more. Which wavelength satisfies the above conditions depends on the application of the liquid crystal display device, and a wavelength and a wavelength range that most affect the display characteristics will be selected. In general, the liquid crystal display device has the above formulas (I) to (IV) or 650 nm, 550 nm, and 450 nm corresponding to the three primary colors red (R), green (G), and blue (B). It is preferable that the formulas (V) to (VIII) are satisfied. Note that the wavelengths of R, G, and B are not necessarily represented by the above wavelengths, but are considered to be wavelengths that are suitable for defining optical characteristics that exhibit the effects of the present invention.

従来技術では、VAモードを補償するためのフィルムの波長分散について、Reや、Rthや、Re/Rthなどで規定していた。本態様では、Re、Rth、Re/Rthなどの値ではなく、Re/λ、Rth/λに注目してパラメータを無次元化することにより、波長λにおいてVAモードが補償できる原理を見出した。さらに、本発明者は、補償する対象の液晶層の複屈折Δndに波長分散があることにも着目し、光学補償膜のRe及びRthの波長分散と、光学補償の対象である液晶層の複屈折Δndの波長分散との関係について鋭意検討し、上記(I)〜(IV)、又は前記式(V)〜(VIII)の関係を満足する場合に、液晶表示装置の視野角特性が格段に改善されるとの知見を得た。本態様の液晶表示装置は、上記(I)〜(IV) 又は前記式(V)〜(VIII)の関係を満足することにより、斜め方向から光が入射し、液晶層の斜め方向のレターデーションの影響を受け、且つ上下一対の偏光板の見かけの透過軸がずれているという2つの要因がある場合であっても、液晶層が正確に光学補償され、コントラストの低下が軽減される。
また、Δndの調整方法としては、液晶材料や光学補償膜のΔnの波長依存性を制御する上記手法の他に、液晶層や光学補償膜の厚さdを制御する方法、Δnとdの両方制御する方法が可能である。特に厚さの制御に関しては、液晶層や光学補償膜の厚さをR、G、Bの各画素毎に変化させて、理想のΔndの波長分散特性に近づけることが可能である。また、1画素内で、液晶層と光学補償膜の厚さを変えることも可能である。この対応は反射モードと透過モードを兼ね備えた、半透過表示モードに有効である。
In the prior art, the wavelength dispersion of the film for compensating for the VA mode is defined by Re, Rth, Re / Rth, or the like. In this aspect, the principle that the VA mode can be compensated for at the wavelength λ has been found by making the parameters dimensionless by paying attention to Re / λ and Rth / λ instead of values such as Re, Rth, and Re / Rth. Further, the present inventor also pays attention to the fact that there is chromatic dispersion in the birefringence Δnd of the liquid crystal layer to be compensated, and the chromatic dispersion of Re and Rth of the optical compensation film and the birefringence of the liquid crystal layer to be compensated. When the relationship between the refraction Δnd and the wavelength dispersion is intensively studied, and the above relations (I) to (IV) or the expressions (V) to (VIII) are satisfied, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device are remarkably improved. The knowledge that it is improved was obtained. The liquid crystal display device according to this aspect satisfies the above-mentioned relationships (I) to (IV) or the above formulas (V) to (VIII), so that light is incident from an oblique direction, and the liquid crystal layer has an oblique retardation. Even when there are two factors, that is, the apparent transmission axis of the pair of upper and lower polarizing plates is shifted, the liquid crystal layer is accurately optically compensated, and the reduction in contrast is reduced.
Further, as a method for adjusting Δnd, in addition to the above-described method for controlling the wavelength dependence of Δn of the liquid crystal material or the optical compensation film, a method for controlling the thickness d of the liquid crystal layer or the optical compensation film, both Δn and d A method of controlling is possible. In particular, regarding the thickness control, the thickness of the liquid crystal layer and the optical compensation film can be changed for each of the R, G, and B pixels to approximate the ideal wavelength dispersion characteristic of Δnd. It is also possible to change the thickness of the liquid crystal layer and the optical compensation film within one pixel. This correspondence is effective for the transflective display mode having both the reflection mode and the transmission mode.

なお、VAモードは、電圧無印加時、即ち黒表示時に液晶が垂直配向しているので、黒表示時に、法線方向から入射した光の偏光状態が、光学補償膜のレターデーションによって影響されないように、光学補償膜の面内遅相軸は、より近くに位置する偏光板の偏光軸と垂直または平行にするのが好ましい。   In the VA mode, since the liquid crystal is vertically aligned when no voltage is applied, that is, when black is displayed, the polarization state of light incident from the normal direction is not affected by the retardation of the optical compensation film during black display. In addition, the in-plane slow axis of the optical compensation film is preferably perpendicular or parallel to the polarization axis of the polarizing plate located closer.

以上説明した様に、本態様は、VAモードにおける液晶層のいわゆる複屈折率Δnd/λと、それを補償するための光学フィルムのRe/λ、Rth/λの関係を、使用する光源のスペクトル範囲あるいはスペクトル分布に応じて最適化している。その最適範囲を理論的に考察し、その最適範囲を明確に示している点で、VAモードの光学補償に関する従来技術と異なる。前記式(I)〜(VI)、又は前記式(V)〜(VIII)を満足する様に、液晶層と光学補償膜とを組み合わせれば、液晶層の波長分散を、光学補償膜の波長分散で補償することができる。その結果、VAモードを用いるパネルの視角コントラストをより軽減できる。また、任意の波長範囲にわたって黒状態での光りぬけを抑えることが出来るため、特定の波長にかたよって光りぬけることが原因で発生する視角色ずれもより軽減できることになる。   As described above, the present embodiment shows the relationship between the so-called birefringence Δnd / λ of the liquid crystal layer in the VA mode and the Re / λ and Rth / λ of the optical film for compensating the spectrum of the light source used. Optimized according to range or spectral distribution. The optimum range is theoretically considered, and the optimum range is clearly shown, which is different from the prior art relating to optical compensation in the VA mode. If the liquid crystal layer and the optical compensation film are combined so as to satisfy the above formulas (I) to (VI) or the above formulas (V) to (VIII), the wavelength dispersion of the liquid crystal layer is changed to the wavelength of the optical compensation film. It can be compensated by dispersion. As a result, the viewing angle contrast of the panel using the VA mode can be further reduced. In addition, since it is possible to suppress blackout in an arbitrary wavelength range, it is possible to further reduce the viewing angle color shift caused by the light passing through a specific wavelength.

本態様では、フィルムの最適値を表現するために上述した関係式で表し、その実施例で効果の確認を行っている。上記式ではA、B、C及びDのパラメータ、又はE、F及びGのパラメータで、効果を奏する範囲を規定した。但し、B及びD、又はGは便宜上、フィルムの効果範囲を表現するために最も適した値の定数とし、A及びC、又はE及びFに範囲を与えることで本態様の効果を奏する範囲を表現することとした。   In this aspect, in order to express the optimal value of a film, it represents with the relational expression mentioned above, and the effect is confirmed in the Example. In the above formula, the range in which the effect is exhibited is defined by the parameters of A, B, C and D, or the parameters of E, F and G. However, for convenience, B and D or G are constants of values most suitable for expressing the effect range of the film, and by giving a range to A and C, or E and F, the range in which the effect of this aspect is achieved can be obtained. I decided to express it.

前記態様は、本発明を任意の複屈折率及び波長分散を示すVAモード液晶パネルに適用し、上記式を満足する,液晶層と1枚又は2枚以上の光学補償膜との組み合わせを利用して、その視角コントラストを改善し、且つ視角色ずれを軽減した態様である。さらに、本発明は、R、G、Bがそれぞれ異なる液晶層からなる表示装置にも適用できる。例えば、R、G、Bがそれぞれ異なる液晶層で構成される投射型液晶層に本発明を適用する場合においても、前述した条件式を用いて光学補償することができ、その結果、広い視角において高いコントラストが得られることになる。また、多数の波長が混合した通常の光源を用いた液晶パネルに適用した場合は、例えばGの波長を用いて液晶パネルの特性を代表させ、前記条件式を満足する、液晶層と光学補償膜との組み合わせを利用することで、広い視角において高いコントラストを得ることもできる。   In the above aspect, the present invention is applied to a VA mode liquid crystal panel exhibiting an arbitrary birefringence and wavelength dispersion, and a combination of a liquid crystal layer and one or more optical compensation films satisfying the above formula is used. Thus, the viewing angle contrast is improved and the viewing angle color shift is reduced. Furthermore, the present invention can also be applied to a display device including liquid crystal layers with different R, G, and B. For example, even when the present invention is applied to a projection-type liquid crystal layer in which R, G, and B are different liquid crystal layers, optical compensation can be performed using the conditional expression described above, and as a result, in a wide viewing angle. A high contrast can be obtained. In addition, when applied to a liquid crystal panel using a normal light source in which a large number of wavelengths are mixed, for example, the liquid crystal layer and the optical compensation film satisfy the above-described conditional expression by representing the characteristics of the liquid crystal panel using the G wavelength By using the combination, it is possible to obtain high contrast in a wide viewing angle.

本態様において、光学補償膜については、特に制限されず、光学補償能を有する限り、如何なる構成であってもよい。本発明では、液晶層を挟持する基板間に少なくとも1枚のセル内光学補償膜を有する。前記セル内光学補償膜は、上あるいは下基板の一方に1枚配置してもよい。また、後述する図7(b)に示すよう一画素に対応する領域が複数のドメインから構成したセル内光学補償膜を上下いずれか又は双方の基板上に配置してもよい。また、上下基板に各1枚配置してもいし、一方又は双方の基板に2枚以上配置してもよい。さらに、図1に示した様に、基板と偏光膜との間に少なくとも1枚の外側光学補償膜を配置してもよい。この外側光学補償膜としては、複屈折性の高分子フィルムや、透明支持体と該透明支持体上に形成された液晶性組成物からなる光学異方性層の積層体などが挙げられる。   In this embodiment, the optical compensation film is not particularly limited and may have any configuration as long as it has optical compensation capability. In the present invention, at least one in-cell optical compensation film is provided between the substrates sandwiching the liquid crystal layer. One in-cell optical compensation film may be disposed on one of the upper and lower substrates. Further, as shown in FIG. 7B, which will be described later, an in-cell optical compensation film in which a region corresponding to one pixel is composed of a plurality of domains may be arranged on either the upper or lower substrate. One piece may be arranged on each of the upper and lower substrates, or two or more pieces may be arranged on one or both substrates. Further, as shown in FIG. 1, at least one outer optical compensation film may be disposed between the substrate and the polarizing film. Examples of the outer optical compensation film include a birefringent polymer film, a laminate of a transparent support and an optically anisotropic layer made of a liquid crystalline composition formed on the transparent support.

本発明の範囲は、液晶層の表示モードによって限定されず、VAモード、IPSモード、ECBモード、TNモードおよびOCBモード等、いずれの表示モードの液晶層を有する液晶表示装置にも用いることができる。   The scope of the present invention is not limited by the display mode of the liquid crystal layer, and can be used for a liquid crystal display device having a liquid crystal layer of any display mode such as VA mode, IPS mode, ECB mode, TN mode, and OCB mode. .

[白表示]
図5(a)にシングルドメインVAモード液晶セルの模式断面図を示す。白表示時には液晶分子18が傾斜しているので、傾斜方向27とその逆方向26では、斜めから観察した時の液晶分子18の複屈折の大きさが異なり、輝度や色調に差が生じる。一方、図5(b)に液晶表示装置の一画素を2つの領域に分割するマルチドメインと呼ばれる構造の模式断面図を示すが、液晶分子が逆方向に傾斜するため、1画素の平均では傾斜角が平均化され、輝度や色調の視野角特性が改善される。
[White display]
FIG. 5A shows a schematic cross-sectional view of a single domain VA mode liquid crystal cell. Since the liquid crystal molecules 18 are inclined at the time of white display, the birefringence of the liquid crystal molecules 18 when viewed from an oblique direction is different between the inclined direction 27 and the opposite direction 26, resulting in differences in luminance and color tone. On the other hand, FIG. 5B shows a schematic cross-sectional view of a structure called multi-domain in which one pixel of a liquid crystal display device is divided into two regions. Since liquid crystal molecules are tilted in the opposite direction, the average of one pixel is tilted. The angles are averaged, and the viewing angle characteristics of luminance and color tone are improved.

一画素内で液晶分子18の配向方向が異なる領域を複数形成するには、例えば、電極にスリットを設けたり、突起を設け、電界方向を変えたり、電界密度に偏りを持たせる等の方法を利用することができる。全方向で均等な視野角を得るにはこの分割数を多くすればよいが、4分割あるいは8分割以上とすることで、ほぼ均等な視野角が得られる。特に8分割時は偏光板吸収軸を任意の角度に設定できるので好ましい。   In order to form a plurality of regions in which the alignment directions of the liquid crystal molecules 18 are different in one pixel, for example, a method of providing a slit in the electrode, providing a protrusion, changing the electric field direction, or imparting bias to the electric field density is used. Can be used. In order to obtain a uniform viewing angle in all directions, the number of divisions may be increased. However, a substantially uniform viewing angle can be obtained by using four or more divisions. In particular, it is preferable that the polarizing plate absorption axis can be set at an arbitrary angle when dividing into eight.

各ドメインの領域境界では、液晶分子18が応答し難い傾向がある。VAモード等のノーマリーブラックモードでは、黒表示が維持されるため、輝度低下が問題となる。そこで液晶材料にカイラル剤を添加してドメイン間の境界領域を小さくすることが可能である。
一方、ノーマリーホワイトモードでは白表示状態が維持されるため、正面コントラストが低下する。そこで、その領域を覆うブラックマトリックスなどの遮光層を設けるとよい。
At the region boundary of each domain, the liquid crystal molecules 18 tend to hardly respond. In the normally black mode such as the VA mode, since black display is maintained, a decrease in luminance becomes a problem. Therefore, it is possible to reduce the boundary region between domains by adding a chiral agent to the liquid crystal material.
On the other hand, since the white display state is maintained in the normally white mode, the front contrast is lowered. Therefore, a light shielding layer such as a black matrix covering the region may be provided.

VAモードの液晶セルは、例えば、上下基板17および19間に、誘電異方性が負で、Δn=0.0813、Δε=−4.6程度のネマチック液晶材料などを、ラビング配向により、液晶分子の配向方向を示すダイレクタ、いわゆるチルト角を約89°として作製することができる。液晶層の厚さdについては特に制限されないが、前記範囲の特性の液晶を用いる場合、3.5μm程度に設定することができる。厚さdと屈折率異方性Δnの積Δn・dの大きさにより白表示時の明るさが変化するので、最大の明るさを得るためには、Δn・dは0.2〜0.5μmの範囲になるように設定するのが好ましい。
なお、VAモードの液晶表示装置では、TNモードの液晶表示装置で一般的に使われているカイラル材の添加は、動的応答特性の劣化させるため用いることは少ないが、配向不良を低減するために添加されることもある。また、上記した様に、マルチドメイン構造とする場合には、各ドメイン間の境界領域の液晶分子の配向を調整するのに有利である。
The VA mode liquid crystal cell is formed by, for example, nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy between upper and lower substrates 17 and 19 and having Δn = 0.0813 and Δε = −4.6 by rubbing alignment. A director indicating the orientation direction of molecules, that is, a so-called tilt angle of about 89 ° can be produced. The thickness d of the liquid crystal layer is not particularly limited, but can be set to about 3.5 μm when the liquid crystal having the characteristics in the above range is used. Since the brightness at the time of white display changes depending on the magnitude of the product Δn · d of the thickness d and the refractive index anisotropy Δn, Δn · d is 0.2 to 0.0 in order to obtain the maximum brightness. It is preferable to set it in the range of 5 μm.
In addition, in the VA mode liquid crystal display device, the addition of a chiral material generally used in the TN mode liquid crystal display device is rarely used to degrade the dynamic response characteristics, but in order to reduce alignment defects. May be added. As described above, the multi-domain structure is advantageous for adjusting the alignment of the liquid crystal molecules in the boundary region between the domains.

上記では、前述の各種液晶表示モードにおいて、電圧無印加あるいは低電圧印加時に黒表示で、高電圧印加時に白表示になる方式の、いわゆるノーマリーブラックモードのうち、VAモードについて説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、他のノーマリーブラックモードである、IPSモードを利用した態様であってもよい。また、電圧無印加あるいは低電圧印加時に白表示で、高電圧印加時に黒表示になるノーマリーホワイトモードを利用した態様であってもよく、OCBモード、ECBモードまたはTNモードの液晶セルを用いることもできる。また、黒表示時にネマチック液晶材料の液晶分子が基板の表面に対して略平行に配向する液晶セルを用いることもでき、具体的には、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示するIPSモードあるいはECBモードの液晶セルを用いることもできる。   In the above-described various liquid crystal display modes, the VA mode has been described in the so-called normally black mode in which black display is performed when no voltage is applied or low voltage is applied and white display is applied when a high voltage is applied. The invention is not limited to this, and may be an embodiment using the IPS mode, which is another normally black mode. Further, a mode using a normally white mode in which white display is performed when no voltage is applied or a low voltage is applied and black display is performed when a high voltage is applied, and an OCB mode, ECB mode, or TN mode liquid crystal cell is used. You can also. In addition, a liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned substantially parallel to the surface of the substrate during black display can be used. Specifically, the liquid crystal molecules are parallel to the substrate surface when no voltage is applied. It is also possible to use an IPS mode or ECB mode liquid crystal cell that is aligned and displays black.

[光学補償膜のマルチドメイン化]
本発明では、液晶セルの一対の基板間に少なくとも一枚のセル内光学補償膜を配置する。以下で説明する光学補償膜のRe及びRthの値は1画素の平均値をそれぞれ意味している。
ここで、VA型液晶表示装置は前述の配向分割により、白表示時の視野角特性を改善してきたが、表示装置の大画面化に伴い、さらなる高画質化の要求が高まってきた。すなわち、VAモード液晶表示装置を白表示時に斜め方向から観察した場合、表示色の色純度が低下する問題が指摘されてきた。その原因は図5(a)において、観察方向27では液晶層のRe値は減少する方向で、観察方向26は増加する方向である。Reが増加する方向では、透過率が上昇し、表示色の色純度が低下する。Reが減少する方向では、透過率が大きく低下する。図5(b)のマルチドメインでは液晶の配向が平均化されるが、平均値としてはRe値の増加する方向になり、斜め方向からの観察では透過率が上昇して表示色が薄くなる。本発明では、セル配向方向が互いに異なる複数の領域からなるセル内光学補償膜を利用して、液晶層を領域毎に光学補償し、画質の視野角依存性を小さくさせて、白表示において良好な表示特性を示す表示装置を提供している。
[Multi-domain optical compensation film]
In the present invention, at least one in-cell optical compensation film is disposed between a pair of substrates of a liquid crystal cell. The values of Re and Rth of the optical compensation film described below mean the average value of one pixel.
Here, the VA liquid crystal display device has improved the viewing angle characteristics during white display by the above-described alignment division, but the demand for higher image quality has increased as the display device has a larger screen. That is, when the VA mode liquid crystal display device is observed from an oblique direction during white display, there has been a problem that the color purity of the display color is lowered. In FIG. 5A, the cause is that the Re value of the liquid crystal layer decreases in the observation direction 27 and the observation direction 26 increases. In the direction in which Re increases, the transmittance increases and the color purity of the display color decreases. In the direction in which Re decreases, the transmittance greatly decreases. In the multi-domain of FIG. 5B, the alignment of the liquid crystal is averaged, but the average value is in the direction of increasing the Re value, and the transmittance is increased and the display color is thinned when observed from an oblique direction. In the present invention, by using an in-cell optical compensation film composed of a plurality of regions having different cell alignment directions, the liquid crystal layer is optically compensated for each region, and the viewing angle dependency of the image quality is reduced. A display device exhibiting excellent display characteristics is provided.

図6に1画素がマルチドメインからなるVA型液晶セルの配向方向を表す模式平面図を示す。同図において液晶分子は、スリット電極などにより傾斜電界が印加され、A、B、C、Dの領域毎に4方向に傾斜する。領域AとCにおいて観察方向28は液晶層のReが減少する方向、観察方向29ではReが増加する方向である。そこで、領域AおよびC共通に観察方向29からのRe値増加を補償する光学異方性層を配置することで、Re値変化の視野角依存性が改善される。
例えば領域AとCに円盤状化合物をハイブリット配向させた光学補償膜(図1中20’)を、液晶層を挟持する一対の基板(図1中17及び19)間に配置する。領域AとCに相当する領域の配向制御方向(例えば、円盤状分子の配向を制御するラビング方向)は偏光膜22の吸収軸23と平行とし、ハイブリット配向により観察方向29では液晶層のRe値を減少させ、正面からのRe値の変化を少なくする。同様に図6の領域BとDにも円盤状化合物をハイブリット配向させた補償層を、ハイブリット方向を領域AとCとは180°異なるように形成する。これにより領域BとDの液晶層の観察方向28でのRe値の正面からの変化量が小さくなり、表示装置の視野角特性が向上する。
別の方法として領域AからDまで共通で、円盤状化合物を円盤面を基板に水平に配向させて光学補償膜を作製する。その上に、例えば、AとCの領域、及びBとDの領域で、異なる方向に配向した棒状液晶化合物の分子を含有する光学補償膜をそれぞれ配置することが可能である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing the alignment direction of a VA liquid crystal cell in which one pixel is composed of multiple domains. In the figure, a gradient electric field is applied to the liquid crystal molecules by a slit electrode or the like, and the liquid crystal molecules are inclined in four directions for each of A, B, C, and D regions. In regions A and C, the observation direction 28 is the direction in which Re of the liquid crystal layer decreases, and the observation direction 29 is the direction in which Re increases. Therefore, by arranging an optically anisotropic layer that compensates for an increase in the Re value from the observation direction 29 in common with the regions A and C, the viewing angle dependency of the change in the Re value is improved.
For example, an optical compensation film (20 ′ in FIG. 1) in which discotic compounds are hybrid-aligned in regions A and C is disposed between a pair of substrates (17 and 19 in FIG. 1) that sandwich the liquid crystal layer. The alignment control direction of the regions corresponding to the regions A and C (for example, the rubbing direction for controlling the alignment of the discotic molecules) is parallel to the absorption axis 23 of the polarizing film 22, and the Re value of the liquid crystal layer in the observation direction 29 due to the hybrid alignment. To reduce the change in Re value from the front. Similarly, a compensation layer in which a discotic compound is hybrid-aligned in regions B and D in FIG. 6 is formed so that the hybrid direction differs from regions A and C by 180 °. Thereby, the amount of change from the front of the Re value in the observation direction 28 of the liquid crystal layers in the regions B and D is reduced, and the viewing angle characteristics of the display device are improved.
Another method is common to the regions A to D, and an optical compensation film is produced by orienting a discotic compound with the disc surface horizontally oriented on the substrate. On top of that, for example, optical compensation films containing rod-like liquid crystal compound molecules oriented in different directions in the regions A and C and the regions B and D can be arranged, respectively.

図7(a)は、液晶セルの一対の基板17及び19のうち、基板19の内面に円盤状分子32の平均配向方向が互いに異なる複数の領域を有するセル内光学補償膜を形成した液晶セルの側面模式図である。さらに図7(b)に示すように、液晶セルの一対の基板17及び19の両側にセル内光学補償膜を配置し、1画素中に光学補償膜を配置する部分と、配置しない部分に分け、上下基板でセル内光学補償膜が重ならないように配置してもよい。1画素内に光学補償膜を配置する部分と配置しない部分とを形成する方法は、前記半透過型液晶表示装置に有効である。同表示方式は、1画素内で反射部と透過部の厚さを変えるのが一般的だが、反射部に基板の内側に光学補償膜を配置することで、物理的に反射部のセル厚が薄くすることが可能となるためである。
なお、上記した様に、本発明に用いられるセル内光学補償膜は、平均配向方向が異なる複数の領域を有する、いわゆるマルチドメイン構造を有する。ここで、セル内光学補償膜について、マルチドメインを定義すると、1画素中に領域に分割されて形成された光学異方性層の各領域の平均配向方向が異なることを意味する。平均配向方向とは、セル内光学補償膜を構成する分子群の分子対称軸の平均方向をいう。これは自動複屈折計(KOBRA21DH、王子計測(株))にて面内の配向軸方向として測定される。面内の平均配向方向が同一でも、フィルム面に対する平均配向方向の傾斜角が異なる場合は、(たとえば基板面法線に対して45°傾斜した場合と30°傾斜した場合)、マルチドメインとなる。基板面に対する平均配向方向の傾斜角は試料を傾斜させて、自動複屈折計(KOBRA21DH、王子計測(株))でレターデーションを測定することで求められる。
FIG. 7A shows a liquid crystal cell in which an in-cell optical compensation film having a plurality of regions in which the average orientation directions of the disk-like molecules 32 are different from each other is formed on the inner surface of the substrate 19 among the pair of substrates 17 and 19 of the liquid crystal cell. FIG. Further, as shown in FIG. 7B, the in-cell optical compensation film is disposed on both sides of the pair of substrates 17 and 19 of the liquid crystal cell, and is divided into a portion where the optical compensation film is disposed in one pixel and a portion where it is not disposed. Alternatively, the in-cell optical compensation films may be arranged so as not to overlap with each other on the upper and lower substrates. The method of forming the portion where the optical compensation film is disposed and the portion where the optical compensation film is not disposed in one pixel is effective for the transflective liquid crystal display device. In this display method, the thickness of the reflective part and the transmissive part is generally changed within one pixel, but the cell thickness of the reflective part is physically increased by arranging an optical compensation film inside the substrate in the reflective part. This is because the thickness can be reduced.
As described above, the in-cell optical compensation film used in the present invention has a so-called multi-domain structure having a plurality of regions having different average orientation directions. Here, when the multi-domain is defined for the in-cell optical compensation film, it means that the average orientation direction of each region of the optically anisotropic layer formed by being divided into regions in one pixel is different. The average orientation direction refers to the average direction of the molecular symmetry axes of the molecular groups constituting the in-cell optical compensation film. This is measured as an in-plane orientation axis direction by an automatic birefringence meter (KOBRA21DH, Oji Scientific Co., Ltd.). Even if the in-plane average orientation direction is the same, if the inclination angle of the average orientation direction with respect to the film surface is different (for example, when inclined by 45 ° with respect to the substrate surface normal and inclined by 30 °), it becomes a multi-domain. . The inclination angle of the average orientation direction with respect to the substrate surface is obtained by inclining the sample and measuring the retardation with an automatic birefringence meter (KOBRA21DH, Oji Scientific Co., Ltd.).

ここで基板17、19間に形成するセル内光学補償膜は円盤状化合物、棒状化合物、液晶性物質、低分子液晶、高分子液晶いずれの物質でもよい。
1画素に対応する領域が、複数の平均配向方向を有する光学補償膜を形成する方法としては、配向膜を形成後に施すラビング処理、UV光による光硬化、レーザ光の斜め照射などにより、配向特性を変化させる方法等がある。ラビング処理により制御する方法では、マスクを用いて、1画素を2領域あるいは4領域に分けてラビングを行い、各領域でラビング方向やラビング強度をかえることで平均配向方向が互いに異なる複数の領域を形成する方法がある。また、UV光による光硬化によって制御する方法では、セル内光学補償層用塗布液を塗布後に、偏光UV光や、UV光の照射強度もしくは角度を変化可能な光源より光を照射して、レターデーション値と配向方向を各領域毎に異ならせる方法がある。また、レーザ光の斜め照射による制御方法では、セル内光学補償層用塗布液を塗布後に、ガスあるいは半導体レーザを光源に使いレーザ光を照射して、配向方向を各配向領域毎に異ならせる方法、及び配向膜形成用塗布液を塗布後に、該塗布層にレーザ光を塗布して配向膜のチルト角の方向あるいは大きさを変えた後、セル内光学補償膜形成用塗布液を塗布して硬化する方法がある。またUV光を照射する際にパターニングマスクを用い、光を遮ることにより、光学補償膜の硬化を抑制し、UV照射後に未硬化部を除去することでレターデーションがない、あるいは小さい領域を形成することも可能である。
Here, the in-cell optical compensation film formed between the substrates 17 and 19 may be a discotic compound, a rod-shaped compound, a liquid crystalline material, a low molecular liquid crystal, or a polymer liquid crystal.
As a method of forming an optical compensation film in which a region corresponding to one pixel has a plurality of average alignment directions, alignment characteristics can be obtained by rubbing treatment performed after the alignment film is formed, photocuring with UV light, oblique irradiation of laser light, and the like. There is a method of changing. In the control method by rubbing, rubbing is performed by dividing one pixel into two or four regions using a mask, and a plurality of regions having different average orientation directions are obtained by changing the rubbing direction and the rubbing strength in each region. There is a method of forming. In the method of controlling by photocuring with UV light, after applying the coating solution for the optical compensation layer in the cell, light is irradiated from a polarized UV light or a light source capable of changing the irradiation intensity or angle of the UV light, and letter There is a method of making the foundation value and the orientation direction different for each region. In addition, in the control method by oblique irradiation of laser light, after applying the coating solution for the optical compensation layer in the cell, a laser beam is irradiated using a gas or a semiconductor laser as a light source, and the orientation direction is made different for each orientation region. Then, after applying the alignment film forming coating solution, a laser beam is applied to the coating layer to change the direction or size of the tilt angle of the alignment layer, and then the in-cell optical compensation film forming coating solution is applied. There is a way to cure. Further, by using a patterning mask when irradiating UV light and blocking the light, curing of the optical compensation film is suppressed, and an uncured portion is removed after UV irradiation, thereby forming a small region without retardation. It is also possible.

また光学補償層のReとRthの値は、VA、TN、OCBモードの場合はRe値が5〜100nm、Rth値が50〜300nmが好ましいが、この範囲になくても基板の外側に、別途延伸タイプの高分子フィルムを配置したり、偏光膜の保護フィルムにレターデーションを持たせたり、該保護フィルムに塗布型の補償膜を形成してもよい。すなわち、液晶表示装置全体の光学補償層のReの合計値が20〜70nm、Rthの合計値が70〜200nmであれば好ましい。さらに、透過型のIPSモードや反射型表示装置に上記表示モードを採用した場合は、Re値が100〜300nm、Rth値が−150〜150nmに設定してもよい。
基板の液晶層側に上記セル内光学補償膜を配置した場合、液晶層の配向膜や電極絶縁膜、偏光膜、輝度向上膜としても機能する。また、セル内光学補償膜と液晶層の間に、透明電極、電極絶遠膜、配向膜を配置してもよい。
The Re and Rth values of the optical compensation layer are preferably 5 to 100 nm and Rth values of 50 to 300 nm in the VA, TN, and OCB modes. A stretched polymer film may be disposed, the polarizing film protective film may be provided with retardation, or a coating type compensation film may be formed on the protective film. That is, it is preferable that the total value of Re in the optical compensation layer of the entire liquid crystal display device is 20 to 70 nm and the total value of Rth is 70 to 200 nm. Further, when the above display mode is adopted for a transmissive IPS mode or a reflective display device, the Re value may be set to 100 to 300 nm and the Rth value may be set to −150 to 150 nm.
When the in-cell optical compensation film is disposed on the liquid crystal layer side of the substrate, it also functions as an alignment film, an electrode insulating film, a polarizing film, and a brightness enhancement film for the liquid crystal layer. Further, a transparent electrode, an electrode separation film, and an alignment film may be disposed between the in-cell optical compensation film and the liquid crystal layer.

本発明では、液晶セルの一対の基板間に少なくとも一枚の光学補償膜(本明細書では、液晶セルの基板の内側に配置される光学補償膜を「セル内光学補償膜」という)を配置する。セル内光学補償膜は、一対の基板間に配置されていればよく、例えば、一対の基板の一方の内面に形成されていてもよいし、双方の内面に形成されていてもよい。
また、前記セル内光学補償膜は、液晶セルの1画素に対応する領域が、膜中の分子の平均配向方向が互いに異なる複数の領域からなる。但し、図7(b)に示す様に、分子の平均配向方向が互いに異なる領域は、同一面上にある必要はない。前記セル内光学補償膜は、液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有しているのが好ましい。以下、液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有するセル内光学補償膜について、詳細に説明する。
《光学補償膜用配向膜》
前記セル内光学異方性層中において、液晶性化合物の分子は配向制御され、その状態に固定されている。前記液晶性化合物の分子を配向制御する配向方法としては、光学異方性層と基板との間に形成された配向膜のラビング方法が挙げられる。但し、本発明において配向方法はラビング方法に限定されるものではなく、ラビング方法と同様に液晶性化合物を配向制御し得るものであれば、いかなるものであってもよい。またマスクラビング等により、液晶表示装置の1画素中でラビング方向やラビング強度を変えてセル内光学補償膜のマルチドメイン化もできる。
In the present invention, at least one optical compensation film (in this specification, the optical compensation film disposed on the inner side of the liquid crystal cell substrate is referred to as “in-cell optical compensation film”) is disposed between a pair of substrates of the liquid crystal cell. To do. The in-cell optical compensation film only needs to be disposed between the pair of substrates. For example, the in-cell optical compensation film may be formed on one inner surface of the pair of substrates, or may be formed on both inner surfaces.
In the intra-cell optical compensation film, a region corresponding to one pixel of the liquid crystal cell is composed of a plurality of regions having different average orientation directions of molecules in the film. However, as shown in FIG. 7B, regions having different average orientation directions of molecules do not need to be on the same plane. The intra-cell optical compensation film preferably has at least one optically anisotropic layer formed from a composition containing a liquid crystal compound. Hereinafter, the in-cell optical compensation film having at least one optically anisotropic layer formed from a composition containing a liquid crystal compound will be described in detail.
<< Alignment film for optical compensation film >>
In the intra-cell optically anisotropic layer, the molecules of the liquid crystal compound are orientation-controlled and fixed in that state. Examples of the alignment method for controlling the alignment of the molecules of the liquid crystalline compound include a rubbing method for an alignment film formed between the optically anisotropic layer and the substrate. However, in the present invention, the alignment method is not limited to the rubbing method, and any alignment method may be used as long as the alignment of the liquid crystalline compound can be controlled similarly to the rubbing method. Also, by mask rubbing or the like, the in-cell optical compensation film can be multi-domained by changing the rubbing direction and rubbing intensity in one pixel of the liquid crystal display device.

配向膜は、液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有する。従って、配向膜は本発明の好ましい態様を実現する上では必須である。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを液晶層を挟持する基板に転写することも可能である。   The alignment film has a function of defining the alignment direction of the liquid crystalline compound. Therefore, the alignment film is indispensable for realizing a preferred embodiment of the present invention. However, if the alignment state is fixed after aligning the liquid crystalline compound, the alignment film plays the role, and thus is not necessarily an essential component of the present invention. That is, it is possible to transfer only the optically anisotropic layer on the alignment film in which the alignment state is fixed to the substrate sandwiching the liquid crystal layer.

配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。   The alignment film is an organic compound (eg, ω-tricosanoic acid) formed by rubbing treatment of an organic compound (preferably a polymer), oblique deposition of an inorganic compound, formation of a layer having a microgroove, or Langmuir-Blodgett method (LB film). , Dioctadecylmethylammonium chloride, methyl stearylate). Furthermore, an alignment film in which an alignment function is generated by application of an electric field, application of a magnetic field, or light irradiation is also known.

配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。本発明では、液晶性分子を配向させる機能に加えて、架橋性官能基(例、二重結合)を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができし、これらの組み合わせを複数使用することができる。ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、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)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、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がさらに好ましく、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が最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。   The alignment film is preferably formed by polymer rubbing treatment. In principle, the polymer used for the alignment film has a molecular structure having a function of aligning liquid crystal molecules. In the present invention, in addition to the function of aligning liquid crystalline molecules, a cross-linking having a function of aligning a side chain having a crosslinkable functional group (eg, double bond) to the main chain or aligning liquid crystalline molecules. It is preferable to introduce a functional functional group into the side chain. As the polymer used in the alignment film, either a polymer that can be crosslinked by itself or a polymer that is crosslinked by a crosslinking agent can be used, and a plurality of combinations thereof can be used. Examples of the polymer include methacrylate copolymers, styrene copolymers, polyolefins, polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol, poly (N-methylol) described in paragraph No. [0022] of JP-A-8-338913. Acrylamide), polyester, polyimide, vinyl acetate copolymer, carboxymethylcellulose, polycarbonate and the like. Silane coupling agents can be used as the polymer. Water-soluble polymers (eg, poly (N-methylolacrylamide), carboxymethylcellulose, gelatin, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol) are preferred, gelatin, polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol are more preferred, and polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol are most preferred. . It is particularly preferable to use two types of polyvinyl alcohol or modified polyvinyl alcohol having different degrees of polymerization.

ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。   The saponification degree of polyvinyl alcohol is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%. It is preferable that the polymerization degree of polyvinyl alcohol is 100-5000.

液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類および必要とする配向状態に応じて決定する。例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基としては、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。   A side chain having a function of aligning liquid crystal molecules generally has a hydrophobic group as a functional group. The specific type of functional group is determined according to the type of liquid crystal molecule and the required alignment state. For example, the modifying group of the modified polyvinyl alcohol can be introduced by copolymerization modification, chain transfer modification or block polymerization modification. Examples of modifying groups include hydrophilic groups (carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, amino groups, ammonium groups, amide groups, thiol groups, etc.), hydrocarbon groups having 10 to 100 carbon atoms, fluorine atoms Substituted hydrocarbon groups, thioether groups, polymerizable groups (unsaturated polymerizable groups, epoxy groups, azirinidyl groups, etc.), alkoxysilyl groups (trialkoxy, dialkoxy, monoalkoxy) and the like can be mentioned. As specific examples of these modified polyvinyl alcohol compounds, for example, paragraph numbers [0022] to [0145] in JP-A No. 2000-155216 and paragraph numbers [0018] to [0018] in JP-A No. 2002-62426 are described. [0022] and the like.

架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。
When a side chain having a crosslinkable functional group is bonded to the main chain of the alignment film polymer, or a crosslinkable functional group is introduced into a side chain having a function of aligning liquid crystalline molecules, the alignment film polymer and the optically anisotropic film The polyfunctional monomer contained in the conductive layer can be copolymerized. As a result, not only between the polyfunctional monomer and the polyfunctional monomer, but also between the alignment film polymer and the alignment film polymer and between the polyfunctional monomer and the alignment film polymer is firmly bonded by a covalent bond. Therefore, the strength of the optical compensation sheet can be remarkably improved by introducing the crosslinkable functional group into the alignment film polymer.
The crosslinkable functional group of the alignment film polymer preferably contains a polymerizable group in the same manner as the polyfunctional monomer. Specific examples include those described in paragraphs [0080] to [0100] in JP-A-2000-155216.

配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。   Apart from the crosslinkable functional group, the alignment film polymer can also be crosslinked using a crosslinking agent. Examples of the crosslinking agent include aldehydes, N-methylol compounds, dioxane derivatives, compounds that act by activating carboxyl groups, active vinyl compounds, active halogen compounds, isoxazole, and dialdehyde starch. Two or more kinds of crosslinking agents may be used in combination. Specific examples include compounds described in paragraphs [0023] to [024] in JP-A-2002-62426. Aldehydes having high reaction activity, particularly glutaraldehyde are preferred.

架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。が発生することがある。   0.1-20 mass% is preferable with respect to a polymer, and, as for the addition amount of a crosslinking agent, 0.5-15 mass% is more preferable. The amount of the unreacted crosslinking agent remaining in the alignment film is preferably 1.0% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less. By adjusting in this way, even if the alignment film is used for a long time in a liquid crystal display device or left in a high temperature and high humidity atmosphere for a long time, sufficient durability without reticulation can be obtained. May occur.

配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行って良い。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。   The alignment film can be basically formed by applying the polymer on the transparent support containing the alignment film forming material and the crosslinking agent, followed by drying by heating (crosslinking) and rubbing treatment. As described above, the crosslinking reaction may be carried out at any time after coating on the transparent support. When a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol is used as the alignment film forming material, the coating solution is preferably a mixed solvent of an organic solvent (eg, methanol) having a defoaming action and water. The ratio of water: methanol is preferably 0: 100 to 99: 1, and more preferably 0: 100 to 91: 9. Thereby, generation | occurrence | production of a bubble is suppressed and the defect of the layer surface of an orientation film and also an optically anisotropic layer reduces remarkably.

配向膜の塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法またはロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行うことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行うことができるが、好ましくは1分〜30分である。
pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5で、特に5が好ましい。
The alignment film is preferably applied by spin coating, dip coating, curtain coating, extrusion coating, rod coating, or roll coating. The rod coating method is particularly preferable. The film thickness after drying is preferably 0.1 to 10 μm. Heating and drying can be performed at 20 ° C to 110 ° C. In order to form a sufficient crosslink, 60 ° C to 100 ° C is preferable, and 80 ° C to 100 ° C is particularly preferable. The drying time can be 1 minute to 36 hours, preferably 1 minute to 30 minutes.
The pH is also preferably set to an optimum value for the crosslinking agent to be used. When glutaraldehyde is used, the pH is 4.5 to 5.5, and 5 is particularly preferable.

配向膜は、透明支持体上又は上記下塗層上に設けられる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより得ることができる。   The alignment film is provided on the transparent support or the undercoat layer. The alignment film can be obtained by rubbing the surface after crosslinking the polymer layer as described above.

前記ラビング処理は、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適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。   For the rubbing treatment, a treatment method widely adopted as a liquid crystal alignment treatment process of LCD can be applied. That is, a method of obtaining the orientation by rubbing the surface of the orientation film in a certain direction using paper, gauze, felt, rubber, nylon, polyester fiber or the like can be used. Generally, it is carried out by rubbing several times using a cloth or the like in which fibers having a uniform length and thickness are planted on average.

次に、配向膜を機能させて、配向膜の上に設けられる光学異方性層の液晶性分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させる。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
Next, the alignment film functions to align the liquid crystalline molecules of the optically anisotropic layer provided on the alignment film. Thereafter, as necessary, the alignment film polymer and the polyfunctional monomer contained in the optically anisotropic layer are reacted, or the alignment film polymer is crosslinked using a crosslinking agent.
The thickness of the alignment film is preferably in the range of 0.1 to 10 μm.

《光学異方性層》
次に、液晶性化合物からなる光学異方性層の好ましい態様について詳細を記述する。光学異方性層は、ラビング軸等の配向軸によって配向制御され、その配向状態に固定された液晶性化合物を含有する。
<< Optically anisotropic layer >>
Next, details of preferred embodiments of the optically anisotropic layer made of a liquid crystalline compound will be described. The optically anisotropic layer contains a liquid crystal compound in which the orientation is controlled by an orientation axis such as a rubbing axis and the orientation is fixed.

光学異方性層に用いる液晶性分子の例には、棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子が含まれる。棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子の基板面とのなす角度によって定義される配向状態は、水平(ホモジニアス)配向、垂直配向、均一傾斜配向のいずれであってもよいが、光学異方性層の作製に棒状液晶性化合物を用いた場合は、棒状液晶性分子は、その長軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が、配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、光学異方性層の作製に円盤状液晶性化合物を用いた場合は、円盤状液晶性分子は、その短軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、液晶性分子と支持体平面とのなす角(傾斜角)が深さ方向に変化する、後述のハイブリッド配向や均一に傾斜した配向が好ましい。   Examples of liquid crystalline molecules used for the optically anisotropic layer include rod-like liquid crystalline molecules and discotic liquid crystalline molecules. The rod-like liquid crystal molecules and the disk-like liquid crystal molecules may be high-molecular liquid crystals or low-molecular liquid crystals, and further include those in which low-molecular liquid crystals are cross-linked and no longer exhibit liquid crystallinity. The alignment state defined by the angle between the rod-like liquid crystal molecules and the disk-like liquid crystal molecules and the substrate surface may be any of horizontal (homogeneous) alignment, vertical alignment, and uniform tilt alignment, but optical anisotropy. When a rod-like liquid crystalline compound is used for the production of the layer, the rod-like liquid crystalline molecules preferably have an average direction of the axis projected on the support surface parallel to the alignment axis. Further, when a discotic liquid crystalline compound is used for the production of the optically anisotropic layer, the average direction of the axis of the discotic liquid crystalline molecule projected on the support surface is parallel to the alignment axis. Is preferred. In addition, the hybrid orientation described later and the uniformly tilted orientation in which the angle (tilt angle) formed by the liquid crystal molecules and the support plane changes in the depth direction are preferable.

《棒状液晶性分子》
棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
《Bar-shaped liquid crystalline molecules》
As rod-like liquid crystalline molecules, azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used.
The rod-like liquid crystalline molecule includes a metal complex. In addition, a liquid crystal polymer containing a rod-like liquid crystalline molecule in a repeating unit can also be used as the rod-like liquid crystalline molecule. In other words, the rod-like liquid crystal molecule may be bonded to a (liquid crystal) polymer.
For rod-like liquid crystalline molecules, see Chapter 4, Chapter 7 and Chapter 11 of the Chemical Chemistry of the Quarterly Chemical Review Vol. 22, Liquid Crystal Chemistry (1994), and the 142nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science. Described in Chapter 3. The birefringence of the rod-like liquid crystal molecule is preferably in the range of 0.001 to 0.7.

棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基或はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開2002−62427号公報明細書中の段落番号[0064]〜[0086]記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。   The rod-like liquid crystalline molecule preferably has a polymerizable group in order to fix its alignment state. The polymerizable group is preferably a radically polymerizable unsaturated group or a cationically polymerizable group. Specifically, for example, the polymerizable groups described in paragraphs [0064] to [0086] of JP-A-2002-62427 are described. Group and a polymerizable liquid crystal compound.

《円盤状液晶性分子》
円盤状(ディスコティック)液晶性分子には、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及び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が含まれる。
《Disk-like liquid crystalline molecule》
For discotic liquid crystal molecules, 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 and phenylacetylene type macrocycles are included.

円盤状液晶性分子としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状液晶性分子から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物が円盤状液晶性分子である必要はなく、例えば、低分子の円盤状液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光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化合物も含まれる。円盤状液晶性分子の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、円盤状液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。   As a discotic liquid crystalline molecule, a compound having liquid crystallinity having a structure in which a linear alkyl group, an alkoxy group, and a substituted benzoyloxy group are radially substituted as a side chain of the mother nucleus with respect to the mother nucleus at the center of the molecule Is also included. The molecule or the assembly of molecules is preferably a compound having rotational symmetry and imparting a certain orientation. In the optically anisotropic layer formed from the discotic liquid crystalline molecules, the compound finally contained in the optically anisotropic layer does not need to be a discotic liquid crystalline molecule. Also included are compounds having a group that reacts with heat or light and, as a result, polymerized or cross-linked by reaction with heat or light, resulting in a high molecular weight and loss of liquid crystallinity. Preferred examples of the discotic liquid crystalline molecules are described in JP-A-8-50206. The polymerization of discotic liquid crystalline molecules is described in JP-A-8-27284.

円盤状液晶性分子を重合により固定するためには、円盤状液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。円盤状コアと重合性基は、連結基を介して結合する化合物が好ましく、これにより重合反応においても配向状態を保つことが出来る。例えば、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0151]〜「0168」記載の化合物等が挙げられる。   In order to fix the discotic liquid crystalline molecules by polymerization, it is necessary to bond a polymerizable group as a substituent to the discotic core of the discotic liquid crystalline molecules. A compound in which the discotic core and the polymerizable group are bonded via a linking group is preferable, whereby the orientation state can be maintained even in the polymerization reaction. Examples thereof include compounds described in paragraphs [0151] to “0168” in JP-A No. 2000-155216.

ハイブリッド配向では、液晶性分子の円盤面または棒状液晶性分子の分子対称軸と層平面との角度が、光学異方性層の深さ方向でかつ基板(又は配向膜)の表面からの距離の増加と共に増加または減少している。角度は、距離の増加と共に増加することが好ましい。さらに、角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、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、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。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。角度は、角度が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ればよい。さらに、角度は連続的に変化することが好ましい。もちろん均一に一様に傾斜した配向でもよい。   In the hybrid alignment, the angle between the disc plane of the liquid crystalline molecule or the molecular symmetry axis of the rod-like liquid crystalline molecule and the layer plane is the distance from the surface of the substrate (or alignment film) in the depth direction of the optically anisotropic layer. Increasing or decreasing with increasing. The angle preferably increases with increasing distance. Further, the change in angle can be a continuous increase, a continuous decrease, an intermittent increase, an intermittent decrease, a change including a continuous increase and a continuous decrease, or an intermittent change including an increase and a decrease. The intermittent change includes a region where the inclination angle does not change in the middle of the thickness direction. Even if the angle includes a region where the angle does not change, the angle only needs to increase or decrease as a whole. Furthermore, it is preferable that the angle changes continuously. Of course, the orientation may be uniformly and uniformly inclined.

《光学異方性層中の他の添加物》
上記の液晶性分子と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することができる。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子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ことが好ましい。
<< Other additives in optically anisotropic layer >>
Along with the liquid crystal molecules, a plasticizer, a surfactant, a polymerizable monomer, etc. can be used in combination to improve the uniformity of the coating film, the strength of the film, the orientation of the liquid crystal molecules, and the like. It is preferable that the liquid crystal molecules have compatibility with the liquid crystal molecules and can change the tilt angle of the liquid crystal molecules or do not inhibit the alignment.

重合性モノマーとしては、ラジカル重合性又はカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、液晶性化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。   Examples of the polymerizable monomer include radically polymerizable or cationically polymerizable compounds. Preferably, it is a polyfunctional radically polymerizable monomer and is preferably copolymerizable with the above-described polymerizable group-containing liquid crystal compound. Examples thereof include those described in paragraph numbers [0018] to [0020] in JP-A No. 2002-296423. The amount of the compound added is generally in the range of 1 to 50% by mass and preferably in the range of 5 to 30% by mass with respect to the liquid crystal compound.

界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。   Examples of the surfactant include conventionally known compounds, and fluorine compounds are particularly preferable. Specific examples include compounds described in paragraph numbers [0028] to [0056] in JP-A-2001-330725.

円盤状液晶性化合物とともに使用するポリマーは、円盤状液晶性化合物の分子に傾斜角の変化を与えられることが好ましい。
ポリマーの例としては、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、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性分子の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性化合物に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましい。
円盤状液晶性分子のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がさらに好ましい。
The polymer used together with the discotic liquid crystalline compound is preferably capable of changing the tilt angle of the molecules of the discotic liquid crystalline compound.
A cellulose ester can be mentioned as an example of a polymer. Preferable examples of the cellulose ester include those described in paragraph [0178] of JP-A No. 2000-155216. The addition amount of the polymer is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, and in the range of 0.1 to 8% by mass with respect to the liquid crystal compound so as not to disturb the alignment of the liquid crystal molecules. It is more preferable.
The discotic nematic liquid crystal phase-solid phase transition temperature of the discotic liquid crystalline molecules is preferably 70 to 300 ° C, more preferably 70 to 170 ° C.

《光学異方性層の形成》
光学異方性層は、液晶性分子および必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。
<< Formation of optically anisotropic layer >>
The optically anisotropic layer can be formed by applying a coating liquid containing liquid crystalline molecules and, if necessary, a polymerization initiator described later and optional components on the alignment film.

塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N、N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1、2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。   As a solvent used for preparing the coating solution, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane, tetrachloroethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination.

塗布液の塗布は、公知の方法(例、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。   The coating liquid can be applied by a known method (eg, wire bar coating method, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).

光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、0.7〜10μmであることがよりさらに好ましい。   The thickness of the optically anisotropic layer is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.5 to 15 μm, and still more preferably 0.7 to 10 μm.

《液晶性分子の配向状態の固定》
配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定することができる。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。
<Fixing the alignment state of liquid crystalline molecules>
The aligned liquid crystal molecules can be fixed 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.

液晶性分子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/cm2〜50J/cm2の範囲にあることが好ましく、20〜5000mJ/cm2の範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cm2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。 It is preferable to use ultraviolet rays for light irradiation for polymerization of liquid crystalline molecules. The irradiation energy is preferably in the range of 20mJ / cm 2 ~50J / cm 2 , more preferably in the range of 20~5000mJ / cm 2, more preferably in the range of 100 to 800 mJ / cm 2 . In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.

《配向分割の方法》
光学異方性層を液晶層の基板間に配置し、かつ液晶表示装置の1画素内で複数の領域への分割は、マスクラビング法を用いることが可能である。配向膜を塗布後、1画素の半分をステンレスやクロム等の金属製マスクで覆い、ラビング処理を行う。次にマスクをスライドさせてラビングを先ほど行った部分を覆う。次に先ほどとは逆方向にラビングを行う。これにより、1画素を2分割して異なる方向の配向制御が可能となる。1画素を覆うマスクの面積をかえることで、4分割、8分割も可能である。
さらに前述のプロセスにより光学異方製層の形成、固化を行い、1画素に複数の配向領域を持った光学異方性層が作製できる。勿論、ラビングによる配向制御以外に、上記した種々の方法で配向方向を制御して、1画素に対応する領域を、平均配向方向が互いに異なる複数の領域に分割してもよい。
<Method of orientation division>
A mask rubbing method can be used for disposing the optically anisotropic layer between the substrates of the liquid crystal layer and dividing the liquid crystal display device into a plurality of regions within one pixel of the liquid crystal display device. After the alignment film is applied, half of one pixel is covered with a metal mask such as stainless steel or chromium, and a rubbing process is performed. Next, the mask is slid to cover the portion where rubbing has been performed. Next, rubbing is performed in the reverse direction. This makes it possible to control the orientation in different directions by dividing one pixel into two. By changing the area of the mask covering one pixel, it is possible to divide into four or eight.
Furthermore, an optically anisotropic layer having a plurality of alignment regions per pixel can be produced by forming and solidifying an optically anisotropic layer by the process described above. Of course, in addition to the alignment control by rubbing, the alignment direction may be controlled by the various methods described above, and the region corresponding to one pixel may be divided into a plurality of regions having different average alignment directions.

なお、本発明の液晶表示装置において、前記セル内光学補償膜を配置する他に、以上の光学異方性層をポリマーフィルムからなる支持体上に形成し、外側光学補償膜としてもよい。また別の支持体上に光学異方性層を設けて、外側光学補償膜としてもよい。これら外側光学補償膜は偏向膜の保護膜として機能してもよい。   In the liquid crystal display device of the present invention, in addition to disposing the in-cell optical compensation film, the above optical anisotropic layer may be formed on a support made of a polymer film to form an outer optical compensation film. An optically anisotropic layer may be provided on another support to form an outer optical compensation film. These outer optical compensation films may function as a protective film for the deflection film.

以下、本発明の液晶表示装置に使用可能な種々の部材に用いられる材料、その製造方法等について、詳細に説明する。   Hereinafter, materials used for various members usable in the liquid crystal display device of the present invention, manufacturing methods thereof, and the like will be described in detail.

[液晶セルの外側に配置される光学補償膜]
本発明では、セル内光学補償膜の他に、液晶セルの外側に光学補償膜を配置してもよい(以下、液晶セルの外側に配置される光学補償膜を「外側光学補償膜」という場合がある)。光学補償膜は、液晶表示装置、特にVAモードの液晶表示装置の視野角コントラストの拡大、及び視野角に依存した色ずれの軽減に寄与する。本発明において、前記外側光学補償膜は、観察者側の偏光板と液晶セルとの間に配置しても、背面側の偏光板と液晶セルとの間に配置してもよいし、双方に配置してもよい。例えば、独立の部材として液晶表示装置内部に組み込むこともできるし、また、偏光膜を保護する保護膜(支持体)に、前記光学特性を付与して光学補償膜としても機能させて、偏光板の一部材として、液晶表示装置内部に組み込むこともできる。
[Optical compensation film arranged outside liquid crystal cell]
In the present invention, in addition to the in-cell optical compensation film, an optical compensation film may be disposed outside the liquid crystal cell (hereinafter, the optical compensation film disposed outside the liquid crystal cell is referred to as an “outside optical compensation film”). There is). The optical compensation film contributes to an increase in the viewing angle contrast of a liquid crystal display device, particularly a VA mode liquid crystal display device, and a reduction in color shift depending on the viewing angle. In the present invention, the outer optical compensation film may be disposed between the observer-side polarizing plate and the liquid crystal cell, or may be disposed between the rear-side polarizing plate and the liquid crystal cell. You may arrange. For example, the polarizing plate can be incorporated into the liquid crystal display device as an independent member, or can be made to function as an optical compensation film by imparting the optical characteristics to a protective film (support) that protects the polarizing film. As one member, it can also be incorporated in the liquid crystal display device.

本発明において、前記外側光学補償膜の素材については特に制限はない。例えば、延伸複屈折ポリマーフィルムであっても、液晶性化合物を特定の配向に固定することによって形成された光学異方性層であってもよい。また、光学補償膜は単層構造に限定されるものではなく、複数の層を積層した積層構造を有していてもよい。積層構造の態様では、各層の素材は同種でなくてもよく、例えば、ポリマーフィルムと液晶性化合物からなる光学異方性層との積層体であってもよい。積層構造の態様では、厚さを考慮すると、高分子の延伸フィルムの積層体よりも、塗布によって形成された層を含む塗布型の積層体が好ましい。   In the present invention, the material of the outer optical compensation film is not particularly limited. For example, it may be a stretched birefringent polymer film or an optically anisotropic layer formed by fixing a liquid crystalline compound in a specific orientation. The optical compensation film is not limited to a single layer structure, and may have a laminated structure in which a plurality of layers are laminated. In the aspect of the laminated structure, the material of each layer may not be the same, and may be a laminated body of a polymer film and an optically anisotropic layer made of a liquid crystalline compound, for example. In the aspect of the laminated structure, in consideration of the thickness, a coating type laminated body including a layer formed by coating is preferable to a laminated body of stretched polymer films.

前記外側光学補償膜の作製に液晶性化合物を用いた場合は、液晶性化合物には多様な配向形態があるので、液晶性化合物を特定の配向状態に固定して作製した光学異方性層は、単層でまたは複数層の積層体により、所望の光学的性質を発現する。即ち、前記光学補償フィルムは、支持体と該支持体上に形成された1以上の光学異方性層とからなる態様であってもよい。かかる態様の光学補償膜全体のレターデーションは、光学異方性層の光学異方性によって調整することができる。液晶性化合物は、その分子の形状から、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物に分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがあり、いずれも使用することができる。前記光学補償膜の作製に液晶性化合物を使用する場合は、棒状液晶化合物または円盤状液晶性化合物を用いることが好ましく、重合性基を有する棒状液晶化合物または重合性基を有する円盤状液晶性化合物を用いるのがより好ましい。   When a liquid crystal compound is used for the production of the outer optical compensation film, since the liquid crystal compound has various alignment forms, the optical anisotropic layer prepared by fixing the liquid crystal compound in a specific alignment state is The desired optical properties are expressed by a single layer or a laminate of a plurality of layers. That is, the optical compensation film may be an embodiment comprising a support and one or more optically anisotropic layers formed on the support. The retardation of the entire optical compensation film of this aspect can be adjusted by the optical anisotropy of the optical anisotropic layer. Liquid crystal compounds can be classified into rod-like liquid crystal compounds and discotic liquid crystal compounds based on their molecular shapes. Furthermore, there are low molecular weight and high molecular weight types, respectively, and both can be used. When a liquid crystal compound is used for producing the optical compensation film, it is preferable to use a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystal compound, and a rod-like liquid crystal compound having a polymerizable group or a discotic liquid crystal compound having a polymerizable group Is more preferable.

また、光学補償膜は高分子フィルムからなっていてもよい。前記高分子フィルムは、延伸された高分子フィルムであっても、また塗布型の高分子層と高分子フィルムとの併用でもよい。高分子フィルムの材料は、一般に合成ポリマー(例、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂、トリアセチルセルロース)が用いられる。また、セルロースアシレートに、芳香環を有する棒状化合物(具体的には、二つの芳香族環を有する芳香族化合物)を添加した組成物をフィルムとした、セルロースアシレート系フィルムも好ましい。前記芳香族化合物の種類、添加量、フィルムの延伸条件を調整することによって、所望の光学特性を有する高分子フィルムを作製することができる。   The optical compensation film may be made of a polymer film. The polymer film may be a stretched polymer film or a combination of a coating-type polymer layer and a polymer film. As a material for the polymer film, a synthetic polymer (eg, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate, polymethacrylate, norbornene resin, triacetylcellulose) is generally used. In addition, a cellulose acylate film using a composition in which a rod-like compound having an aromatic ring (specifically, an aromatic compound having two aromatic rings) is added to cellulose acylate is also preferable. A polymer film having desired optical properties can be produced by adjusting the type of aromatic compound, the amount added, and the stretching conditions of the film.

《支持体》
前記外側光学補償膜は、偏光膜用保護膜(支持体)を兼ねてもよい。また保護膜の他に支持体としてフィルムを配置してもよい。支持体は偏光膜と液晶層の間であれば、どこに配置してもよい。該支持体は、ガラス又は透明なポリマーフィルムであるのが好ましい。支持体は、光透過率が80%以上であることが好ましい。ガラスを支持体として使う場合は、液晶層を挟持する基板を兼ねても良い。
<Support>
The outer optical compensation film may also serve as a polarizing film protective film (support). Moreover, you may arrange | position a film as a support body other than a protective film. The support may be disposed anywhere as long as it is between the polarizing film and the liquid crystal layer. The support is preferably glass or a transparent polymer film. The support preferably has a light transmittance of 80% or more. When glass is used as the support, it may also serve as a substrate for sandwiching the liquid crystal layer.

ポリマーフィルムを構成するポリマーの例には、セルロースエステル(例、セルロースのモノ乃至トリアシレート体)、ノルボルネン系ポリマーおよびポリメチルメタクリレートが含まれる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックスいずれも商品名))を用いてもよい。又、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーは、国際公開第00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御したものを用いるのが好ましい。 Examples of the polymer constituting the polymer film include cellulose esters (eg, cellulose mono- to triacylate), norbornene-based polymers, and polymethyl methacrylate. A commercially available polymer (for norbornene polymers, both Arton and Zeonex are trade names)) may be used. In addition, conventionally known polymers such as polycarbonate and polysulfone, which are likely to exhibit birefringence, have their birefringence controlled by modification of molecules as described in WO 00/26705. It is preferable to use one.

中でもセルロースエステルが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。特に、炭素原子数が2〜4のセルロースアシレートが好ましい。セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。セルロースアセテートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。又、セルロースアセテートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.0〜1.65であることがさらに好ましい。   Among these, cellulose esters are preferable, and lower fatty acid esters of cellulose are more preferable. Lower fatty acid means a fatty acid having 6 or less carbon atoms. In particular, cellulose acylate having 2 to 4 carbon atoms is preferable. Cellulose acetate is particularly preferred. Mixed fatty acid esters such as cellulose acetate propionate and cellulose acetate butyrate may be used. The viscosity average degree of polymerization (DP) of cellulose acetate is preferably 250 or more, and more preferably 290 or more. Cellulose acetate preferably has a narrow molecular weight distribution of Mw / Mn (Mw is a mass average molecular weight, Mn is a number average molecular weight) by gel permeation chromatography. A specific value of Mw / Mn is preferably 1.0 to 1.7, and more preferably 1.0 to 1.65.

ポリマーフィルムとしては、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。酢化度は、57.0〜62.0%であることがさらに好ましい。なお、酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算によって求められる。   As the polymer film, it is preferable to use cellulose acetate having an acetylation degree of 55.0 to 62.5%. The acetylation degree is more preferably 57.0 to 62.0%. The degree of acetylation means the amount of bound acetic acid per unit mass of cellulose. The degree of acetylation is determined by measurement and calculation of the degree of acetylation in ASTM: D-817-91 (test method for cellulose acetate and the like).

セルロースアセテートでは、セルロースの2位、3位及び6位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、6位の置換度が小さくなる傾向がある。本発明に用いるポリマーフィルムでは、セルロースの6位置換度が、2位、3位に比べて同程度または多い方が好ましい。2位、3位及び6位の置換度の合計に対する、6位の置換度の割合は、30〜40%であることが好ましく、31〜40%であることがさらに好ましく、32〜40%であることが最も好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。
これらの具体的なアシル基、及びセルロースアシレートの合成方法は、発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行)の9ページに詳細に記載されている。
In cellulose acetate, the hydroxyl groups at the 2-position, 3-position and 6-position of cellulose are not evenly substituted but the degree of substitution at the 6-position tends to be small. In the polymer film used in the present invention, it is preferable that the degree of substitution at the 6-position of cellulose is the same or greater than that at the 2- and 3-positions. The ratio of the substitution degree at the 6-position to the total substitution degree at the 2-position, the 3-position and the 6-position is preferably 30 to 40%, more preferably 31 to 40%, and more preferably 32 to 40%. Most preferably it is. The substitution degree at the 6-position is preferably 0.88 or more.
These specific acyl groups and a method for synthesizing cellulose acylate are described in detail on page 9 of JIII Journal of Technical Disclosure No. 2001-1745 (issued on March 15, 2001).

ポリマーフィルムレターデーション値は光学補償シートが用いられる液晶層やその使用の方法に応じて好ましい範囲が異なるが、Reレターデーション値は0〜200nmであるのが好ましく、Rthレターデーション値は70〜400nm範囲であるのが好ましい。液晶表示装置に二枚の光学的異方性層を使用する場合、ポリマーフィルムのRthレターデーション値は70〜250nmの範囲にあることが好ましい。液晶表示装置に一枚の光学的異方性層を使用する場合、基材のRthレターデーション値は150〜400nmの範囲にあることが好ましい。
なお、基材フィルムの複屈折率(Δn:nx−ny)は、0.00028〜0.020の範囲にあることが好ましい。また、セルロースアセテートフィルムの厚み方向の複屈折率{(nx+ny)/2−nz}は、0.001〜0.04の範囲にあることが好ましい。
Although the preferred range of the polymer film retardation value varies depending on the liquid crystal layer in which the optical compensation sheet is used and the method of use thereof, the Re retardation value is preferably 0 to 200 nm, and the Rth retardation value is 70 to 400 nm. A range is preferred. When two optically anisotropic layers are used in the liquid crystal display device, the Rth retardation value of the polymer film is preferably in the range of 70 to 250 nm. When one optically anisotropic layer is used in the liquid crystal display device, the Rth retardation value of the substrate is preferably in the range of 150 to 400 nm.
In addition, it is preferable that the birefringence ((DELTA) n: nx-ny) of a base film exists in the range of 0.00028-0.020. The birefringence {(nx + ny) / 2−nz} in the thickness direction of the cellulose acetate film is preferably in the range of 0.001 to 0.04.

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のような外力を与える方法が一般的であるが、又、光学異方性を調節するためのレターデーション上昇剤が、場合により添加される。セルロースアシレートフィルムのレターデーションを調整するには、芳香族環を少なくとも二つ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が好ましい。芳香族化合物は、セルロースアシレート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましい。また、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には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。例えば、欧州特許出願公開第911656号明細書、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報等記載の化合物等が挙げられる。   In order to adjust the retardation of the polymer film, a method of applying an external force such as stretching is generally used, but a retardation increasing agent for adjusting the optical anisotropy is optionally added. In order to adjust the retardation of the cellulose acylate film, an aromatic compound having at least two aromatic rings is preferably used as a retardation increasing agent. The aromatic compound is preferably used in the range of 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose acylate. Two or more aromatic compounds may be used in combination. The aromatic ring of the aromatic compound includes an aromatic hetero ring in addition to the aromatic hydrocarbon ring. Examples thereof include compounds described in European Patent Application Publication No. 91656, JP-A 2000-1111914, 2000-275434, and the like.

更には、前記外側光学補償膜に用いるセルロースアセテートフィルムの吸湿膨張係数を30×10-5/%RH以下とすることが好ましい。吸湿膨張係数は、15×10-5/%RH以下とすることが好ましく、10×10-5/%RH以下であることがさらに好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、1.0×10-5/%RH以上の値である。なお、吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料の長さの変化量を示す。この吸湿膨張係数を調節することで、光学補償シートの光学補償機能を維持したまま、額縁状の透過率上昇(歪みによる光漏れ)を防止することができる。
吸湿膨張係数の測定方法について以下に示す。作製したポリマーフィルムから幅5mm。長さ20mmの試料を切り出し、片方の端を固定して25℃、20%RH(R0)の雰囲気下にぶら下げた。他方の端に0.5gの重りをぶら下げて、10分間放置し長さ(L0)を測定した。次に、温度は25℃のまま、湿度を80%RH(R1)にして、長さ(L1)を測定した。吸湿膨張係数は下式により算出した。測定は同一試料につき10サンプル行い、平均値を採用した。
吸湿膨張係数[/%RH]={(L1−L0)/L0}/(R1−R0
Further, the hygroscopic expansion coefficient of the cellulose acetate film used for the outer optical compensation film is preferably 30 × 10 −5 /% RH or less. The hygroscopic expansion coefficient is preferably 15 × 10 −5 /% RH or less, and more preferably 10 × 10 −5 /% RH or less. The hygroscopic expansion coefficient is preferably small, but usually it is 1.0 × 10 −5 /% RH or more. The hygroscopic expansion coefficient indicates the amount of change in the length of the sample when the relative humidity is changed at a constant temperature. By adjusting the hygroscopic expansion coefficient, it is possible to prevent a frame-like transmittance increase (light leakage due to distortion) while maintaining the optical compensation function of the optical compensation sheet.
The method for measuring the hygroscopic expansion coefficient is shown below. 5 mm wide from the produced polymer film. A sample having a length of 20 mm was cut out, one end was fixed, and the sample was hung in an atmosphere of 25 ° C. and 20% RH (R 0 ). A weight of 0.5 g was hung from the other end and left for 10 minutes to measure the length (L 0 ). Next, with the temperature kept at 25 ° C., the humidity was set to 80% RH (R 1 ), and the length (L 1 ) was measured. The hygroscopic expansion coefficient was calculated by the following equation. The measurement was performed 10 samples for the same sample, and the average value was adopted.
Hygroscopic expansion coefficient [/% RH] = {(L 1 −L 0 ) / L 0 } / (R 1 −R 0 )

ポリマーフィルムの吸湿による寸度変化を小さくするには、疎水基を有する化合物もしくは微粒子等を添加することが好ましい。疎水基を有する化合物としては、分子中に脂肪族基や芳香族基のような疎水基を有する可塑剤や劣化防止剤の中で該当する素材が特に好ましく用いられる。これらの化合物の添加量は、調整する溶液(ドープ)に対して0.01〜10質量%の範囲にあることが好ましい。又、ポリマーフィルム中の自由体積を小さくすればよく、具体的には、後述のソルベントキャスト方法による成膜時の残留溶剤量が少ない方が自由体積が小さくなる。セルロースアセテートフィルムに対する残留溶剤量が、0.01〜1.00質量%の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。   In order to reduce the dimensional change due to moisture absorption of the polymer film, it is preferable to add a compound having a hydrophobic group or fine particles. As the compound having a hydrophobic group, a material corresponding to a plasticizer or a degradation inhibitor having a hydrophobic group such as an aliphatic group or an aromatic group in the molecule is particularly preferably used. It is preferable that the addition amount of these compounds exists in the range of 0.01-10 mass% with respect to the solution (dope) to adjust. In addition, the free volume in the polymer film may be reduced. Specifically, the smaller the amount of residual solvent during film formation by the solvent casting method described later, the smaller the free volume. It is preferable to dry under the condition that the residual solvent amount with respect to the cellulose acetate film is in the range of 0.01 to 1.00% by mass.

ポリマーフィルムに添加する上記した添加剤又は種々の目的に応じて添加できる添加剤(例えば、紫外線防止剤、剥離剤、帯電防止剤、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)、赤外吸収剤を等)は、固体でもよく油状物でもよい。また、フィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。これらの詳細は、上記の公技番号2001−1745号の16頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。これらの添加剤の使用量は、各素材の添加量は機能が発現する限りにおいて特に限定されないが、ポリマーフィルム全組成物中、0.001〜25質量%の範囲で適宜用いられることが好ましい。   Additives described above to be added to the polymer film or additives that can be added in accordance with various purposes (for example, UV inhibitors, release agents, antistatic agents, deterioration inhibitors (eg, antioxidants, peroxide decomposers, The radical inhibitor, metal deactivator, acid scavenger, amine), infrared absorber and the like may be solid or oily. Moreover, when a film is formed from a multilayer, the kind and addition amount of the additive of each layer may differ. For these details, the materials described in detail on pages 16 to 22 of the above-mentioned public technical number 2001-1745 are preferably used. The amount of these additives to be used is not particularly limited as long as the amount of each material exhibits its function, but it is preferably used in the range of 0.001 to 25% by mass in the entire polymer film composition.

《ポリマーフィルム(支持体)の製造方法》
ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法によりを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、ポリマー材料を有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムを製造する。ドープは、ドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18〜35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。
<< Production Method of Polymer Film (Support) >>
The polymer film is preferably produced by a solvent cast method. In the solvent cast method, a film is produced using a solution (dope) in which a polymer material is dissolved in an organic solvent. The dope is cast on a drum or band and the solvent is evaporated to form a film. The concentration of the dope before casting is preferably adjusted so that the solid content is 18 to 35%. The surface of the drum or band is preferably finished in a mirror state.

ドープは、表面温度が10℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。流延してから2秒以上風に当てて乾燥することが好ましい。得られたフィルムをドラムまたはバンドから剥ぎ取り、さらに100〜160℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させることもできる。以上の方法は、特公平5−17844号公報に記載がある。この方法によると、流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することが可能である。この方法を実施するためには、流延時のドラムまたはバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。   The dope is preferably cast on a drum or band having a surface temperature of 10 ° C. or less. After casting, it is preferable to dry it by applying air for 2 seconds or more. The obtained film can be peeled off from the drum or band and further dried with high-temperature air whose temperature is successively changed from 100 to 160 ° C. to evaporate the residual solvent. The above method is described in Japanese Patent Publication No. 5-17844. According to this method, it is possible to shorten the time from casting to stripping. In order to carry out this method, it is necessary for the dope to gel at the surface temperature of the drum or band during casting.

流延工程では1種類のセルロースアシレート溶液を単層流延してもよいし、2種類以上のセルロースアシレート溶液を同時及び又は逐次共流延してもよい。
上記のような二層以上の複数のセルロースアシレート溶液を共流延する方法としては、例えば、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る方法(例えば、特開平11−198285号公報記載の方法)、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方法(特開平6−134933号公報記載の方法)、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方法(特開昭56−162617号公報記載の方法)等が挙げられる。本発明ではこれらに限定されるものではない。これらのソルベントキャスト方法の製造工程については、前記の公技番号2001−1745号の22頁〜30頁に詳細に記載され、溶解、流延(共流延を含む)、金属支持体、乾燥、剥離、延伸などに分類される。
本発明のフィルム(支持体)の厚さは、15〜120μmであることが好ましく、更には30〜80μmが好ましい。
In the casting step, one kind of cellulose acylate solution may be cast as a single layer, or two or more kinds of cellulose acylate solutions may be cast simultaneously and / or sequentially.
As a method of co-casting a plurality of cellulose acylate solutions of two or more layers as described above, for example, a solution containing cellulose acylate from a plurality of casting openings provided at intervals in the traveling direction of the support. A method of casting and laminating each (for example, a method described in JP-A-11-198285) A method of casting a cellulose acylate solution from two casting ports (a method described in JP-A-6-134933) A method of wrapping a flow of a high-viscosity cellulose acylate solution with a low-viscosity cellulose acylate solution and simultaneously extruding the high- and low-viscosity cellulose acylate solution (method described in JP-A-56-162617), etc. Can be mentioned. The present invention is not limited to these. The manufacturing process of these solvent casting methods is described in detail on pages 22 to 30 of the above-mentioned public technical number 2001-1745, and includes dissolution, casting (including co-casting), metal support, drying, It is classified as peeling or stretching.
The thickness of the film (support) of the present invention is preferably 15 to 120 μm, more preferably 30 to 80 μm.

《楕円偏光板》
本発明では、前記光学異方性層を直線偏光膜と一体化させた楕円偏光板を用いることができる。楕円偏光板は、液晶表示装置にそのまま組み込める様に、液晶セルを構成している一対の基板と略同一な形状に成型されているのが好ましい(例えば、液晶セルが矩形状ならば、楕円偏光板も同一な矩形状に成型されているのが好ましい)。
《Ellipse Polarizing Plate》
In the present invention, an elliptically polarizing plate in which the optically anisotropic layer is integrated with a linear polarizing film can be used. The elliptically polarizing plate is preferably molded into a shape substantially the same as that of the pair of substrates constituting the liquid crystal cell so that it can be incorporated into a liquid crystal display device as it is (for example, if the liquid crystal cell is rectangular, the elliptically polarizing plate). The plate is also preferably molded into the same rectangular shape).

前記楕円偏光板は、外側光学補償膜と直線偏光膜(以下、単に「偏光膜」という場合は「直線偏光膜」をいうものとする)とを積層することによって作製することができる。外側光学補償膜は、直線偏光膜の保護膜を兼ねていてもよい。もちろん基板間の光学補償層に色素を添加して直線偏光膜としてもよい。   The elliptically polarizing plate can be produced by laminating an outer optical compensation film and a linearly polarizing film (hereinafter simply referred to as “linearly polarizing film” when referred to as “polarizing film”). The outer optical compensation film may also serve as a protective film for the linearly polarizing film. Of course, a dye may be added to the optical compensation layer between the substrates to form a linearly polarizing film.

直線偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素または二色性色素からなる偏光膜が好ましい。直線偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。   The linear polarizing film is manufactured by Optiva Inc. And a polarizing film comprising a binder and iodine or a dichroic dye is preferable. The iodine and the dichroic dye in the linearly polarizing film exhibit deflection performance by being oriented in the binder. It is preferable that the iodine and the dichroic dye are aligned along the binder molecule, or the dichroic dye is aligned in one direction by self-assembly such as liquid crystal. Currently, commercially available polarizers are made by immersing a stretched polymer in a solution of iodine or dichroic dye in a bath and allowing iodine or dichroic dye to penetrate into the binder. Is common.

市販の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。上記のように、バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置で観察されなくなる。   The commercially available polarizing film has iodine or dichroic dye distributed about 4 μm (about 8 μm on both sides) from the polymer surface, and a thickness of at least 10 μm is necessary to obtain sufficient polarization performance. The penetrability can be controlled by the solution concentration of iodine or dichroic dye, the temperature of the bath, and the immersion time. As described above, the lower limit of the binder thickness is preferably 10 μm. The upper limit of the thickness is preferably as thin as possible from the viewpoint of light leakage of the liquid crystal display device. It is preferably not more than a commercially available polarizing plate (about 30 μm), preferably 25 μm or less, and more preferably 20 μm or less. When the thickness is 20 μm or less, the light leakage phenomenon is not observed on a 17-inch liquid crystal display device.

偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはpH変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行うことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行っても良い。   The binder of the polarizing film may be cross-linked. As the crosslinked binder, a polymer that can be crosslinked per se can be used. A polarizing film can be formed by reacting a polymer having a functional group or a binder obtained by introducing a functional group into a polymer between the binders by light, heat, or pH change. Moreover, you may introduce | transduce a crosslinked structure into a polymer with a crosslinking agent. Crosslinking is generally carried out by applying a coating liquid containing a polymer or a mixture of a polymer and a crosslinking agent on a transparent support and then heating. Since it is sufficient if durability can be ensured at the final product stage, the crosslinking treatment may be performed at any stage until the final polarizing plate is obtained.

偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。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が最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号および同9−316127号の各公報に記載がある。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は、二種以上を併用してもよい。   As the binder of the polarizing film, either a polymer that can be crosslinked by itself or a polymer that is crosslinked by a crosslinking agent can be used. Examples of the polymer include the same polymers as those described for the alignment film. Most preferred are polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol. The modified polyvinyl alcohol is described in JP-A-8-338913, JP-A-9-152509 and JP-A-9-316127. Two or more kinds of polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol may be used in combination.

バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。   The addition amount of the crosslinking agent in the binder is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to the binder. The orientation of the polarizing element and the wet heat resistance of the polarizing film are improved.

配向膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。
架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。
The alignment film contains a certain amount of a crosslinking agent that has not reacted even after the crosslinking reaction has been completed. However, the amount of the remaining crosslinking agent is preferably 1.0% by mass or less and more preferably 0.5% by mass or less in the alignment film. In this way, even if the polarizing film is incorporated in a liquid crystal display device and used for a long time or left in a high temperature and high humidity atmosphere for a long time, the degree of polarization does not decrease.
The crosslinking agent is described in US Reissue Patent 23297. Boron compounds (eg, boric acid, borax) can also be used as a crosslinking agent.

二色性色素としては、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、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、前記の公技番号2001−1745号の58頁に記載の化合物が挙げられる。   As the dichroic dye, an azo dye, stilbene dye, pyrazolone dye, triphenylmethane dye, quinoline dye, oxazine dye, thiazine dye or anthraquinone dye is used. The dichroic dye is preferably water-soluble. The dichroic dye preferably has a hydrophilic substituent (eg, sulfo, amino, hydroxyl). As an example of a dichroic dye, the compound as described in page 58 of the said technical number 2001-1745 is mentioned, for example.

液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることがさらに好ましく、40〜50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることがさらに好ましく、99〜100%の範囲にあることが最も好ましい。   In order to increase the contrast ratio of the liquid crystal display device, the transmittance of the polarizing plate is preferably higher and the degree of polarization is preferably higher. The transmittance of the polarizing plate is preferably in the range of 30 to 50%, more preferably in the range of 35 to 50%, and most preferably in the range of 40 to 50% in light having a wavelength of 550 nm. . The degree of polarization is preferably in the range of 90 to 100%, more preferably in the range of 95 to 100%, and most preferably in the range of 99 to 100% in light having a wavelength of 550 nm.

《楕円偏光板の製造》
延伸法の場合、延伸倍率は2.5〜30.0倍が好ましく、3.0〜10.0倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5〜5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0〜10.0倍が好ましい。延伸工程は、斜め延伸を含め数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。斜め延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度)を行ってもよい。延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程で行うことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。二軸延伸では、左右異なる速度によって延伸されるため、延伸前のバインダーフィルムの厚みが左右で異なるようにする必要がある。流延製膜では、ダイにテーパーを付けることにより、バインダー溶液の流量に左右の差をつけることができる。
<< Manufacture of elliptically polarizing plates >>
In the stretching method, the stretching ratio is preferably 2.5 to 30.0 times, and more preferably 3.0 to 10.0 times. Stretching can be performed by dry stretching in air. Moreover, you may implement wet extending | stretching in the state immersed in water. The stretch ratio of dry stretching is preferably 2.5 to 5.0 times, and the stretch ratio of wet stretching is preferably 3.0 to 10.0 times. The stretching step may be performed in several steps including oblique stretching. By dividing into several times, it can be stretched more uniformly even at high magnification. Before the oblique stretching, a slight stretching (a degree to prevent shrinkage in the width direction) may be performed horizontally or vertically. Stretching can be performed by performing tenter stretching in biaxial stretching in different steps. The biaxial stretching is the same as the stretching method performed in normal film formation. In biaxial stretching, stretching is performed at different speeds on the left and right, so that the thickness of the binder film before stretching needs to be different on the left and right. In casting film formation, the flow rate of the binder solution can be differentiated between the left and right sides by tapering the die.

ラビング法では、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されているラビング処理方法を応用することができる。すなわち、膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより配向を得る。一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布を用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。ロール自身の真円度、円筒度、振れ(偏芯)がいずれも30μm以下であるラビングロールを用いて実施することが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1〜90゜が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360゜以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。   In the rubbing method, a rubbing treatment method widely adopted as a liquid crystal alignment treatment process of LCD can be applied. That is, orientation is obtained by rubbing the surface of the film in a certain direction using paper, gauze, felt, rubber, nylon, or polyester fiber. Generally, it is carried out by rubbing several times using a cloth in which fibers having a uniform length and thickness are planted on average. It is preferable to carry out using a rubbing roll in which the roundness, cylindricity, and deflection (eccentricity) of the roll itself are all 30 μm or less. The film wrap angle on the rubbing roll is preferably 0.1 to 90 °. However, as described in JP-A-8-160430, a stable rubbing treatment can be obtained by winding 360 ° or more.

長尺フィルムをラビング処理する場合は、フィルムを搬送装置により一定張力の状態で1〜100m/minの速度で搬送することが好ましい。ラビングロールは、任意のラビング角度設定のためフィルム進行方向に対し水平方向に回転自在とされることが好ましい。0〜60゜の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、40〜50゜が好ましい。45゜が特に好ましい。   When rubbing a long film, the film is preferably transported at a speed of 1 to 100 m / min in a constant tension state by a transport device. The rubbing roll is preferably rotatable in the horizontal direction with respect to the film traveling direction for setting an arbitrary rubbing angle. It is preferable to select an appropriate rubbing angle in the range of 0 to 60 °. When used in a liquid crystal display device, the angle is preferably 40 to 50 °. 45 ° is particularly preferred.

直線偏光膜の光学異方性層と反対側の表面には、ポリマーフィルムを配置する(光学異方性層/偏光膜/ポリマーフィルムの配置とする)ことが好ましい。
ポリマーフィルムは、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることが出来る。
It is preferable to dispose a polymer film on the surface opposite to the optically anisotropic layer of the linearly polarizing film (arrangement of optically anisotropic layer / polarizing film / polymer film).
It is also preferable that the polymer film is provided with an antireflection film having an outermost surface having antifouling properties and scratch resistance. Any conventionally known antireflection film can be used.

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、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨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の具体例に制限されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, amounts and ratios of substances, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.

[実施例1]
30×40mmの大きさの電極付ガラス基板でテストセルを2組作り、光学特性の測定を行った。
<光学異方性層用の配向膜の作製>
ガラス基板上に、下記の組成の塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28mL/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。次に、形成した膜に、セルロースアセテートフィルムの面内遅相軸(流延方向と平行方向)に平行な方向に配向するようにラビング処理を実施した(即ち、ラビング軸はセルロースアセテートフィルムの遅相軸と平行であった)。
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 360質量部
メタノール 120質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 1.0質量部
[Example 1]
Two sets of test cells were made with a glass substrate with an electrode having a size of 30 × 40 mm, and optical characteristics were measured.
<Preparation of alignment film for optically anisotropic layer>
On a glass substrate, a coating solution having the following composition was applied at 28 mL / m 2 with a # 16 wire bar coater. Drying was performed with warm air of 60 ° C. for 60 seconds, and further with warm air of 90 ° C. for 150 seconds. Next, the formed film was rubbed so as to be oriented in a direction parallel to the in-plane slow axis (the direction parallel to the casting direction) of the cellulose acetate film (that is, the rubbing axis is the slow axis of the cellulose acetate film). Parallel to the phase axis).
Alignment film coating solution composition Modified polyvinyl alcohol 20 parts by weight Water 360 parts by weight Methanol 120 parts by weight Glutaraldehyde (crosslinking agent) 1.0 part by weight

Figure 2006276849
Figure 2006276849

<光学異方性層の作製>
配向膜上に、下記の円盤状(液晶性)化合物91.0g、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)9.0g、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)2.0g、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)0.5g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)3.0g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.0g、フルオロ脂肪族基含有共重合体(メガファックF780 大日本インキ(株)製)の1.3gを、207gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#3.6のワイヤーバーで6.2ml/m2塗布した。これを130℃の恒温ゾーンで2分間加熱し、円盤状化合物を配向させた。次に、60℃の雰囲気下で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、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層を形成し、セル内光学補償膜(光学補償膜付きガラス基板)を作製した。
<Preparation of optically anisotropic layer>
On the alignment film, 91.0 g of the following discotic (liquid crystalline) compound, 9.0 g of ethylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate (V # 360, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), cellulose acetate butyrate (CAB551-) 0.2, manufactured by Eastman Chemical Co., Ltd.) 2.0 g, cellulose acetate butyrate (CAB531-1, manufactured by Eastman Chemical Co., Ltd.) 0.5 g, photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.) 3.0 g, Dissolve 1.0 g of sensitizer (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) and 1.3 g of fluoroaliphatic group-containing copolymer (Megafac F780 Dainippon Ink Co., Ltd.) in 207 g of methyl ethyl ketone. The applied coating solution was applied with 6.2 ml / m 2 with a # 3.6 wire bar. This was heated in a constant temperature zone of 130 ° C. for 2 minutes to orient the discotic compound. Next, UV irradiation was performed for 1 minute using a 120 W / cm high pressure mercury lamp in an atmosphere of 60 ° C. to polymerize the discotic compound. Then, it stood to cool to room temperature. In this way, an optically anisotropic layer was formed, and an in-cell optical compensation film (glass substrate with an optical compensation film) was produced.

Figure 2006276849
Figure 2006276849

<液晶セルの作製>
上記作製した光学補償膜付ガラス基板を30×40mmに切断、家庭用中性洗剤を50ccの水で希釈した溶液に30秒間浸し、自然乾燥させた。また、別に洗浄したガラス基板を30×40mmに切断、液晶材料用配向膜(「JALS−2021−R1」、JSR社製)を基板に塗布、ラビング処理をした。この2枚の基板を補償膜とラビング面が内側になるように組み立てた。すなわちセル内光学補償層をもつセルを作成した。液晶セルは、基板間のセルギャップを3.6μmとし、負の誘電率異方性を有する液晶材料(「MLC6608」、メルク社製)を基板間に滴下注入して封入し、基板間に液晶層を垂直配向するように形成して作製した。液晶層のレターデーション(即ち、記液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)を300nmとした。この様にして、VAモードの液晶セルを作製した。さらにRe2、Rth40nmの保護膜付偏光板を液晶セルの上側に、さらにRe10、Rth80nmの保護膜付偏光板を液晶セルを上側に配置し、液晶セルのReの合計値を57、Rthの合計値を275nmに設定した。
<Production of liquid crystal cell>
The produced glass substrate with an optical compensation film was cut into 30 × 40 mm, immersed in a solution obtained by diluting a household neutral detergent with 50 cc of water, and allowed to dry naturally. Further, the separately cleaned glass substrate was cut into 30 × 40 mm, and an alignment film for liquid crystal material (“JALS-2021-R1”, manufactured by JSR) was applied to the substrate and subjected to rubbing treatment. The two substrates were assembled so that the compensation film and the rubbing surface were inside. That is, a cell having an in-cell optical compensation layer was prepared. The liquid crystal cell has a cell gap between substrates of 3.6 μm, and a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy (“MLC6608”, manufactured by Merck & Co., Inc.) is dropped and sealed between the substrates. The layers were formed so as to be vertically aligned. The retardation of the liquid crystal layer (that is, the product Δn · d of the thickness d (μm) of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy Δn) was set to 300 nm. In this way, a VA mode liquid crystal cell was produced. Further, a polarizing plate with a protective film of Re 2 and Rth 40 nm is disposed on the upper side of the liquid crystal cell, and a polarizing plate with a protective film of Re 10 and Rth 80 nm is disposed on the upper side. The total value of Re of the liquid crystal cell is 57 and the total value of Rth. Was set to 275 nm.

<光学特性の測定>
上記作製したセルを2組用い、図7(a)に示すように円盤状化合物のハイブリット方向が逆になるようにおき、2つのセルの中間を輝度計(例えばTOPCON社製のBM−5)で、直径10mmの測定エリアで測定した。結果を表1に示す。左右方向とも、正面と各60°の視野角での白表示の色差は0.05であった。図7(b)の配置でも同様の結果であった。
<Measurement of optical characteristics>
Two sets of the cells prepared above were used, and the hybrid direction of the discotic compound was reversed as shown in FIG. 7A, and a luminance meter (for example, BM-5 manufactured by TOPCON) was placed between the two cells. Then, measurement was performed in a measurement area having a diameter of 10 mm. The results are shown in Table 1. In both left and right directions, the color difference of white display at the front and 60 ° viewing angles was 0.05. Similar results were obtained with the arrangement of FIG.

[比較例1]
実施例1でセル内光学補償膜を作製しない液晶セルを作り、基板の外側に延伸フィルムからなる光学補償膜を配置した。すなわち外側光学補償膜のみもつセルを作成した。Reの合計値を57、Rthの合計値を275nmに設定し、その他の構成は実施例1と同じした。表1に結果を示す。黒表示時の色差は0.05で実施例1と同じ結果であったが、白表示時の色差は0.1で表示色が薄くなることが予想される。
[Comparative Example 1]
A liquid crystal cell in which the in-cell optical compensation film was not produced in Example 1 was prepared, and an optical compensation film made of a stretched film was disposed outside the substrate. That is, a cell having only the outer optical compensation film was prepared. The total value of Re was set to 57, the total value of Rth was set to 275 nm, and other configurations were the same as those in Example 1. Table 1 shows the results. The color difference during black display was 0.05, which was the same result as in Example 1. However, the color difference during white display was 0.1, and the display color is expected to be light.

[比較2]
実施例1で作製した液晶セル1つを用い、同様の光学特性を測定した。表1に結果を示す。白表示時の右方向の色差が0.1以外は実施例1と同じ結果であった。
[Comparison 2]
The same optical characteristics were measured using one liquid crystal cell produced in Example 1. Table 1 shows the results. The results were the same as in Example 1 except that the color difference in the right direction during white display was 0.1.

Figure 2006276849
Figure 2006276849

[実施例2]
図1、8に示した構成と同様の構成の液晶表示装置を仮定し、観察方向(上)から上側偏光板(保護膜11、偏光膜13、保護膜15(外側光学補償膜でもある))、液晶セル(上基板17、液晶層18、下基板19)、下偏光板(保護膜(外側光学補償膜でもある)20、偏光膜22、保護膜24)を積層し、さらにバックライト光源(不図示)を配置した構成の液晶表示装置について、光学シミュレーションを実施し、効果の確認を行った。光学計算には、シンテック社製のLCD Master Ver6.08を用いた。液晶セルや電極、基板、偏光板等は、液晶ディスプレイ用に従来から用いられている材料の値をそのまま使用した。液晶材料には負の誘電率異方性を有する液晶材料でΔε=−4.2を用いた。液晶セルの配向はプレチルト角89.9度でほぼ垂直配向とし、基板のセルギャップを3.6ミクロンとし、液晶のレターデーション(即ち、記液晶層の厚さd(ミクロン)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)は、波長450nmで318nm、波長550nmで300nm、波長650nmで295nmとした。基板19と液晶層18の間に円盤状化合物がハイブリット配向した光学補償膜を配置した。LCD Masterの拡張機能を使い2分割のマルチドメインで計算を行った。光学補償膜の平均のRe及びRthの値は、表2にそれぞれ示した値に設定した。光源にはLCD Masterに付属のC光源を用いた。基板17と19はシミュレーションでは省略した。よって、光学補償層の配置場所は偏光膜と液晶層の間であれば、特定されるものではない。
なお、図1の構成の液晶表示装置では、バックライトと観測者との関係が上下入れ替わっても全く同様の結果が得られる。
[Example 2]
Assuming a liquid crystal display device having a configuration similar to that shown in FIGS. 1 and 8, the upper polarizing plate (protective film 11, polarizing film 13, protective film 15 (also an outer optical compensation film)) from the observation direction (upper). , A liquid crystal cell (upper substrate 17, liquid crystal layer 18, lower substrate 19), a lower polarizing plate (a protective film (also an outer optical compensation film) 20, a polarizing film 22, a protective film 24) are stacked, and a backlight light source ( An optical simulation was performed on the liquid crystal display device having a configuration in which an unillustrated) was arranged, and the effect was confirmed. For the optical calculation, LCD Master Ver 6.08 manufactured by Shintech Co., Ltd. was used. For liquid crystal cells, electrodes, substrates, polarizing plates, etc., the values of materials conventionally used for liquid crystal displays were used as they were. A liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and Δε = −4.2 was used as the liquid crystal material. The alignment of the liquid crystal cell is approximately vertical with a pretilt angle of 89.9 degrees, the cell gap of the substrate is 3.6 microns, and the retardation of the liquid crystal (that is, the thickness d (micron) of the liquid crystal layer and the refractive index is anisotropic). The product Δn · d) with the property Δn was 318 nm at a wavelength of 450 nm, 300 nm at a wavelength of 550 nm, and 295 nm at a wavelength of 650 nm. Between the substrate 19 and the liquid crystal layer 18, an optical compensation film in which a discotic compound is hybrid-aligned is disposed. Using the extended function of LCD Master, the calculation was performed in a multi-domain divided into two. The average Re and Rth values of the optical compensation film were set to the values shown in Table 2, respectively. The C light source attached to the LCD Master was used as the light source. The substrates 17 and 19 are omitted in the simulation. Therefore, the arrangement position of the optical compensation layer is not specified as long as it is between the polarizing film and the liquid crystal layer.
In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1, the same result can be obtained even when the relationship between the backlight and the observer is changed up and down.

実施例1のパラメータを使ってサンプルNo.1として光学シミュレーションを実施した。これに対し波長分散特性を考慮したシミュレーションをサンプルNo.2〜No.6として行った。   Using the parameters of Example 1, sample no. An optical simulation was conducted as 1. On the other hand, the simulation considering the chromatic dispersion characteristic is sample No. 2-No. 6 was performed.

Figure 2006276849
Figure 2006276849

表2に示した結果から、波長450nmにおいて液晶のΔnd/λ=0.707のとき光学補償膜のRe/λが0.056〜0.113であり、且つRth/λが0.291〜0.329であり、波長650nmにおいて液晶のΔnd/λ=0.454のとき光学補償膜のRe/λが0.089〜0.129であり、且つRth/λが0.165〜0.189である、本発明の実施例の液晶表示装置No.2〜No.6は、液晶表示装置No.1の結果よりも、極角60°における黒表示時の透過率が小さいことがわかる。表2の結果から、波長450nmにおいてRe/λ=0.073、Rth/λ=0.311、波長550nmにおいてRe/λ=0.095、Rth/λ=0.233、波長650nmにおいてRe/λ=0.108、Rth/λ=0.177のとき、透過率が最小になることが理解できる。
表2に示したシミュレーション結果から、上記式(I)〜(IV)を満足する液晶表示装置No.2〜6は、満足していない液晶表示装置No.1よりもさらに、極角60°における黒表示時の透過率が小さいことがわかる。すなわち、これはNo2〜No6はNo1に比較してコントラスト視野角が向上することを意味している。
From the results shown in Table 2, when Δnd / λ = 0.707 of the liquid crystal at a wavelength of 450 nm, Re / λ of the optical compensation film is 0.056 to 0.113, and Rth / λ is 0.291 to 0. 329, and when Δnd / λ = 0.454 of the liquid crystal at a wavelength of 650 nm, Re / λ of the optical compensation film is 0.089 to 0.129, and Rth / λ is 0.165 to 0.189. A liquid crystal display device No. 2-No. 6 is a liquid crystal display device No. 6; From the result of 1, it can be seen that the transmittance during black display at a polar angle of 60 ° is smaller. From the results in Table 2, Re / λ = 0.073, Rth / λ = 0.3111 at a wavelength of 450 nm, Re / λ = 0.095 at a wavelength of 550 nm, Rth / λ = 0.233, and Re / λ at a wavelength of 650 nm. = 0.108, Rth / λ = 0.177 It can be understood that the transmittance is minimized.
From the simulation results shown in Table 2, a liquid crystal display device No. 1 satisfying the above formulas (I) to (IV) was obtained. Nos. 2 to 6 are liquid crystal display devices No. It can be seen that the transmittance during black display at a polar angle of 60 ° is smaller than 1. That is, this means that No. 2 to No. 6 improve the contrast viewing angle compared to No. 1.

[実施例3]
実施例1の液晶セル作製において、棒状液晶を用いて光学異方性層をガラス基板上に配向方向が基板面に平行、かつ配向方向が上側偏光膜13の吸収軸14と45°の交差角をなすように形成した。厚さ1.8μmにして、Reが波長550nmにおいて140nmになるように設定した。Rthは70nmであった。基板の半分の面積を遮光し、UV照射により光重合させ、照射後に未重合部の補償膜をイソプロピルアルコールで洗浄除去した。
液晶セルの下側には、光学補償膜を形成した部分には白色のアルミ製反射膜を、除去した場合は偏光板を吸収軸が上側偏光板に平行になるように配置した。
電圧無印加時の光学特性を目視で観察したところ、光学補償膜形成部はやや紫色がかった黒色、除去部はバックライトの光が透過し、白表示となった。
さらに除去部の下記板と下偏光板の間にポリカーボネート製でReが波長550nmにおいて280nmの補償フィルムを遅相軸が偏光板吸収軸と45°の交差角で配置した。このとき、目視観察ではいずれの部分でも黒表示となった。さらに電圧を5V印加した時、どちらも白表示となった。
[Example 3]
In the production of the liquid crystal cell of Example 1, a rod-like liquid crystal is used to form an optically anisotropic layer on a glass substrate, the orientation direction is parallel to the substrate surface, and the orientation direction is 45 ° with the absorption axis 14 of the upper polarizing film 13. It was formed to make. The thickness was set to 1.8 μm, and Re was set to 140 nm at a wavelength of 550 nm. Rth was 70 nm. The half area of the substrate was shielded from light and photopolymerized by UV irradiation, and after irradiation, the unpolymerized compensation film was washed away with isopropyl alcohol.
On the lower side of the liquid crystal cell, a white aluminum reflecting film is formed on the portion where the optical compensation film is formed, and when removed, the polarizing plate is arranged so that the absorption axis is parallel to the upper polarizing plate.
As a result of visual observation of the optical characteristics when no voltage was applied, the optical compensation film forming portion was slightly purpleish black, and the removal portion was transmitted with backlight light, resulting in white display.
Further, a compensation film made of polycarbonate and having a Re of 280 nm at a wavelength of 550 nm was placed between the following plate of the removal part and the lower polarizing plate at a crossing angle of 45 ° with the polarizing plate absorption axis. At this time, black display was made in any part by visual observation. Further, when a voltage of 5 V was applied, both were white display.

[実施例4]
実施例3において、Reが波長550nmにおいて280nmになるように下側ガラス基板上に第1の光学異方性層を形成した。その後、実施例3と同じ手法で、配向方向が第1の光学補償膜と直交するように、第1の光学異方性層上に第2の光学異方性層を形成して、セル内光学補償膜を形成した。セル内光学補償膜のトータルのレターデーション値は、2層構造となっている部分が140nm、除去により1層となっている部分が280nmであった。なお、除去部には基板外側に光学補償膜を配置しなかった。その他の構成は実施例3と同じであった。
目視による光学特性観察では、反射部は実施例3よりも無彩色の黒が得られた。また除去部の透過部分は、補償膜を基板内に配置した場合よりも白表示透過率が5%向上した。
[Example 4]
In Example 3, the first optical anisotropic layer was formed on the lower glass substrate so that Re was 280 nm at a wavelength of 550 nm. Thereafter, in the same manner as in Example 3, a second optical anisotropic layer is formed on the first optical anisotropic layer so that the alignment direction is orthogonal to the first optical compensation film, and the inside of the cell An optical compensation film was formed. The total retardation value of the in-cell optical compensation film was 140 nm for the portion having the two-layer structure, and 280 nm for the portion having one layer by removal. Note that no optical compensation film was disposed outside the substrate in the removal portion. Other configurations were the same as those in Example 3.
As a result of visual observation of the optical characteristics, an achromatic black color was obtained in the reflecting portion as compared with Example 3. Further, the white display transmittance of the transmissive portion of the removal portion was improved by 5% as compared with the case where the compensation film was disposed in the substrate.

[実施例5]
実施例4において、第1の光学異方性層を、円盤状化合物を用いて形成した以外は同様にして液晶表示装置を作製した。具体的には、第1の光学異方性層を、円盤面を基板面に垂直に配向させ、配向方向が上側偏光板の吸収軸と直交するように形成した。さらに第1の光学異方性層の形成用塗布液中にヨウ素を添加し、偏光板の機能も付加した。
セルギャップは3.6μmとした。下側基板の外側に面積の半分に白色のアルミ反射膜を配置した。これにより、1つのセルで反射部と透過部が形成できた。
目視による光学特性観察では、白表示透過率が実施例4よりも5%向上した。
[Example 5]
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 4 except that the first optically anisotropic layer was formed using a discotic compound. Specifically, the first optically anisotropic layer was formed such that the disk surface was aligned perpendicularly to the substrate surface and the alignment direction was orthogonal to the absorption axis of the upper polarizing plate. Furthermore, iodine was added to the coating solution for forming the first optically anisotropic layer, and the function of a polarizing plate was also added.
The cell gap was 3.6 μm. A white aluminum reflective film was disposed on the outside of the lower substrate in half of the area. Thereby, the reflection part and the transmission part could be formed with one cell.
In the visual observation of optical characteristics, the white display transmittance was improved by 5% compared to Example 4.

本発明の液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。It is a schematic diagram explaining the structural example of the liquid crystal display device of this invention. 従来のVAモードの液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。It is a schematic diagram explaining the structural example of the liquid crystal display device of the conventional VA mode. 従来のVAモードの液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。It is a schematic diagram explaining the structural example of the liquid crystal display device of the conventional VA mode. 本発明の液晶表示装置の一態様の構成例を説明する概略模式図である。It is a schematic diagram explaining the structural example of the one aspect | mode of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の構成例を説明する概略断面模式図である。It is a schematic cross-sectional schematic diagram explaining the structural example of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の構成例を説明する概略模式平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration example of a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の構成例を説明する概略模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal display device of the present invention. 従来の液晶表示装置の構成例を説明する概略模式図である。It is a schematic diagram explaining the structural example of the conventional liquid crystal display device.

符号の説明Explanation of symbols

1 偏光板
2 偏光板
3 液晶セル
4、5、6 光学補償膜
13、22 偏光膜
14、23 吸収軸
11、24 保護膜
12、25 面内遅相軸
15、20 外側光学補償膜(保護膜)
15'、20' セル内光学補償膜
16、21 面内遅相軸
17、19 基板
18 液晶性分子
26、27、28、29、30 観察方向
31 測定エリア
32 円盤状化合物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarizing plate 2 Polarizing plate 3 Liquid crystal cell 4, 5, 6 Optical compensation film 13, 22 Polarizing film 14, 23 Absorption axis 11, 24 Protective film 12, 25 In-plane slow axis 15, 20 Outer optical compensation film (protective film) )
15 ', 20' In-cell optical compensation film 16, 21 In-plane slow axis 17, 19 Substrate 18 Liquid crystalline molecules 26, 27, 28, 29, 30 Observation direction 31 Measurement area 32 Discotic compound

Claims (11)

少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料を有する液晶セル、該液晶セルの外側に配置された第一の偏光膜、及び前記一対の基板間に少なくとも1枚のセル内光学補償膜を有し、該セル内光学補償膜が複数の平均配向方向を1画素中に有する液晶表示装置。 A pair of opposed substrates having electrodes on at least one, a liquid crystal cell having a liquid crystal material sandwiched between the pair of substrates, a first polarizing film disposed outside the liquid crystal cell, and the pair of substrates A liquid crystal display device having at least one in-cell optical compensation film between substrates, wherein the in-cell optical compensation film has a plurality of average alignment directions in one pixel. 第一の偏光膜とともに、前記液晶セルを狭持する第二の偏光膜をさらに有する請求項1に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a second polarizing film sandwiching the liquid crystal cell together with the first polarizing film. 前記セル内光学補償膜が液晶性化合物を含有する組成物からなる請求項1又は2に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the intra-cell optical compensation film is made of a composition containing a liquid crystal compound. 前記セル内光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなる請求項1〜3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 in-cell optical compensation film is made of a composition containing a discotic compound. 前記セル内光学補償膜の分子構造が基板面に対してハイブリット配向している請求項1〜4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 molecular structure of the in-cell optical compensation film is hybrid-aligned with the substrate surface. 前記第一または第二の偏光膜と液晶セルの間に少なくとも1枚の外側光学補償膜が配置され、前記セル内光学補償膜と前記外側光学補償膜のすべてのレターデーション値の合計Reが20〜70nmであり、かつ合計のレターデーションRth値が70〜200nmである請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 At least one outer optical compensation film is disposed between the first or second polarizing film and the liquid crystal cell, and the total Re of all retardation values of the intra-cell optical compensation film and the outer optical compensation film is 20 The liquid crystal display device according to claim 1, which has a total retardation Rth value of 70 to 200 nm. 前記液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、前記セル内光学補償膜と前記外側光学補償膜の波長λにおける面内の平均レターデーション合計値をRe(λ)、波長λにおける厚さ方向の平均レターデーション合計値をRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(V)〜(VIII)を満足する請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置:
(V)100≦Δn(λ)×d≦1000、
(VI)Rth(λ)/λ=E×Δn(λ)×d/λ、
(VII)Re(λ)/λ=F×λ/{Δn(λ)×d}+G、
(VIII)0.726≦E≦0.958、
かつ 0.0207≦F≦0.0716、
かつ G=0.032。
The thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and the in-cell optical compensation film and the outer optical compensation film at wavelength λ. When the in-plane average retardation total value is Re (λ) and the average retardation total value in the thickness direction at wavelength λ is Rth (λ), at least two different wavelengths between 380 nm and 780 nm are described below. The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 7, which satisfies formulas (V) to (VIII):
(V) 100 ≦ Δn (λ) × d ≦ 1000,
(VI) Rth (λ) / λ = E × Δn (λ) × d / λ,
(VII) Re (λ) / λ = F × λ / {Δn (λ) × d} + G,
(VIII) 0.726 ≦ E ≦ 0.958,
And 0.0207 ≦ F ≦ 0.0716,
And G = 0.032.
前記セル内光学補償膜が、1画素内においてレターデーション値が異なる複数の領域から形成されている請求項1〜7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 in-cell optical compensation film is formed from a plurality of regions having different retardation values in one pixel. 前記セル内光学補償膜のレターデーション値又は平均配向方向が、1画素内において厚さ方向に不連続的に変化している請求項1〜8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 retardation value or average orientation direction of the in-cell optical compensation film changes discontinuously in the thickness direction within one pixel. 前記セル内光学補償膜中に色素が含まれている請求項1〜9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 a dye is contained in the intra-cell optical compensation film. 少なくとも一方に電極を有する対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶材料と、前記一対の基板間に配置された少なくとも1枚のセル内光学補償膜とを有し、該セル内光学補償膜が複数の平均配向方向を1画素中に有する液晶セル。


A pair of opposed substrates having electrodes on at least one; a liquid crystal material sandwiched between the pair of substrates; and at least one in-cell optical compensation film disposed between the pair of substrates. The liquid crystal cell in which the optical compensation film in the cell has a plurality of average alignment directions in one pixel.


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