JP2007072213A - Viewing angle compensation plate for homeotropically oriented liquid crystal display device and homeotropically oriented liquid crystal display device using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向する垂直配向型液晶表示装置に関し、特に広視野角な垂直配向型液晶表示装置および垂直配向型液晶用視野角補償板に関する。 The present invention relates to a vertical alignment type liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to a substrate when no voltage is applied, and particularly to a vertical alignment type liquid crystal display device having a wide viewing angle and a viewing angle compensation plate for vertical alignment type liquid crystal.
液晶表示装置における表示モードの1つとして、初期状態において液晶セル内の液晶分子が基板表面に対して垂直に配列する垂直配向モードがある。電圧無印加時には、液晶分子が基板表面に対して垂直に配列し、液晶セルの両側に直線偏光板を直交配置すると黒表示が得られる。
液晶セル内の光学特性は面内方向で等方的であり、理想的な視野角補償が容易に可能である。液晶セルの厚さ方向に正の1軸光学異方性を補償するため、厚さ方向に負の1軸光学異方性を有する光学素子を液晶セルの片面又は両面と直線偏光板との間に挿入すると、非常に良好な黒表示視角特性が得られる。
電圧印加時においては、液晶分子が基板表面に垂直な方向から基板表面に平行な方向に向って配向を変化させる。この際、液晶配列の均一化が困難である。通常の配向処理である基板表面のラビング処理を用いると、表示品位が著しく低下する。
電圧印加時における液晶配列を均一化するため、基板上の電極形状を工夫し、液晶層内に斜め電界が発生するようにし、均一配向を得る等の提案がある。この方法によれば、均一な液晶配列は得られるが、ミクロ的には不均一な配向領域が生じ、電圧印加時にこの領域が暗領域となる。従って、液晶表示装置の透過率が低下する。
As one of display modes in the liquid crystal display device, there is a vertical alignment mode in which liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are aligned perpendicular to the substrate surface in the initial state. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the substrate surface, and a black display can be obtained by arranging linearly polarizing plates orthogonally on both sides of the liquid crystal cell.
The optical characteristics in the liquid crystal cell are isotropic in the in-plane direction, and ideal viewing angle compensation is easily possible. In order to compensate for positive uniaxial optical anisotropy in the thickness direction of the liquid crystal cell, an optical element having negative uniaxial optical anisotropy in the thickness direction is interposed between one or both surfaces of the liquid crystal cell and the linear polarizing plate. If it is inserted into, a very good black display viewing angle characteristic can be obtained.
When a voltage is applied, the orientation of liquid crystal molecules changes from a direction perpendicular to the substrate surface to a direction parallel to the substrate surface. At this time, it is difficult to make the liquid crystal alignment uniform. When the rubbing process for the substrate surface, which is a normal alignment process, is used, the display quality is significantly lowered.
In order to make the liquid crystal alignment uniform when a voltage is applied, there are proposals such as devising the electrode shape on the substrate, generating an oblique electric field in the liquid crystal layer, and obtaining uniform alignment. According to this method, a uniform liquid crystal alignment can be obtained, but a microscopic non-uniform alignment region is generated, and this region becomes a dark region when a voltage is applied. Therefore, the transmittance of the liquid crystal display device is reduced.
特許文献1によれば、ランダム配向した状態を含む液晶層を有する液晶素子の両側に配置する直線偏光板を円偏光板に置き換えた構成が提案されている。直線偏光板の代わりに、直線偏光板と1/4波長板とを組み合わせた円偏光板に置き換えることにより、電圧印加時の暗領域を解消し、高透過率な液晶表示装置を実現できる。しかしながら、円偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置では、直線偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置と比較し視野角特性が狭いという課題があった。特許文献2によれば、円偏光板を用いた垂直配向型液晶表示装置の視野角補償として、負の1軸の光学異方性を有する光学異方素子や2軸光学異方性材料が提案されている。しかし負の1軸の光学異方性を有する光学異方素子により液晶セルの厚さ方向に正の1軸光学異方性を補償できるが、1/4波長板の視野角特性を補償できないため、十分な視野角特性を得ることはできない。また、2軸光学異方性材料の製造を行う場合、得られる位相差板の面内の主屈折率をnx、nyとし、厚さ方向の屈折率をnzとし、かつnx>nyとしたとき、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で定義されるNzは−1.0<Nz<0.1であり、厚み方向の延伸には限界があり、厚み方向の位相差を広範囲に制御することができない。また前記製造方法では、熱収縮フィルムにより、長尺フィルムを熱収縮させて厚み方向に延伸させているため、得られる位相差板は、長尺フィルムよりも厚みが増加する。前記製造方法で得られる位相差板の厚みは50〜100μm程度であり、液晶表示装置等に要求される薄型化に対しても十分ではなかった。
本発明の目的は、視野角特性の優れた垂直配向型液晶表示装置を提供することである。また、垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板として、厚み方向の位相差を広範囲に制御可能な視野角補償板を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vertical alignment type liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics. It is another object of the present invention to provide a viewing angle compensation plate capable of controlling a thickness direction retardation over a wide range as a viewing angle compensation plate for a vertical alignment type liquid crystal display device.
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す視野角補償板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置により、前記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the object can be achieved by the following viewing angle compensator and a vertical alignment type liquid crystal display device using the same, thereby completing the present invention. It came to.
すなわち、本発明の第1は、正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板である。 That is, the first aspect of the present invention is a viewing angle compensator for a vertical alignment type liquid crystal display device comprising a homeotropic alignment liquid crystal film obtained by homeotropic alignment of a liquid crystal material exhibiting positive uniaxiality in a liquid crystal state and then fixing the alignment. It is.
本発明の第2は、以下の[1]および[2]を満たすことを特徴とする本発明の第1に記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板である。
[1]0nm≦Re1≦20nm
[2]−500nm≦Rth1≦−30nm
(ここで、Re1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの面内のリターデーション値を意味し、Rth1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ方向のリターデーション値を意味する。前記Re1及びRth1は、それぞれRe1=(Nx1−Ny1)×d1[nm]、Rth1=(Nx1−Nz1)×d1[nm]である。また、d1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ、Nx1およびNy1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルム面内の主屈折率、Nz1は厚さ方向の主屈折率であり、Nz1>Nx1≧Ny1である。)である。
A second aspect of the present invention is the viewing angle compensation plate for a vertical alignment type liquid crystal display device according to the first aspect of the present invention, which satisfies the following [1] and [2].
[1] 0 nm ≦ Re1 ≦ 20 nm
[2] −500 nm ≦ Rth1 ≦ −30 nm
(Here, Re1 means an in-plane retardation value of the homeotropic alignment liquid crystal film, and Rth1 means a retardation value in the thickness direction of the homeotropic alignment liquid crystal film. Re1 and Rth1 are respectively Re1 = (Nx1-Ny1) × d1 [nm], Rth1 = (Nx1-Nz1) × d1 [nm], where d1 is the thickness of the homeotropic alignment liquid crystal film, and Nx1 and Ny1 are the homeotropic alignments. The main refractive index in the plane of the liquid crystal film, Nz1, is the main refractive index in the thickness direction, and Nz1> Nx1 ≧ Ny1.
本発明の第3は、電極を備えた1対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前記垂直配向型液晶セルの上下に配置された2枚の直線偏光板、および前記垂直配向型液晶セルの両面と前記直線偏光板の間に、面内で1/4波長の位相差を示す第1の光学異方素子が配置された垂直配向型液晶表示装置において、直線偏光板と第1の光学異方素子の間に、少なくとも1枚の本発明の第1または本発明の第2に記載の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板を含むことを特徴とする垂直配向型液晶表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a vertical alignment type liquid crystal cell including liquid crystal molecules vertically aligned with respect to the substrate surface when no voltage is applied between a pair of substrates provided with electrodes, and above and below the vertical alignment type liquid crystal cell. Vertically disposed two linearly polarizing plates, and a first optical anisotropic element exhibiting a ¼ wavelength phase difference in the plane between both surfaces of the vertical alignment type liquid crystal cell and the linearly polarizing plate. In the alignment type liquid crystal display device, the viewing angle compensation for the vertical alignment type liquid crystal display device according to the first or second aspect of the present invention is provided between the linearly polarizing plate and the first optical anisotropic element. A vertical alignment type liquid crystal display device including a plate.
本発明の第4は、前記第1の光学異方素子と前記垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板との間に、更に面内で1/2波長の位相差を示す第2の光学異方素子を有することを特徴とする本発明の第3に記載の垂直配向型液晶表示装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a second optical device further exhibiting a ½ wavelength phase difference between the first optical anisotropic element and the viewing angle compensator for the vertical alignment type liquid crystal display device. The vertical alignment type liquid crystal display device according to the third aspect of the present invention, which has an anisotropic element.
本発明の第5は、前記第1の光学異方素子と前記垂直配向型液晶セルの片面又は両面との間に、少なくとも1枚の厚さ方向に負の1軸光学異方性を有する第3の光学異方素子を有することを特徴とする本発明の第3または本発明の第4に記載の垂直配向型液晶表示装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a first uniaxial optical anisotropy having at least one sheet in the thickness direction between the first optical anisotropic element and one or both surfaces of the vertical alignment type liquid crystal cell. 3. The vertical alignment type liquid crystal display device according to the third or fourth aspect of the present invention, comprising three optical anisotropic elements.
本発明の第6は、前記第1の光学異方素子が面内で1/4波長の位相差を示し、厚さ方向に負の2軸性光学異方性を有することを特徴とする本発明の第3〜5のいずれかに記載の垂直配向型液晶表示装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the first optical anisotropic element has a quarter-wave phase difference in a plane and has negative biaxial optical anisotropy in the thickness direction. It is a vertical alignment type liquid crystal display device according to any one of the third to fifth aspects of the invention.
本発明の第7は、前記垂直配向型液晶セルの一方の基板が反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを有する基板であることを特徴とする本発明の第3〜6のいずれかにに記載の垂直配向型液晶表示装置である。 A seventh aspect of the present invention is any one of the third to sixth aspects of the present invention, wherein one substrate of the vertical alignment type liquid crystal cell is a substrate having a region having a reflection function and a region having a transmission function. 2. A vertical alignment type liquid crystal display device described in 1).
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板について説明する。
本発明の垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板は、正の一軸性を示す液晶材料を液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、配向固定化したホメオトロピック配向液晶フィルムからなる。本発明において、液晶材料のホメオトロピック配向を固定化した液晶フィルムを得るに当たっては、液晶材料と配向基板の選択が極めて重要である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the viewing angle compensation plate for a vertical alignment type liquid crystal display device of the present invention will be described.
The viewing angle compensator for a vertical alignment type liquid crystal display device of the present invention comprises a homeotropic alignment liquid crystal film in which a liquid crystal material exhibiting positive uniaxial property is homeotropically aligned in a liquid crystal state and then fixed in alignment. In the present invention, selection of a liquid crystal material and an alignment substrate is extremely important for obtaining a liquid crystal film in which the homeotropic alignment of the liquid crystal material is fixed.
本発明に用いられる液晶材料は、少なくともポリ(メタ)アクリレートやポリシロキサンなどの側鎖型の液晶性ポリマーを主たる構成成分として含むものである。また本発明において用いられる側鎖型液晶ポリマーは末端に重合可能なオキセタニル基を有するものである。より具体的には、式(1)で表されるオキセタニル基を有する(メタ)アクリル化合物の(メタ)アクリル部位を単独重合、もしくは他の(メタ)アクリル化合物と共重合させて得られる側鎖型液晶性高分子物質を好ましい例として挙げることができる。 The liquid crystal material used in the present invention contains at least a side chain type liquid crystalline polymer such as poly (meth) acrylate or polysiloxane as a main constituent component. Further, the side chain type liquid crystal polymer used in the present invention has a polymerizable oxetanyl group at the terminal. More specifically, the side chain obtained by homopolymerizing the (meth) acrylic moiety of the (meth) acrylic compound having an oxetanyl group represented by the formula (1) or copolymerizing with another (meth) acrylic compound. A preferred example is a liquid crystalline polymer material.
上記式(1)中、R1は水素またはメチル基を表し、R2は水素、メチル基またはエチル基を表し、L1およびL2はそれぞれ個別に単結合、−O−、−O−CO−、または−CO−O−のいずれかを表し、Mは式(2)、式(3)または式(4)を表し、nおよびmはそれぞれ個別に0〜10の整数を示す。
−P1−L3−P2−L4−P3− (2)
−P1−L3−P3− (3)
−P3− (4)
In the above formula (1), R 1 represents hydrogen or a methyl group, R 2 represents hydrogen, a methyl group or an ethyl group, and L 1 and L 2 each independently represent a single bond, —O—, —O—CO. -Represents either-or -CO-O-, M represents Formula (2), Formula (3) or Formula (4), and n and m each independently represent an integer of 0 to 10.
-P 1 -L 3 -P 2 -L 4 -P 3- (2)
-P 1 -L 3 -P 3- (3)
-P 3- (4)
式(2)〜(4)中、P1およびP2はそれぞれ個別に式(5)から選ばれる基を表し、P3は式(6)から選ばれる基を表し、L3およびL4はそれぞれ個別に単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−O−CO−または−CO−O−を表す。
これらオキセタニル基を有する(メタ)アクリル化合物の合成法は特に制限されるものではなく、通常の有機化学合成法で用いられる方法を適用することによって合成することができる。例えば、ウィリアムソンのエーテル合成や、縮合剤を用いたエステル合成などの手段でオキセタニル基を持つ部位と(メタ)アクリル基を持つ部位を結合することで、オキセタニル基と(メタ)アクリル基の2つの反応性官能基を持つオキセタニル基を有する(メタ)アクリル化合物を合成することができる。 The method for synthesizing these (meth) acrylic compounds having an oxetanyl group is not particularly limited, and can be synthesized by applying a method used in an ordinary organic chemical synthesis method. For example, by combining a site having an oxetanyl group and a site having a (meth) acrylic group by means such as Williamson's ether synthesis or ester synthesis using a condensing agent, oxetanyl group and (meth) acrylic group 2 A (meth) acrylic compound having an oxetanyl group having two reactive functional groups can be synthesized.
式(1)で表されるオキセタニル基を有する(メタ)アクリル化合物の(メタ)アクリル基を単独重合、もしくは他の(メタ)アクリル化合物と共重合することにより下記式(7)で表されるユニットを含む側鎖型液晶性高分子物質が得られる。重合条件は特に限定されるものではなく、通常のラジカル重合やアニオン重合の条件を採用することができる。 It is represented by the following formula (7) by homopolymerizing the (meth) acrylic group of the (meth) acrylic compound having an oxetanyl group represented by the formula (1) or copolymerizing with another (meth) acrylic compound. A side-chain liquid crystalline polymer substance containing units can be obtained. The polymerization conditions are not particularly limited, and normal radical polymerization or anionic polymerization conditions can be employed.
ラジカル重合の例としては、(メタ)アクリル化合物をジメチルホルムアミド(DMF)などの溶媒に溶かし、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)や過酸化ベンゾイル(BPO)などを開始剤として、60〜120℃で数時間反応させる方法が挙げられる。また、液晶相を安定に出現させるために、臭化銅(I)/2,2’−ビピリジル系や2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシ・フリーラジカル(TEMPO)系などを開始剤としたリビングラジカル重合を行い、分子量分布を制御する方法も有効である。これらのラジカル重合は脱酸素条件で行うことが好ましい。
アニオン重合の例としては、(メタ)アクリル化合物をテトラヒドロフラン(THF)などの溶媒に溶かし、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物、グリニャール試薬などの強塩基を開始剤として、反応させる方法が挙げられる。また、開始剤や反応温度を最適化することでリビングアニオン重合とし、分子量分布を制御することもできる。これらのアニオン重合は、厳密に脱水かつ脱酸素条件で行う必要がある。
As an example of radical polymerization, a (meth) acrylic compound is dissolved in a solvent such as dimethylformamide (DMF), and 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), benzoyl peroxide (BPO), or the like is used as an initiator. The method of making it react at 60-120 degreeC for several hours is mentioned. Moreover, in order to make the liquid crystal phase appear stably, copper bromide (I) / 2,2′-bipyridyl series, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy free radical (TEMPO) series, etc. are used. A method of controlling the molecular weight distribution by conducting living radical polymerization as an initiator is also effective. These radical polymerizations are preferably performed under deoxygenation conditions.
Examples of anionic polymerization include a method in which a (meth) acrylic compound is dissolved in a solvent such as tetrahydrofuran (THF) and reacted with a strong base such as an organic lithium compound, an organic sodium compound, or a Grignard reagent as an initiator. In addition, the molecular weight distribution can be controlled by optimizing the initiator and the reaction temperature for living anionic polymerization. These anionic polymerizations must be performed strictly under dehydration and deoxygenation conditions.
また、このとき共重合する(メタ)アクリル化合物は特に限定されるものではなく、合成される高分子物質が液晶性を示せば何でもよいが、合成される高分子物質の液晶性を高めるため、メソゲン基を有する(メタ)アクリル化合物が好ましい。例えば下記式で示されるような(メタ)アクリル化合物を好ましい化合物として例示することができる。 In addition, the (meth) acryl compound to be copolymerized at this time is not particularly limited and may be anything as long as the synthesized polymer substance exhibits liquid crystallinity, but in order to increase the liquid crystallinity of the synthesized polymer substance, A (meth) acrylic compound having a mesogenic group is preferred. For example, a (meth) acrylic compound represented by the following formula can be exemplified as a preferred compound.
ここで、Rは、水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、またはシアノ基を表す。
側鎖型液晶性高分子物質は、式(7)で表されるユニットを5〜100モル%含むものが好ましく、10〜100モル%含むものが特に好ましい。また、側鎖型液晶性高分子物質は、重量平均分子量が2,000〜100,000であるものが好ましく、5,000〜50,000のものが特に好ましい。
Here, R represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a cyano group.
The side chain type liquid crystalline polymer substance preferably contains 5 to 100 mol% of the unit represented by the formula (7), and particularly preferably contains 10 to 100 mol%. The side chain type liquid crystalline polymer substance preferably has a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000, particularly preferably 5,000 to 50,000.
本発明で用いる液晶材料においては、前記側鎖型液晶性高分子物質の他に、液晶性を損なわずに混和し得る種々の化合物を含有することができる。含有することができる化合物としては、オキセタニル基、エポキシ基、ビニルエーテル基などのカチオン重合性官能基を有する化合物、フィルム形成能を有する各種の高分子物質、液晶性を示す各種の低分子液晶性化合物や高分子液晶性化合物などが挙げられる。前記の側鎖型液晶性高分子物質を組成物として用いる場合、組成物全体に占める前記の側鎖型液晶性高分子物質の割合は、10質量%以上、好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上である。側鎖型液晶性高分子物質の含有量が10質量%未満では組成物中に占める重合性基濃度が低くなり、重合後の機械的強度が不十分となるため好ましくない。 The liquid crystal material used in the present invention may contain various compounds that can be mixed without impairing liquid crystallinity, in addition to the side-chain liquid crystalline polymer substance. Examples of compounds that can be contained include compounds having a cationic polymerizable functional group such as an oxetanyl group, an epoxy group, and a vinyl ether group, various polymer substances having film-forming ability, and various low-molecular liquid crystal compounds exhibiting liquid crystallinity. And polymer liquid crystalline compounds. When the side chain liquid crystalline polymer substance is used as a composition, the proportion of the side chain liquid crystalline polymer substance in the entire composition is 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably. Is 50 mass% or more. If the content of the side chain type liquid crystalline polymer substance is less than 10% by mass, the concentration of the polymerizable group in the composition becomes low, and the mechanical strength after polymerization becomes insufficient.
また前記液晶材料は配向処理された後、オキセタニル基をカチオン重合させて架橋することにより、当該液晶状態を固定化する。このため、液晶材料中に、光や熱などの外部刺激でカチオンを発生する光カチオン発生剤および/または熱カチオン発生剤を含有させておくことが好ましい。また必要によっては各種の増感剤を併用してもよい。 In addition, the liquid crystal material is subjected to alignment treatment, and then the oxetanyl group is cationically polymerized to crosslink to fix the liquid crystal state. For this reason, it is preferable that the liquid crystal material contains a photocation generator and / or a thermal cation generator that generates cations by an external stimulus such as light or heat. If necessary, various sensitizers may be used in combination.
光カチオン発生剤とは、適当な波長の光を照射することによりカチオンを発生できる化合物を意味し、有機スルフォニウム塩系、ヨードニウム塩系、フォスフォニウム塩系などを例示することが出来る。これら化合物の対イオンとしては、アンチモネート、フォスフェート、ボレートなどが好ましく用いられる。具体的な化合物としては、Ar3S+SbF6 −、Ar3P+BF4 −、Ar2I+PF6 −(ただし、Arはフェニル基または置換フェニル基を示す。)などが挙げられる。また、スルホン酸エステル類、トリアジン類、ジアゾメタン類、β−ケトスルホン、イミノスルホナート、ベンゾインスルホナートなども用いることができる。 The photo cation generator means a compound capable of generating a cation by irradiating with light having an appropriate wavelength, and examples thereof include organic sulfonium salt systems, iodonium salt systems, and phosphonium salt systems. Antimonates, phosphates, borates and the like are preferably used as counter ions of these compounds. Specific examples of the compound include Ar 3 S + SbF 6 − , Ar 3 P + BF 4 − and Ar 2 I + PF 6 − (wherein Ar represents a phenyl group or a substituted phenyl group). In addition, sulfonate esters, triazines, diazomethanes, β-ketosulfone, iminosulfonate, benzoinsulfonate, and the like can also be used.
熱カチオン発生剤とは、適当な温度に加熱されることによりカチオンを発生できる化合物であり、例えば、ベンジルスルホニウム塩類、ベンジルアンモニウム塩類、ベンジルピリジニウム塩類、ベンジルホスホニウム塩類、ヒドラジニウム塩類、カルボン酸エステル類、スルホン酸エステル類、アミンイミド類、五塩化アンチモン−塩化アセチル錯体、ジアリールヨードニウム塩−ジベンジルオキシ銅、ハロゲン化ホウ素−三級アミン付加物などを挙げることができる。 The thermal cation generator is a compound capable of generating a cation when heated to an appropriate temperature, for example, benzylsulfonium salts, benzylammonium salts, benzylpyridinium salts, benzylphosphonium salts, hydrazinium salts, carboxylic acid esters, Examples thereof include sulfonic acid esters, amine imides, antimony pentachloride-acetyl chloride complexes, diaryliodonium salts-dibenzyloxycopper, and boron halide-tertiary amine adducts.
これらのカチオン発生剤の液晶材料中への添加量は、用いる側鎖型液晶性高分子物質を構成するメソゲン部分やスペーサ部分の構造や、オキセタニル基当量、液晶の配向条件などにより異なるため一概には言えないが、側鎖型液晶性高分子物質に対し、通常100質量ppm〜20質量%、好ましくは1000質量ppm〜10質量%、より好ましくは0.2質量%〜7質量%、最も好ましくは0.5質量%〜5質量%の範囲である。100質量ppmよりも少ない場合には、発生するカチオンの量が十分でなく重合が進行しないおそれがあり、また20質量%よりも多い場合には、液晶フィルム中に残存するカチオン発生剤の分解残存物等が多くなり耐光性などが悪化するおそれがあるため好ましくない。 The amount of these cation generators added to the liquid crystal material varies depending on the structure of the mesogenic part and spacer part, the oxetanyl group equivalent, the alignment condition of the liquid crystal, etc. constituting the side chain type liquid crystalline polymer material to be used. Although it cannot be said, it is usually 100 mass ppm to 20 mass%, preferably 1000 mass ppm to 10 mass%, more preferably 0.2 mass% to 7 mass%, most preferably based on the side chain type liquid crystalline polymer substance. Is in the range of 0.5% to 5% by weight. If the amount is less than 100 mass ppm, the amount of cations generated may not be sufficient and polymerization may not proceed. If the amount is more than 20 mass%, the remaining cation generator remains in the liquid crystal film. It is not preferable because there is a risk that the light resistance and the like may deteriorate due to an increase in the number of objects.
次に配向基板について説明する。
配向基板としては、まず平滑な平面を有するものが好ましく、有機高分子材料からなるフィルムやシート、ガラス板、金属板などを挙げることができる。コストや連続生産性の観点からは有機高分子からなる材料を用いることが好ましい。有機高分子材料の例としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムが挙げられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、環状ないしノルボルネン構造を有するシクロポリオレフィン、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムも挙げられる。さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなども挙げられる。これらのなかでも、光学フィルムとして用いられるトリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ノルボルネンポリオレフィン等のプラスチックフィルムが賞用される。有機高分子材料のフィルムとしては、特にゼオノア(商品名,日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(商品名,日本ゼオン(株)製)、アートン(商品名,JSR(株)製)などのノルボルネン構造を有するポリマー物質からなるプラスチックフィルムが光学的にも優れた特性を有するので好ましい。また金属フィルムとしては、例えばアルミニウムなどから形成される当該フィルムが挙げられる。
Next, the alignment substrate will be described.
As the alignment substrate, a substrate having a smooth plane is preferable, and examples thereof include a film or sheet made of an organic polymer material, a glass plate, and a metal plate. From the viewpoint of cost and continuous productivity, it is preferable to use a material made of an organic polymer. Examples of organic polymer materials include polyvinyl alcohol, polyimide, polyphenylene oxide, polyether ketone, polyether ether ketone, polyester polymers such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, cellulose polymers such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, Examples include films made of transparent polymers such as polycarbonate polymers and acrylic polymers such as polymethyl methacrylate. Also, styrene polymers such as polystyrene and acrylonitrile / styrene copolymers, olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene / propylene copolymers, cyclopolyolefins having a cyclic or norbornene structure, vinyl chloride polymers, nylon and aromatic polyamides. Examples thereof include a film made of a transparent polymer such as an amide polymer. Furthermore, imide polymers, sulfone polymers, polyether sulfone polymers, polyether ether ketone polymers, polyphenylene sulfide polymers, vinyl alcohol polymers, vinylidene chloride polymers, vinyl butyral polymers, arylate polymers, polyoxymethylene polymers Examples thereof include a film made of a transparent polymer such as a polymer, an epoxy-based polymer, and a blend of the above polymers. Among these, plastic films such as triacetyl cellulose, polycarbonate, norbornene polyolefin and the like used as optical films are awarded. Examples of organic polymer film include norbornene such as ZEONOR (trade name, manufactured by ZEON CORPORATION), ZEONEX (trade name, manufactured by ZEON CORPORATION), Arton (trade name, manufactured by JSR Corporation), etc. A plastic film made of a polymer material having a structure is preferable because it has excellent optical properties. Moreover, as a metal film, the said film formed from aluminum etc. is mentioned, for example.
前述の液晶材料を用い、安定してホメオトロピック配向を得るためには、これらの基板を構成する材料が長鎖(通常炭素数4以上、好ましくは8以上)のアルキル基を有しているか、基板表面に長鎖アルキル基を有する化合物の層を有することがより好ましい。中でも長鎖アルキル基を有するポリビニルアルコールからなる層を形成することが、形成方法も容易であり好ましい。なお、これら有機高分子材料は単独で基板として用いても良いし、他の基板の上に薄膜として形成させていても良い。液晶の分野においては、基板に対して布等でこするラビング処理を行うことが一般的であるが、本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは、面内の異方性が基本的に生じない配向構造であるため、必ずしもラビング処理を必要としない。しかしながら、液晶材料を塗布したときのはじき抑制の観点からは弱いラビング処理を施すことがより好ましい。ラビング条件を規定する重要な設定値としては周速比がある。これはラビング布をロールに巻きつけて回転させつつ基板を擦る場合の、布の移動速度と基板の移動速度の比を表す。本発明においては弱いラビング処理とは、通常周速比が50以下、より好ましくは25以下、特に好ましくは10以下である。周速比が50より大きい場合、ラビングの効果が強すぎて液晶材料が完全に垂直に配向しきれず、垂直方向より面内方向に倒れた配向となる恐れがある。 In order to obtain homeotropic alignment stably using the liquid crystal material described above, the material constituting these substrates has a long chain (usually 4 or more carbon atoms, preferably 8 or more) alkyl group, More preferably, the substrate surface has a compound layer having a long-chain alkyl group. Among them, it is preferable to form a layer made of polyvinyl alcohol having a long-chain alkyl group because the formation method is easy. These organic polymer materials may be used alone as a substrate, or may be formed as a thin film on another substrate. In the field of liquid crystal, rubbing treatment with a cloth or the like is generally performed on a substrate, but the homeotropic alignment liquid crystal film of the present invention is an alignment in which in-plane anisotropy basically does not occur. Because of the structure, rubbing is not necessarily required. However, it is more preferable to apply a weak rubbing treatment from the viewpoint of suppressing repelling when a liquid crystal material is applied. An important setting value that defines the rubbing condition is a peripheral speed ratio. This represents the ratio between the movement speed of the cloth and the movement speed of the substrate when the rubbing cloth is wound around a roll and rubbed while the substrate is rubbed. In the present invention, the weak rubbing treatment usually has a peripheral speed ratio of 50 or less, more preferably 25 or less, and particularly preferably 10 or less. When the peripheral speed ratio is greater than 50, the effect of rubbing is too strong, and the liquid crystal material cannot be completely aligned vertically, and there is a possibility that the alignment is tilted in the in-plane direction from the vertical direction.
次に、本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法について説明する。液晶フィルム製造の方法としてはこれらに限定されるものではないが、前述の液晶材料を前述の配向基板上に展開し、当該液晶材料を配向させた後、光照射および/または加熱処理することにより当該配向状態を固定化することにより製造することができる。
液晶材料を配向基板上に展開して液晶材料層を形成する方法としては、液晶材料を溶融状態で直接配向基板上に塗布する方法や、液晶材料の溶液を配向基板上に塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を留去させる方法が挙げられる。
Next, the manufacturing method of the homeotropic alignment liquid crystal film of this invention is demonstrated. Although the method for producing the liquid crystal film is not limited to these, the above-mentioned liquid crystal material is spread on the above-mentioned alignment substrate, and after aligning the liquid crystal material, light irradiation and / or heat treatment is performed. It can manufacture by fixing the said orientation state.
The liquid crystal material is spread on the alignment substrate to form the liquid crystal material layer. The liquid crystal material is applied directly on the alignment substrate in a molten state, or the liquid crystal material solution is applied on the alignment substrate, and then the coating film is applied. And drying the solvent to distill off the solvent.
溶液の調製に用いる溶媒に関しては、本発明の液晶材料を溶解でき適当な条件で留去できる溶媒であれば特に制限はなく、一般的にアセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン類、ブトキシエチルアルコール、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノールなどのエーテルアルコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、フェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド類、クロロホルム、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系などやこれらの混合系が好ましく用いられる。また、配向基板上に均一な塗膜を形成するために、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤などを溶液に添加してもよい。 The solvent used for preparing the solution is not particularly limited as long as it can dissolve the liquid crystal material of the present invention and can be distilled off under suitable conditions. Generally, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone, and cyclohexanone, butoxyethyl Ethers such as alcohol, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol, glycol ethers such as ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, esters such as ethyl acetate and ethyl lactate, phenols such as phenol and chlorophenol, N Amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, halogens such as chloroform, tetrachloroethane, dichlorobenzene, etc. Mixing system is preferably used. Further, in order to form a uniform coating film on the alignment substrate, a surfactant, an antifoaming agent, a leveling agent, or the like may be added to the solution.
液晶材料を直接塗布する方法でも、溶液を塗布する方法でも、塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であれば、特に限定されることはなく公知の方法を採用することができる。例えば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ディップコート法、ロールコート法などが挙げられる。
液晶材料の溶液を塗布する方法では、塗布後に溶媒を除去するための乾燥工程を入れることが好ましい。この乾燥工程は、塗膜の均一性が維持される方法であれば、特に限定されることなく公知の方法を採用することができる。例えば、ヒーター(炉)、温風吹きつけなどの方法が挙げられる。
Regardless of the method of directly applying the liquid crystal material or the method of applying the solution, the application method is not particularly limited as long as the uniformity of the coating film is ensured, and a known method may be adopted. it can. Examples thereof include spin coating, die coating, curtain coating, dip coating, and roll coating.
In the method of applying a liquid crystal material solution, it is preferable to include a drying step for removing the solvent after the application. As long as the uniformity of a coating film is maintained, this drying process can employ | adopt a well-known method, without being specifically limited. For example, a method such as a heater (furnace) or hot air blowing may be used.
液晶フィルムの膜厚は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、通常0.2μm〜10μm、好ましくは0.3μm〜5μm、さらに好ましくは0.5μm〜2μmである。膜厚が0.2μmより薄い場合、十分な視野角改良あるいは輝度向上効果を得ることができない恐れがある。また10μmを越えると、液晶表示装置が不必要に色付く等の恐れがある。 The film thickness of the liquid crystal film cannot be generally described because it depends on the type of the liquid crystal display device and various optical parameters, but is usually 0.2 μm to 10 μm, preferably 0.3 μm to 5 μm, more preferably 0.5 μm. ~ 2 μm. When the film thickness is thinner than 0.2 μm, there is a possibility that a sufficient viewing angle improvement or brightness enhancement effect cannot be obtained. If it exceeds 10 μm, the liquid crystal display device may be unnecessarily colored.
続いて、配向基板上に形成された液晶材料層を、熱処理などの方法で液晶配向を形成し、光照射および/または加熱処理で硬化を行い固定化する。最初の熱処理では、使用した液晶材料の液晶相発現温度範囲に加熱することで、該液晶材料が本来有する自己配向能により液晶を配向させる。熱処理の条件としては、用いる液晶材料の液晶相挙動温度(転移温度)により最適条件や限界値が異なるため一概には言えないが、通常10〜250℃、好ましくは30℃〜160℃の範囲であり、該液晶材料のガラス転移点(Tg)以上の温度、さらに好ましくはTgより10℃以上高い温度で熱処理するのが好ましい。あまり低温では、液晶配向が充分に進行しないおそれがあり、また高温では液晶材料中のカチオン重合性反応基や配向基板に悪影響を与えるおそれがある。また、熱処理時間については、通常3秒〜30分、好ましくは10秒〜10分の範囲である。3秒より短い熱処理時間では、液晶配向が充分に完成しないおそれがあり、また30分を超える熱処理時間では、生産性が悪くなるため、どちらの場合も好ましくない。 Subsequently, the liquid crystal material layer formed on the alignment substrate is liquid crystal aligned by a method such as heat treatment, and is cured and fixed by light irradiation and / or heat treatment. In the first heat treatment, the liquid crystal is aligned by the self-alignment ability inherent in the liquid crystal material by heating to the liquid crystal phase expression temperature range of the used liquid crystal material. As conditions for the heat treatment, the optimum conditions and limit values differ depending on the liquid crystal phase behavior temperature (transition temperature) of the liquid crystal material to be used, but it cannot be generally stated, but usually in the range of 10 to 250 ° C., preferably 30 to 160 ° C. In addition, it is preferable to perform heat treatment at a temperature equal to or higher than the glass transition point (Tg) of the liquid crystal material, more preferably at a temperature higher by 10 ° C. than Tg. If the temperature is too low, the liquid crystal alignment may not proceed sufficiently, and if the temperature is high, the cationic polymerizable reactive group in the liquid crystal material and the alignment substrate may be adversely affected. Moreover, about heat processing time, it is 3 seconds-30 minutes normally, Preferably it is the range of 10 seconds-10 minutes. If the heat treatment time is shorter than 3 seconds, the liquid crystal alignment may not be completed sufficiently, and if the heat treatment time exceeds 30 minutes, the productivity is deteriorated.
該液晶材料層を熱処理などの方法で液晶配向を形成したのち、液晶配向状態を保ったまま液晶材料を組成物中のオキセタニル基の重合反応により硬化させる。硬化工程は、完成した液晶配向を硬化(架橋)反応により液晶配向状態を固定化し、より強固な膜に変性することを目的にしている。
本発明の液晶材料は重合性のオキセタニル基を持つため、その反応基の重合(架橋)には、カチオン重合開始剤(カチオン発生剤)を用いるのが好ましいことは前述のとおりである。また、重合開始剤としては、熱カチオン発生剤より光カチオン発生剤の使用が好ましい。
After the liquid crystal material layer is formed into a liquid crystal alignment by a method such as heat treatment, the liquid crystal material is cured by a polymerization reaction of oxetanyl groups in the composition while maintaining the liquid crystal alignment state. The curing step is aimed at fixing the liquid crystal alignment state of the completed liquid crystal alignment by a curing (crosslinking) reaction and modifying it into a stronger film.
Since the liquid crystal material of the present invention has a polymerizable oxetanyl group, as described above, it is preferable to use a cationic polymerization initiator (cation generator) for the polymerization (crosslinking) of the reactive group. As the polymerization initiator, it is preferable to use a photo cation generator rather than a thermal cation generator.
光カチオン発生剤を用いた場合、光カチオン発生剤の添加後、液晶配向のための熱処理までの工程を暗条件(光カチオン発生剤が解離しない程度の光遮断条件)で行えば、液晶材料は配向段階までは硬化することなく、充分な流動性をもって液晶配向することができる。この後、適当な波長の光を発する光源からの光を照射することによりカチオンを発生させ、液晶材料層を硬化させる。 When a photo cation generator is used, the liquid crystal material can be obtained by adding the photo cation generator to the heat treatment for aligning the liquid crystal under dark conditions (light blocking conditions that do not cause the photo cation generator to dissociate). The liquid crystal can be aligned with sufficient fluidity without curing until the alignment stage. Thereafter, the liquid crystal material layer is cured by generating cations by irradiating light from a light source that emits light of an appropriate wavelength.
光照射の方法としては、用いる光カチオン発生剤の吸収波長領域にスペクトルを有するようなメタルハライドランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、アークランプ、レーザーなどの光源からの光を照射し、光カチオン発生剤を開裂させる。1平方センチメートルあたりの照射量としては、積算照射量として通常1〜2000mJ、好ましくは10〜1000mJの範囲である。ただし、光カチオン発生剤の吸収領域と光源のスペクトルが著しく異なる場合や、液晶材料自身に光源波長の吸収能がある場合などはこの限りではない。これらの場合には、適当な光増感剤や、吸収波長の異なる2種以上の光カチオン発生剤を混合して用いるなどの方法を採ることもできる。
光照射時の温度は、該液晶材料が液晶配向をとる温度範囲である必要がある。また、硬化の効果を充分にあげるためには、該液晶材料のTg以上の温度で光照射を行うのが好ましい。
As a light irradiation method, a photocation is generated by irradiating light from a light source such as a metal halide lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp, an arc lamp, or a laser having a spectrum in the absorption wavelength region of the photocation generator used. Cleave the generator. The dose per square centimeter is usually in the range of 1 to 2000 mJ, preferably 10 to 1000 mJ as the cumulative dose. However, this is not the case when the absorption region of the photocation generator and the spectrum of the light source are remarkably different, or when the liquid crystal material itself has the ability to absorb the light source wavelength. In these cases, it is possible to adopt a method such as using a suitable photosensitizer or a mixture of two or more photocation generators having different absorption wavelengths.
The temperature at the time of light irradiation needs to be within a temperature range in which the liquid crystal material takes liquid crystal alignment. In order to sufficiently enhance the curing effect, it is preferable to perform light irradiation at a temperature equal to or higher than Tg of the liquid crystal material.
以上のような工程により製造した液晶材料層は、充分強固な膜となっている。具体的には、硬化反応によりメソゲンが3次元的に結合され、硬化前と比べて耐熱性(液晶配向保持の上限温度)が向上するのみでなく、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐クラック性などの機械的強度に関しても大幅に向上する。 The liquid crystal material layer produced by the above process is a sufficiently strong film. Specifically, the mesogens are three-dimensionally bonded by the curing reaction, and not only the heat resistance (the upper limit temperature for maintaining the liquid crystal alignment) is improved as compared to before curing, but also scratch resistance, abrasion resistance, crack resistance. The mechanical strength such as property is also greatly improved.
なお、配向基板として、光学的に等方でない、あるいは得られる液晶フィルムが最終的に目的とする使用波長領域において不透明である、もしくは配向基板の膜厚が厚すぎて実際の使用に支障を生じるなどの問題がある場合、配向基板上で形成された形態から、位相差機能を有する延伸フィルムに転写した形態も使用しうる。転写方法としては公知の方法を採用することができる。例えば、特開平4−57017号公報や特開平5−333313号公報に記載されているように液晶フィルム層を粘着剤もしくは接着剤を介して、配向基板とは異なる基板を積層した後に、必要により粘着剤もしくは接着剤を使って表面の硬化処理を施し、該積層体から配向基板を剥離することで液晶フィルムのみを転写する方法等を挙げることができる。
転写に使用する粘着剤もしくは接着剤は、光学グレードのものであれば特に制限はなく、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系など一般に用いられているものを用いることができる。
As the alignment substrate, it is not optically isotropic, or the liquid crystal film to be obtained is finally opaque in the intended use wavelength region, or the alignment substrate is too thick, resulting in problems in actual use. When there is a problem such as, a form transferred from a form formed on an alignment substrate to a stretched film having a retardation function may be used. As a transfer method, a known method can be adopted. For example, as described in JP-A-4-57017 and JP-A-5-333313, a liquid crystal film layer is laminated on a substrate different from the alignment substrate via an adhesive or an adhesive, and then if necessary. Examples thereof include a method of transferring only a liquid crystal film by performing a surface curing treatment using an adhesive or an adhesive and peeling the alignment substrate from the laminate.
The pressure-sensitive adhesive or adhesive used for transfer is not particularly limited as long as it is of optical grade, and generally used ones such as acrylic, epoxy, and urethane can be used.
以上のようにして得られるホメオトロピック配向液晶層は、当該液晶層の光学位相差を垂直入射から傾けた角度で測定することによって定量化することができる。ホメオトロピック配向液晶層の場合、この位相差値は垂直入射について対称的である。光学位相差の測定には数種の方法を利用することができ、例えば自動複屈折測定装置(王子計測機器(株)製)および偏光顕微鏡を利用することができる。このホメオトロピック配向液晶層はクロスニコル偏光子間で黒色に見える。このようにしてホメオトロピック配向性を評価した。 The homeotropic alignment liquid crystal layer obtained as described above can be quantified by measuring the optical phase difference of the liquid crystal layer at an angle inclined from the normal incidence. In the case of homeotropic alignment liquid crystal layers, this retardation value is symmetric with respect to normal incidence. Several methods can be used for measuring the optical phase difference. For example, an automatic birefringence measuring apparatus (manufactured by Oji Scientific Instruments) and a polarizing microscope can be used. This homeotropic alignment liquid crystal layer appears black between the crossed Nicol polarizers. Thus, homeotropic orientation was evaluated.
こうして得られたホメオトロピック配向液晶フィルムは、面内の主屈折率をNx1、Ny1とし、厚さ方向の屈折率をNz1とし、かつNx1≧Ny1としたとき、厚さd1(μm)=1〜10程度である場合に、例えば、実施例に記載の材料によれば、(Nx1−Ny1)=0〜0.0005程度、(Nx1−Nz1)=−0.1800〜−0.2000程度を有する。また一般的に、Nx1=1.53〜1.55程度、Ny1=1.53〜1.55程度、Nz1=1.72〜1.74程度、のものである。 The homeotropic alignment liquid crystal film thus obtained has a thickness d1 (μm) = 1 to 1 when the in-plane main refractive index is Nx1, Ny1, the refractive index in the thickness direction is Nz1, and Nx1 ≧ Ny1. When it is about 10, for example, according to the materials described in the examples, (Nx1-Ny1) = 0 to about 0.0005 and (Nx1-Nz1) = − 0.1800 to −0.2000. . In general, Nx1 = 1.53 to 1.55, Ny1 = 1.53 to 1.55, and Nz1 = 1.72 to 1.74.
本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは、液晶フィルムの厚さをd1、液晶フィルム面内の主屈折率をNx1およびNy1、厚さ方向の主屈折率をNz1、かつ、Nz1>Nx1≧Ny1とした場合に、面内のリターデーション値(Re1=(Nx1−Ny1)×d1[nm])および厚さ方向のリターデーション値(Rth1=(Nx1−Nz1)×d1[nm])が、以下の[1]および[2]を満たすことを特徴とする。
[1]0nm≦Re1≦20nm
[2]−500nm≦Rth1≦−30nm
In the homeotropic alignment liquid crystal film of the present invention, the thickness of the liquid crystal film is d1, the main refractive index in the liquid crystal film surface is Nx1 and Ny1, the main refractive index in the thickness direction is Nz1, and Nz1> Nx1 ≧ Ny1. In this case, the in-plane retardation value (Re1 = (Nx1-Ny1) × d1 [nm]) and the retardation value in the thickness direction (Rth1 = (Nx1-Nz1) × d1 [nm]) are as follows: 1] and [2] are satisfied.
[1] 0 nm ≦ Re1 ≦ 20 nm
[2] −500 nm ≦ Rth1 ≦ −30 nm
ホメオトロピック配向液晶フィルムの光学パラメータであるRe1値、Rth1値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、550nmの単色光に対して、ホメオトロピック配向液晶フィルム面内のリターデーション値(Re1)は、通常0nm〜20nm、好ましくは0nm〜10nm、さらに好ましくは0nm〜5nmの範囲であり、かつ、厚さ方向のリターデーション値(Rth1)は、通常−500〜−30nm、好ましくは−400〜−50nm、さらに好ましくは−400〜−100nmに制御されたものである。 The Re1 and Rth1 values, which are the optical parameters of the homeotropic alignment liquid crystal film, cannot be generally described because they depend on the type of the liquid crystal display device and various optical parameters, but the homeotropic alignment for monochromatic light of 550 nm The retardation value (Re1) in the plane of the liquid crystal film is usually in the range of 0 nm to 20 nm, preferably 0 nm to 10 nm, more preferably 0 nm to 5 nm, and the retardation value (Rth1) in the thickness direction is usually It is controlled to −500 to −30 nm, preferably −400 to −50 nm, and more preferably −400 to −100 nm.
前記Re1値及びRth1値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Re値が20nmより大きい場合、大きい正面位相差値の影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、Rth値が−30nmより大きいあるいは−500nmより小さい場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。 By setting the Re1 value and the Rth1 value in the above ranges, the viewing angle improving film of the liquid crystal display device can widen the viewing angle while correcting the color tone of the liquid crystal display. When the Re value is larger than 20 nm, the front characteristics of the liquid crystal display element may be deteriorated due to the large front retardation value. Further, when the Rth value is larger than −30 nm or smaller than −500 nm, a sufficient viewing angle improvement effect cannot be obtained, or unnecessary coloring may occur when viewed from an oblique direction.
次に、本発明の垂直配向型液晶表示装置用補償板を用いた垂直配向型液晶表示装置について説明する。
本発明の垂直配向型液晶表示装置は、電極を備えた1対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前記垂直配向型液晶セルの上下に配置された2枚の直線偏光板、および前記垂直配向型液晶セルの両面と前記直線偏光板の間に、面内で1/4波長の位相差を示す第1の光学異方素子が配置された垂直配向型液晶表示装置において、直線偏光板と第1の光学異方素子の間に、前述の本発明の視野角補償板を少なくとも1枚含むことを特徴とするものである。
また、前記第1の光学異方素子と前記視野角補償板との間には、更に面内で1/2波長の位相差を示す第2の光学異方素子を配置することが好ましく、また前記第1の光学異方素子と前記垂直配向型液晶セルの片面又は両面との間に、少なくとも1枚の厚さ方向に負の1軸光学異方性を有する第3の光学異方素子を配置することが好ましい。第3の光学異方素子を組み合わせることで更に広視野角化が可能となる。
Next, a vertical alignment type liquid crystal display device using the compensation plate for the vertical alignment type liquid crystal display device of the present invention will be described.
The vertical alignment type liquid crystal display device according to the present invention includes a vertical alignment type liquid crystal cell including a liquid crystal molecule which is vertically aligned with respect to a substrate surface when no voltage is applied between a pair of substrates provided with electrodes, and the vertical alignment type liquid crystal. Two linearly polarizing plates disposed above and below the cell, and a first optical anisotropic element exhibiting a ¼ wavelength phase difference in-plane between both surfaces of the vertical alignment type liquid crystal cell and the linearly polarizing plate In the arranged vertical alignment type liquid crystal display device, at least one viewing angle compensation plate of the present invention is included between the linearly polarizing plate and the first optical anisotropic element.
Further, it is preferable that a second optical anisotropic element exhibiting a half-wave phase difference in the plane is further disposed between the first optical anisotropic element and the viewing angle compensation plate. At least one third optical anisotropic element having negative uniaxial optical anisotropy in the thickness direction is provided between the first optical anisotropic element and one surface or both surfaces of the vertical alignment type liquid crystal cell. It is preferable to arrange. By combining the third optical anisotropic element, a wider viewing angle can be achieved.
液晶表示装置としては、特に制限はないが、透過型、反射型、半透過型の各種液晶表示装置を挙げることができる。液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、STN−LCD等に用いられるパッシブマトリクス方式、TFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であっても良い。 Although there is no restriction | limiting in particular as a liquid crystal display device, Various liquid crystal display devices of a transmissive type, a reflective type, and a semi-transmissive type can be mentioned. The driving method of the liquid crystal cell is not particularly limited, and is a passive matrix method used in STN-LCDs, an active matrix method using active electrodes such as TFT (Thin Film Transistor) electrodes, TFD (Thin Film Diode) electrodes, and a plasma addressing method. Any driving method may be used.
液晶セルを構成する透明基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有している透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの電極は、ITO等の公知のものが使用できる。電極は通常、液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けることができる。 The transparent substrate constituting the liquid crystal cell is not particularly limited as long as the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer is aligned in a specific alignment direction. Specifically, a transparent substrate having the property of aligning the liquid crystal itself, a substrate itself lacking alignment ability, but a transparent substrate provided with an alignment film having the property of aligning liquid crystal, etc. Can also be used. Moreover, well-known things, such as ITO, can be used for the electrode of a liquid crystal cell. The electrode can usually be provided on the surface of the transparent substrate with which the liquid crystal layer is in contact. When a substrate having an alignment film is used, it can be provided between the substrate and the alignment film.
液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、負の誘電率異方性を有する材料であれば特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶物質、高分子液晶物質およびこれらの混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性物質等を添加することもできる。負の誘電率異方性を示す液晶材料を用いた垂直配向液晶層にカイラル剤を添加し電圧印加時に液晶分子を旋回させれば、電圧印加時の液晶分子の旋回を安定したものとすることができる。更に上下基板のラビング方向を同一方向以外に施す場合、配向処理の軌跡が同一方向でなくなるため筋目が目立ちにくくなる。また、液晶層が90度ツイストしていれば、電圧印加時のディスクリネーション防止のため基板に対し数度傾斜して配向させた場合に液晶分子の傾斜方向にリターデーションが発生するが、基板付近の液晶分子の傾斜した方向が上下の基板付近で互いに90度の角度をなしているため、発生するリターデーションを打ち消すことができ、漏れ光が少ない黒表示が得られる。 The material exhibiting liquid crystallinity for forming the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it has a negative dielectric anisotropy, and various ordinary low-molecular liquid crystal substances and polymer liquid crystals capable of constituting various liquid crystal cells. Materials and mixtures thereof. In addition, a dye, a chiral agent, a non-liquid crystal substance, or the like can be added to these as long as liquid crystallinity is not impaired. If a chiral agent is added to a vertically aligned liquid crystal layer using a liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy and the liquid crystal molecules are rotated when voltage is applied, the rotation of the liquid crystal molecules when voltage is applied should be stabilized. Can do. Furthermore, when the rubbing directions of the upper and lower substrates are other than the same direction, the trace of the alignment process is not the same direction, so that the streak is less noticeable. In addition, if the liquid crystal layer is twisted by 90 degrees, retardation occurs in the tilt direction of the liquid crystal molecules when tilted by several degrees with respect to the substrate to prevent disclination when a voltage is applied. Since the directions in which the liquid crystal molecules in the vicinity are inclined at an angle of 90 degrees in the vicinity of the upper and lower substrates, the generated retardation can be canceled and a black display with less leakage light can be obtained.
垂直配向型液晶セルの上下に配置される2枚の直線偏光板としては、通常、偏光子の片側または両側に保護フィルムを有するものが使用される。偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用でき、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムを延伸して二色性材料(沃素、染料)を吸着・配向したものが好適に用いられる。偏光子の厚さも特に制限されないが、5〜80μm程度が一般的である。 As the two linearly polarizing plates disposed above and below the vertical alignment type liquid crystal cell, those having a protective film on one side or both sides of the polarizer are usually used. The polarizer is not particularly limited, and various types can be used. For example, for a hydrophilic polymer film such as a polyvinyl alcohol film, a partially formalized polyvinyl alcohol film, an ethylene / vinyl acetate copolymer partially saponified film. And polyene-based oriented films such as those obtained by adsorbing dichroic substances such as iodine and dichroic dyes and uniaxially stretched, polyvinyl alcohol dehydrated products and polyvinyl chloride dehydrochlorinated products. Among these, those obtained by stretching a polyvinyl alcohol film and adsorbing and orienting a dichroic material (iodine, dye) are preferably used. The thickness of the polarizer is not particularly limited, but is generally about 5 to 80 μm.
ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の3〜7倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。 A polarizer obtained by dyeing a polyvinyl alcohol film with iodine and uniaxially stretching it can be produced, for example, by dyeing polyvinyl alcohol in an aqueous solution of iodine and stretching it 3 to 7 times the original length. If necessary, it can be immersed in an aqueous solution of boric acid or potassium iodide. Further, if necessary, the polyvinyl alcohol film may be immersed in water and washed before dyeing. In addition to washing the polyvinyl alcohol film surface with dirt and anti-blocking agents by washing the polyvinyl alcohol film with water, it also has the effect of preventing unevenness such as uneven coloring by swelling the polyvinyl alcohol film. is there. Stretching may be performed after dyeing with iodine, may be performed while dyeing, or may be dyed with iodine after stretching. The film can be stretched in an aqueous solution of boric acid or potassium iodide or in a water bath.
前記偏光子の片側または両側に設けられている保護フィルムには、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。前記保護フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどが挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、あるいは前記ポリマーのブレンド物などが保護フィルムを形成するポリマーの例として挙げられる。その他、アクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型樹脂などをフィルム化したものなどが挙げられる。保護フィルムの厚さは、一般には500μm以下であり、1〜300μmが好ましい。特に5〜200μmとするのが好ましい。 The protective film provided on one side or both sides of the polarizer preferably has excellent transparency, mechanical strength, thermal stability, moisture shielding properties, isotropic properties, and the like. Examples of the material for the protective film include polyester polymers such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, cellulose polymers such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, acrylic polymers such as polymethyl methacrylate, polystyrene, acrylonitrile and styrene copolymer. Examples thereof include styrene polymers such as coalesced (AS resin), polycarbonate polymers, and the like. Polyolefin polymers such as polyethylene, polypropylene, ethylene / propylene copolymers, polyolefins having cyclo or norbornene structures, vinyl chloride polymers, amide polymers such as nylon and aromatic polyamide, imide polymers, sulfone polymers , Polyether sulfone polymer, polyether ether ketone polymer, polyphenylene sulfide polymer, vinyl alcohol polymer, vinylidene chloride polymer, vinyl butyral polymer, arylate polymer, polyoxymethylene polymer, epoxy polymer, or the above Examples of the polymer that forms the protective film include polymer blends. Other examples include films made of thermosetting or ultraviolet curable resins such as acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, and silicone. Generally the thickness of a protective film is 500 micrometers or less, and 1-300 micrometers is preferable. In particular, the thickness is preferably 5 to 200 μm.
保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、水系粘着剤等を介して密着している。水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。 As the protective film, a cellulose polymer such as triacetyl cellulose is preferable from the viewpoints of polarization characteristics and durability. A triacetyl cellulose film is particularly preferable. In addition, when providing a protective film in the both sides of a polarizer, the protective film which consists of the same polymer material may be used by the front and back, and the protective film which consists of a different polymer material etc. may be used. The polarizer and the protective film are usually in close contact with each other through an aqueous adhesive or the like. Examples of aqueous adhesives include polyvinyl alcohol adhesives, gelatin adhesives, vinyl latexes, aqueous polyurethanes, aqueous polyesters, and the like.
前記保護フィルムとしては、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものを用いることができる。
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
As the protective film, a hard coat layer, an antireflection treatment, an anti-sticking treatment, or a treatment subjected to diffusion or anti-glare treatment can be used.
Hard coat treatment is performed for the purpose of preventing scratches on the surface of the polarizing plate. For example, a cured film having excellent hardness and slipping properties with an appropriate ultraviolet curable resin such as acrylic or silicone is applied to the protective film. It can be formed by a method of adding to the surface. The antireflection treatment is performed for the purpose of preventing reflection of external light on the surface of the polarizing plate, and can be achieved by forming an antireflection film or the like according to the conventional art. Further, the anti-sticking treatment is performed for the purpose of preventing adhesion with an adjacent layer.
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が0.5〜50μmのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂100重量部に対して一般的に2〜50重量部程度であり、5〜25重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層(視角拡大機能など)を兼ねるものであってもよい。
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
Anti-glare treatment is applied for the purpose of preventing external light from being reflected on the surface of the polarizing plate and obstructing the visibility of the light transmitted through the polarizing plate. For example, roughening by sandblasting or embossing. It can be formed by imparting a fine concavo-convex structure to the surface of the protective film by an appropriate method such as a method or a compounding method of transparent fine particles. The fine particles to be included in the formation of the surface fine concavo-convex structure are, for example, conductive materials made of silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, antimony oxide or the like having an average particle size of 0.5 to 50 μm. In some cases, transparent fine particles such as inorganic fine particles, organic fine particles composed of a crosslinked or uncrosslinked polymer, and the like are used. When forming a surface fine uneven structure, the amount of fine particles used is generally about 2 to 50 parts by weight, preferably 5 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the transparent resin forming the surface fine uneven structure. The antiglare layer may also serve as a diffusion layer (viewing angle expanding function or the like) for diffusing the light transmitted through the polarizing plate to expand the viewing angle.
The antireflection layer, antisticking layer, diffusion layer, antiglare layer, and the like can be provided on the protective film itself, or can be provided separately from the transparent protective layer as an optical layer.
直線偏光板に1/4波長板を組み合わせることにより円偏光板が形成される。円偏光板は、1/4波長板により直線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を直線偏光に変える機能を有する。
垂直配向型液晶セルの両側に直線偏光板を有し、直線偏光板と垂直配向型液晶セルとの間に面内で1/4波長の位相差を有する第1の光学異方素子を有することにより、電圧無印加時には液晶層の観測方向の位相差が0のため上下の偏光板を直交にすることにより暗表示が可能となり、電圧印加時には観測方向の位相差が生じ明表示が可能となる。この場合、1/4波長の位相差を有する第1の光学異方素子の遅相軸と直線偏光板の吸収軸とのなす角度が45度であることにより最も簡単な構成で液晶層に円偏光を入手させることができる。
また、透過機能と反射機能を兼ね備えた半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置の場合は、反射時に良好な表示特性を得るため、全波長において1/4波長の位相差を有する第1の光学異方素子を用いるか、直線偏光板と1/4波長板との間に、面内で1/2波長の位相差を有する第2の光学異方素子を用いることが好ましい。
A circularly polarizing plate is formed by combining a ¼ wavelength plate with a linear polarizing plate. The circularly polarizing plate has a function of changing linearly polarized light into circularly polarized light or changing circularly polarized light into linearly polarized light with a quarter-wave plate.
A linearly polarizing plate is provided on both sides of the vertical alignment type liquid crystal cell, and the first optical anisotropic element having a 1/4 wavelength phase difference in the plane is provided between the linearly polarizing plate and the vertical alignment type liquid crystal cell. Therefore, when no voltage is applied, the phase difference in the observation direction of the liquid crystal layer is zero, so that dark display is possible by making the upper and lower polarizing plates orthogonal to each other, and when the voltage is applied, a phase difference in the observation direction occurs and bright display is possible. . In this case, since the angle formed by the slow axis of the first optical anisotropic element having a phase difference of ¼ wavelength and the absorption axis of the linear polarizing plate is 45 degrees, the liquid crystal layer has a simplest configuration. Polarized light can be obtained.
Further, in the case of a transflective vertical alignment type liquid crystal display device having both a transmission function and a reflection function, in order to obtain a good display characteristic at the time of reflection, a first wavelength having a quarter wavelength phase difference is obtained. It is preferable to use an optical anisotropic element or a second optical anisotropic element having a phase difference of ½ wavelength in the plane between the linearly polarizing plate and the ¼ wavelength plate.
次に、面内で1/4波長の位相差を有する第1の光学異方素子あるいは1/2波長の位相差を有する第2の光学異方素子について説明する。
前記光学異方素子としては、例えば、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き適宜なポリマーからなるフィルムを一軸あるいは二軸延伸処理する手法や特開平5−157911号公報に示されるような熱収縮フィルムにより長尺フィルムの幅方向を熱収縮させて厚み方向に位相差を大きくする手法により製造した複屈折フィルム、液晶ポリマーなどの液晶材料からなる配向フィルム、液晶材料の配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられる。
Next, the first optical anisotropic element having a phase difference of ¼ wavelength in the plane or the second optical anisotropic element having a phase difference of ½ wavelength will be described.
As the optical anisotropic element, for example, a film made of an appropriate polymer such as polycarbonate, norbornene resin, polyvinyl alcohol, polystyrene, polymethyl methacrylate, polypropylene, other polyolefins, polyarylate, and polyamide is uniaxially or biaxially stretched. A birefringent film, a liquid crystal polymer, etc. manufactured by a method of increasing the phase difference in the thickness direction by thermally shrinking the width direction of the long film by a heat shrinking film as disclosed in JP-A-5-157911 Examples thereof include an alignment film made of a liquid crystal material and a film in which an alignment layer of a liquid crystal material is supported.
面内方向にx方向、y方向を取り、厚さ方向をz方向とする場合、正の1軸性光学異方素子は、屈折率としてnx>ny=nzの関係を有する。また、正の2軸性光学異方素子は、屈折率としてnx>nz>nyの関係を有する。負の1軸性光学異方素子は、屈折率としてnx=ny>nzの関係を有する。負の2軸性光学異方素子は、屈折率としてnx>ny>nzの関係を有する。
2軸性をNZ係数=(nx−nz)/(nx−ny)で定義した場合、NZ>1が負の2軸、NZ=1が正の1軸、NZ<1が正の2軸と分類できる。
When the x direction and the y direction are taken in the in-plane direction and the thickness direction is the z direction, the positive uniaxial optical anisotropic element has a relationship of nx> ny = nz as a refractive index. The positive biaxial optical anisotropic element has a relationship of nx>nz> ny as a refractive index. The negative uniaxial optical anisotropic element has a relationship of nx = ny> nz as a refractive index. The negative biaxial optical anisotropic element has a relationship of nx>ny> nz as a refractive index.
When biaxiality is defined by NZ coefficient = (nx−nz) / (nx−ny), NZ> 1 is a negative two axis, NZ = 1 is a positive one axis, and NZ <1 is a positive two axis. Can be classified.
面内で1/4波長の位相差を示す第1の光学異方素子は、第1の光学異方素子の厚さをd2、第1の光学異方素子面内の主屈折率をNx2およびNy2、厚さ方向の主屈折率をNz2、かつ、Nx2>Ny2とした場合に、面内のリターデーション値(Re2=(Nx2−Ny2)×d2[nm])が80〜170nmを有し、第1の光学異方素子のNZ係数をNZ2とした場合、−1<NZ2<4の関係を有する。
第1の光学異方素子の光学パラメータであるRe2値、NZ2値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、550nmの単色光に対して、第1の光学異方素子面内のリターデーション値(Re2)は、通常80nm〜170nm、好ましくは100nm〜150nm、さらに好ましくは120nm〜140nmの範囲であり、かつ、NZ2値は、−1<NZ2<4、好ましくは0.5<NZ2<3、さらに好ましくは1≦NZ2<3に制御されたものである。
The first optical anisotropic element showing a phase difference of ¼ wavelength in the plane has a thickness of the first optical anisotropic element d2, a main refractive index in the first optical anisotropic element plane of Nx2, and Ny2, when the main refractive index in the thickness direction is Nz2 and Nx2> Ny2, the in-plane retardation value (Re2 = (Nx2-Ny2) × d2 [nm]) has 80 to 170 nm, When the NZ coefficient of the first optical anisotropic element is NZ2, there is a relationship of -1 <NZ2 <4.
The Re2 and NZ2 values, which are the optical parameters of the first optical anisotropic element, depend on the type of the liquid crystal display device and various optical parameters. The retardation value (Re2) in the optical anisotropic element surface of 1 is usually in the range of 80 nm to 170 nm, preferably 100 nm to 150 nm, more preferably 120 nm to 140 nm, and the NZ2 value is -1 <NZ2 < 4, preferably 0.5 <NZ2 <3, more preferably 1 ≦ NZ2 <3.
面内で1/2波長の位相差を示す第2の光学異方素子は、第2の光学異方素子の厚さをd3、第2の光学異方素子面内の主屈折率をNx3およびNy3、厚さ方向の主屈折率をNz3、かつ、Nx3>Ny3とした場合に、面内のリターデーション値(Re3=(Nx3−Ny3)×d3[nm])が200〜350nmを有し、第2の光学異方素子のNZ係数をNZ3とした場合、−1<NZ3<4の関係を有する。
第2の光学異方素子の光学パラメータであるRe3値、NZ3値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、550nmの単色光に対して、第2の光学異方素子面内のリターデーション値(Re3)は、通常200nm〜350nm、好ましくは250nm〜300nm、さらに好ましくは260nm〜280nmの範囲であり、かつ、NZ3値は、−2<NZ3<3、好ましくは−1<NZ3<2、さらに好ましくは0≦NZ3<1.5に制御されたものである。
The second optical anisotropic element showing a phase difference of ½ wavelength in the plane has a thickness of the second optical anisotropic element d3, a main refractive index in the second optical anisotropic element plane of Nx3, and Ny3, when the main refractive index in the thickness direction is Nz3 and Nx3> Ny3, the in-plane retardation value (Re3 = (Nx3-Ny3) × d3 [nm]) has 200 to 350 nm, When the NZ coefficient of the second optical anisotropic element is NZ3, the relationship is -1 <NZ3 <4.
The Re3 and NZ3 values, which are the optical parameters of the second optical anisotropic element, depend on the type of the liquid crystal display device and various optical parameters. The retardation value (Re3) in the optically anisotropic element surface of 2 is usually in the range of 200 nm to 350 nm, preferably 250 nm to 300 nm, more preferably 260 nm to 280 nm, and the NZ3 value is -2 <NZ3 < 3, preferably -1 <NZ3 <2, more preferably 0 ≦ NZ3 <1.5.
前記Re2,Re3値及びNZ2,NZ3値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Re2、Re3値が上記範囲を外れた場合、正面位相差値のずれの影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、NZ2,NZ3値が上記範囲を外れた場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。 By setting the Re2, Re3 and NZ2, NZ3 values in the above ranges, the viewing angle improving film of the liquid crystal display device can widen the viewing angle while correcting the color tone of the liquid crystal display. When the Re2 and Re3 values are out of the above ranges, the front characteristics of the liquid crystal display element may be deteriorated due to the influence of the deviation of the front phase difference value. Further, when the NZ2 and NZ3 values are out of the above range, a sufficient viewing angle improvement effect may not be obtained, or unnecessary coloring may occur when viewed obliquely.
次に、厚さ方向に負の1軸光学異方性を有する第3の光学異方素子について説明する。
前記第3の光学異方素子としては、特に限定されないが、非液晶材料としては、耐熱性、耐薬品性、透明性に優れ、剛性にも富むことから、例えば、セルローストリアシレート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、AERTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等のポリマーが好ましい。これらのポリマーは、いずれか一種類を単独で使用してもよいし、ポリアリールエーテルケトンとポリアミドとの混合物のように、異なる官能基を持つ2種以上の混合物として使用してもよい。このようなポリマーの中でも、高透明性、高配向性であることから、ポリイミドが特に好ましい。また液晶材料としては、コレステリック液晶ポリマーなどの液晶材料からなるコレステリック配向フィルム、液晶材料のコレステリック配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられる。
Next, a third optical anisotropic element having negative uniaxial optical anisotropy in the thickness direction will be described.
The third optically anisotropic element is not particularly limited, but the non-liquid crystal material is excellent in heat resistance, chemical resistance, transparency, and rigidity. For example, cellulose triacylate, ZEONEX, Polymers such as polyolefins such as ZEONOR (both manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and AERTON (manufactured by JSR Co., Ltd.), polyamide, polyimide, polyester, polyetherketone, polyaryletherketone, polyamideimide, polyesterimide and the like are preferable. . Any one kind of these polymers may be used alone, or a mixture of two or more kinds having different functional groups, such as a mixture of polyaryletherketone and polyamide. Among such polymers, polyimide is particularly preferable because of its high transparency and high orientation. Examples of the liquid crystal material include a cholesteric alignment film made of a liquid crystal material such as a cholesteric liquid crystal polymer, and a film in which a cholesteric alignment layer of the liquid crystal material is supported by a film.
第3の光学異方素子は、第3の光学異方素子の厚さをd4、第3の光学異方素子面内の主屈折率をNx4およびNy4、厚さ方向の主屈折率をNz4、かつ、Nx4≧Ny4とした場合に、面内のリターデーション値(Re4=(Nx4−Ny4)×d4[nm])が0〜20nm、厚さ方向のリターデーション値(Rth4=(Nx4−Nz4)×d1[nm])が50〜500nmであることを特徴とする。 The third optical anisotropic element has a thickness d4 of the third optical anisotropic element, Nx4 and Ny4 as main refractive indices in the third optical anisotropic element surface, and Nz4 as a main refractive index in the thickness direction. When Nx4 ≧ Ny4, the in-plane retardation value (Re4 = (Nx4-Ny4) × d4 [nm]) is 0 to 20 nm, and the retardation value in the thickness direction (Rth4 = (Nx4-Nz4)). Xd1 [nm]) is 50 to 500 nm.
第3の光学異方素子の光学パラメータであるRe4値、Rth4値は、液晶表示装置の方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概には言えないが、550nmの単色光に対して、第3の光学異方素子面内のリターデーション値(Re4)は、通常0nm〜20nm、好ましくは0nm〜10nm、さらに好ましくは0nm〜5nmの範囲であり、かつ、厚さ方向のリターデーション値(Rth4)は、通常50〜500nm、好ましくは80〜400nm、さらに好ましくは100〜300nmに制御されたものである。
前記Re4値及びRth4値を上記範囲にすることにより、液晶表示装置の視野角改良フィルムとしては、液晶表示の色調補正を行いながら視野角を広げることが可能となる。Re4値が20nmより大きい場合、大きい正面位相差値の影響で、液晶表示素子の正面特性を悪化させる恐れがある。また、Rth4値が50nmより小さいあるいは500nmより大きい場合には、十分な視野角改良効果が得られないかあるいは、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れがある。
The Re4 and Rth4 values, which are the optical parameters of the third optical anisotropic element, depend on the type of the liquid crystal display device and various optical parameters. The retardation value (Re4) in the optical anisotropic element surface 3 is usually in the range of 0 nm to 20 nm, preferably 0 nm to 10 nm, more preferably 0 nm to 5 nm, and the retardation value in the thickness direction (Rth4). ) Is usually controlled to 50 to 500 nm, preferably 80 to 400 nm, more preferably 100 to 300 nm.
By setting the Re4 value and the Rth4 value in the above ranges, the viewing angle improving film of the liquid crystal display device can widen the viewing angle while correcting the color tone of the liquid crystal display. When the Re4 value is larger than 20 nm, the front characteristics of the liquid crystal display element may be deteriorated due to the large front phase difference value. When the Rth4 value is smaller than 50 nm or larger than 500 nm, a sufficient viewing angle improvement effect cannot be obtained, or unnecessary coloring may occur when viewed from an oblique direction.
前記第1、第2、第3の光学異方素子及びホメオトロピック配向液晶フィルムは、それぞれ粘着剤層を介して互いに貼り合わせることにより作製することができる。また、基板上に作製されたホメオトロピック配向液晶フィルムを、粘着剤層を介して前記第1あるいは第2の光学異方素子に転写した後、これに前記転写に用いていない第3の光学異方素子をさらに粘着剤層を介して貼り合わせることにより作製することができる。 The first, second and third optically anisotropic elements and homeotropic alignment liquid crystal film can be produced by sticking each other through an adhesive layer. Further, after transferring the homeotropic alignment liquid crystal film produced on the substrate to the first or second optical anisotropic element through the adhesive layer, the third optical anisotropic liquid not used for the transfer is transferred to the first or second optical anisotropic element. It can be produced by further bonding the element through an adhesive layer.
粘着剤層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。 The pressure-sensitive adhesive forming the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited. For example, an acrylic polymer, a silicone-based polymer, a polyester, a polyurethane, a polyamide, a polyether, a fluorine-based or rubber-based polymer is appropriately used as a base polymer. Can be selected and used. In particular, those having excellent optical transparency such as an acrylic pressure-sensitive adhesive, exhibiting appropriate wettability, cohesiveness, and adhesive pressure-sensitive adhesive properties, and being excellent in weather resistance, heat resistance and the like can be preferably used.
粘着剤層の形成は、適宜な方式で行うことができる。その例としては、例えば、トルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒にベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた10〜40重量%程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で前記液晶層上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着剤層を形成してそれを前記液晶層上移着する方式などが挙げられる。また、粘着剤層には、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤、顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着剤層などであってもよい。 The pressure-sensitive adhesive layer can be formed by an appropriate method. For example, a pressure sensitive adhesive solution of about 10 to 40% by weight in which a base polymer or a composition thereof is dissolved or dispersed in a solvent composed of an appropriate solvent alone or a mixture such as toluene and ethyl acetate is prepared. , A method in which it is directly attached on the liquid crystal layer by an appropriate development method such as a casting method or a coating method, or an adhesive layer is formed on the separator according to the above and transferred onto the liquid crystal layer Examples include methods. The pressure-sensitive adhesive layer includes, for example, natural and synthetic resins, in particular, tackifier resins, glass fibers, glass beads, metal powder, fillers made of other inorganic powders, pigments, colorants, You may contain the additive added to adhesion layers, such as antioxidant. Moreover, the adhesive layer etc. which contain microparticles | fine-particles and show light diffusibility may be sufficient.
なお、ホメオトロピック配向液晶フィルムを粘着剤層を介して、前記第1あるいは第2の光学異方素子に転写する際には、ホメオトロピック配向液晶フィルム表面を表面処理して粘着剤層との密着性を向上することができる。表面処理の手段は、特に制限されないが、前記液晶層表面の透明性を維持できるコロナ放電処理、スパッタ処理、低圧UV照射、プラズマ処理などの表面処理法を好適に採用できる。これら表面処理法のなかでもコロナ放電処理が良好である。 In addition, when transferring the homeotropic alignment liquid crystal film to the first or second optical anisotropic element via the pressure-sensitive adhesive layer, the surface of the homeotropic alignment liquid crystal film is surface-treated to adhere to the pressure-sensitive adhesive layer. Can be improved. The surface treatment means is not particularly limited, and a surface treatment method such as corona discharge treatment, sputtering treatment, low-pressure UV irradiation, or plasma treatment that can maintain the transparency of the liquid crystal layer surface can be suitably employed. Among these surface treatment methods, corona discharge treatment is good.
また、前記垂直配向型液晶セルの一方の基板を反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを有する基板とすることにより半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置とすることができる。
半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置に使用する半透過反射性電極に含まれる反射機能を有する領域(以下、反射層ということがある。)としては、特に制限されず、アルミニウム、銀、金、クロム、白金等の金属やそれらを含む合金、酸化マグネシウム等の酸化物、誘電体の多層膜、選択反射を示す液晶又は、これらの組み合わせ等を例示することができる。これら反射層は平面であっても良く、また曲面であっても良い。さらに反射層は、凹凸形状など表面形状に加工を施して拡散反射性を持たせたもの、液晶セルの観察者側と反対側の該電極基板上の電極を兼備させたもの、またそれらを組み合わせたものであっても良い。
Further, by using one substrate of the vertical alignment type liquid crystal cell as a substrate having a region having a reflection function and a region having a transmission function, a transflective vertical alignment type liquid crystal display device can be obtained.
A region having a reflection function (hereinafter sometimes referred to as a reflective layer) included in the transflective electrode used in the transflective vertical alignment liquid crystal display device is not particularly limited, and may be aluminum, silver, Examples thereof include metals such as gold, chromium and platinum, alloys containing them, oxides such as magnesium oxide, dielectric multilayer films, liquid crystals exhibiting selective reflection, or combinations thereof. These reflective layers may be flat or curved. Furthermore, the reflective layer is processed to have a surface shape such as an uneven shape to give diffuse reflection, to the electrode on the electrode substrate opposite to the viewer side of the liquid crystal cell, or a combination thereof It may be.
本発明の垂直配向型液晶表示装置は、前記した構成部材以外にも他の構成部材を付設することができる。例えば、カラーフィルターを本発明の液晶表示装置に付設することにより、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表示を行うことができるカラー液晶表示装置を作製することができる。 The vertical alignment type liquid crystal display device of the present invention can be provided with other constituent members in addition to the constituent members described above. For example, by attaching a color filter to the liquid crystal display device of the present invention, a color liquid crystal display device capable of performing multicolor or full color display with high color purity can be manufactured.
本発明のホメオトロピック配向液晶フィルムは垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板として有用であり、本発明の垂直配向型液晶表示装置は、表示が明るく、全方位において高コントラストな表示が可能である。 The homeotropic alignment liquid crystal film of the present invention is useful as a viewing angle compensator for a vertical alignment liquid crystal display device, and the vertical alignment liquid crystal display device of the present invention is bright and capable of high contrast display in all directions. is there.
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例で用いた各分析方法は以下の通りである。
(1)1H−NMRの測定
化合物を重水素化クロロホルムに溶解し、400MHzの1H−NMR(Variant社製INOVA−400)で測定した。
(2)GPCの測定
化合物をテトラヒドロフランに溶解し、東ソー社製8020GPCシステムで、TSK−GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000を直列につなぎ、溶出液としてテトラヒドロフランを用いて測定した。分子量の較正にはポリスチレンスタンダードを用いた。
(3)顕微鏡観察
オリンパス光学社製BH2偏光顕微鏡で液晶の配向状態を観察した。
(4)液晶フィルムのパラメータ測定
王子計測機器(株)製自動複屈折計KOBRA21ADHを用いた。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In addition, each analysis method used in the Example is as follows.
(1) Measurement compound of 1 H-NMR was dissolved in deuterated chloroform and measured by 1 H-NMR of 400 MHz (Variant Co. INOVA-400).
(2) Measurement of GPC The compound was dissolved in tetrahydrofuran, and TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000, and SuperH4000 were connected in series with a Tosoh 8020GPC system and measured using tetrahydrofuran as an eluent. Polystyrene standards were used for molecular weight calibration.
(3) Microscope observation The alignment state of the liquid crystal was observed with an Olympus BH2 polarizing microscope.
(4) Parameter measurement of liquid crystal film Obi Scientific Instruments Co., Ltd. automatic birefringence meter KOBRA21ADH was used.
[実施例1]
下記式(8)で示される液晶性ポリマーを合成した。分子量はポリスチレン換算で、Mn=8000、Mw=15000であった。なお、式(8)はブロック重合体の構造で表記しているがモノマーの構成比を表すものである。
[Example 1]
A liquid crystalline polymer represented by the following formula (8) was synthesized. The molecular weight was Mn = 8000 and Mw = 15000 in terms of polystyrene. In addition, although Formula (8) is described with the structure of a block polymer, it represents the component ratio of a monomer.
式(8)のポリマー1.0gを、9mlのシクロヘキサノンに溶かし、暗所でトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロアンチモネート50%プロピレンカーボネート溶液(アルドリッチ社製、試薬)0.1gを加えた後、孔径0.45μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで不溶分をろ過して液晶材料の溶液を調製した。
配向基板は以下のようにして調製した。厚さ38μmのポリエチレンナフタレートフィルム(東レ(株)製)を15cm角に切り出し、アルキル変性ポリビニルアルコール((株)クラレ製、MP−203)の5重量%溶液(溶媒は、水とイソプロピルアルコールの重量比1:1の混合溶媒)をスピンコート法により塗布し、50℃のホットプレートで30分乾燥した後、120℃のオーブンで10分間加熱した。次いで、レーヨンのラビング布でラビングした。得られたPVA層の膜厚は1.2μmであった。ラビング時の周速比(ラビング布の移動速度/基板フィルムの移動速度)は4とした。
After dissolving 1.0 g of the polymer of the formula (8) in 9 ml of cyclohexanone and adding 0.1 g of a triallylsulfonium hexafluoroantimonate 50% propylene carbonate solution (manufactured by Aldrich) in the dark, A solution of liquid crystal material was prepared by filtering insoluble matter with a 0.45 μm polytetrafluoroethylene filter.
The alignment substrate was prepared as follows. A 38 μm thick polyethylene naphthalate film (manufactured by Toray Industries, Inc.) was cut into a 15 cm square, and a 5 wt% solution of alkyl-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., MP-203) (the solvent was water and isopropyl alcohol). (A mixed solvent having a weight ratio of 1: 1) was applied by spin coating, dried on a hot plate at 50 ° C. for 30 minutes, and then heated in an oven at 120 ° C. for 10 minutes. Subsequently, it was rubbed with a rayon rubbing cloth. The film thickness of the obtained PVA layer was 1.2 μm. The peripheral speed ratio during rubbing (moving speed of rubbing cloth / moving speed of substrate film) was 4.
このようにして得られた配向基板に、前述の液晶溶液をスピンコート法により塗布した。次いで60℃のホットプレートで10分乾燥し、150℃のオーブンで2分間熱処理し、液晶材料を配向させた。次いで、60℃に加熱したアルミ板に試料を密着させて置き、その上から、高圧水銀灯ランプにより600mJ/cm2の紫外光(ただし365nmで測定した光量)を照射して、液晶材料を硬化させた。
基板として用いたポリエチレンナフタレートフィルムは大きな複屈折を持ち光学用フィルムとして好ましくないため、得られた配向基板上の液晶性フィルムを、紫外線硬化型接着剤を介して、TACフィルムに転写した。すなわち、ポリエチレンナフタレートフィルム上の硬化した液晶材料層の上に、接着剤を5μm厚となるように塗布し、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムでラミネートして、TACフィルム側から紫外線を照射して接着剤を硬化させた後、ポリエチレンナフタレートフィルムを剥離した。
The liquid crystal solution described above was applied to the alignment substrate thus obtained by spin coating. Next, it was dried on a hot plate at 60 ° C. for 10 minutes and heat-treated in an oven at 150 ° C. for 2 minutes to align the liquid crystal material. Next, the sample is placed in close contact with an aluminum plate heated to 60 ° C., and then a 600 mJ / cm 2 ultraviolet light (however, measured at 365 nm) is irradiated with a high-pressure mercury lamp lamp to cure the liquid crystal material. It was.
Since the polyethylene naphthalate film used as the substrate has a large birefringence and is not preferable as an optical film, the obtained liquid crystalline film on the alignment substrate was transferred to a TAC film via an ultraviolet curable adhesive. That is, on the cured liquid crystal material layer on the polyethylene naphthalate film, an adhesive is applied to a thickness of 5 μm, laminated with a triacetyl cellulose (TAC) film, and irradiated with ultraviolet rays from the TAC film side. After the adhesive was cured, the polyethylene naphthalate film was peeled off.
得られた光学フィルム(PVA層/液晶層/接着剤層/TACフィルム)を偏光顕微鏡下で観察すると、ディスクリネーションがなくモノドメインの均一な配向で、コノスコープ観察から正の一軸性屈折率構造を有するホメオトロピック配向であることがわかった。KOBRA21ADHを用いて測定したTACフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション(Re1)は0.5nm、厚さ方向のリターデーション(Rth1)は−50nmであった。なお、TACフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが0.5nm、厚さ方向のリターデーションは+40nmであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Reが0.5nm、Rthが−90nmと見積もられた。 When the obtained optical film (PVA layer / liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) is observed under a polarizing microscope, there is no disclination and the monodomain has a uniform orientation. It was found that the homeotropic orientation has a structure. The in-plane retardation (Re1) of the TAC film and the liquid crystal layer measured using KOBRA21ADH was 0.5 nm, and the retardation in the thickness direction (Rth1) was −50 nm. In addition, since the TAC film alone was negative uniaxial and the in-plane retardation was 0.5 nm and the retardation in the thickness direction was +40 nm, the retardation of the liquid crystal layer alone was Re 0.5 nm, Rth was estimated to be -90 nm.
[実施例2]
実施例1において、ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚みを1.0μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。KOBRA21ADHを用いて測定したTACフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション(Re1)は0.5nm、厚さ方向のリターデーション(Rth1)は−125nmであった。なお、TACフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが0.5nm、厚さ方向のリターデーションは+40nmであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Re1が0.5nm、Rth1が−165nmと見積もられた。
[Example 2]
In Example 1, an optical film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the homeotropic alignment liquid crystal film was 1.0 μm. The in-plane retardation (Re1) of the TAC film and the liquid crystal layer measured using KOBRA21ADH was 0.5 nm, and the retardation in the thickness direction (Rth1) was −125 nm. Since the TAC film alone was negative uniaxial and the in-plane retardation was 0.5 nm and the retardation in the thickness direction was +40 nm, the retardation of the liquid crystal layer alone was Re1 of 0.5 nm, Rth1 was estimated to be -165 nm.
[実施例3]
実施例1において、ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚みを0.9μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。KOBRA21ADHを用いて測定したTACフィルムと液晶層をあわせた面内方向のリターデーション(Re1)は0.5nm、厚さ方向のリターデーション(Rth1)は−95nmであった。なお、TACフィルム単体は負の一軸性で面内のリターデーションが0.5nm、厚さ方向のリターデーションは+40nmであったことから、液晶層単独でのリターデーションは、Re1が0.5nm、Rth1が−135nmと見積もられた。
[Example 3]
In Example 1, an optical film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the homeotropic alignment liquid crystal film was 0.9 μm. The retardation (Re1) in the in-plane direction of the TAC film and the liquid crystal layer measured using KOBRA21ADH was 0.5 nm, and the retardation (Rth1) in the thickness direction was -95 nm. Since the TAC film alone was negative uniaxial and the in-plane retardation was 0.5 nm and the retardation in the thickness direction was +40 nm, the retardation of the liquid crystal layer alone was Re1 of 0.5 nm, Rth1 was estimated to be -135 nm.
[実施例4]
実施例4の垂直配向型液晶表示装置について図1、図2を用いて説明する。
基板1にITO層からなる透過率の高い材料で透明電極3が形成され、基板2に対向電極4が形成され、透明電極3と対向電極4の間に負の誘電率異方性を示す液晶材料からなる液晶層5が挟持されている。
透明電極3及び対向電極4の液晶層5と接する表面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜(図示せず)が形成されており、配向膜の塗布後、少なくとも一方の配向膜にラビング等の配向処理を行っている。
液晶層5の液晶分子は垂直配向性の配向膜に対するラビング等の配向処理により、基板面の垂直方向に対して1゜のチルト角を持つ。
液晶層5には負の誘電率異方性を示す液晶材料が用いられているため、透明電極3と対向電極4の間に電圧を印加すると、液晶分子が基板面と平行方向に向かって傾く。
液晶層5の液晶材料として、Ne(異常光に対する屈折率)=1.561、No(正常光に対する屈折率)=1.478、ΔN(Ne−No)=0.083の屈折率異方性を有する液晶材料を用いた。
垂直配向型液晶セル6の表示面側(図の上側)に直線偏光板7(厚み約180μm;住友化学(株)製SQW−862)を配置し、上側直線偏光板7と液晶セル6の間に第3の光学異方素子8(JSR(株)製ARTON)、第1の光学異方素子9(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、実施例1で作製したホメオトロピック配向液晶フィルム10を配置した。垂直配向型液晶セル6の背面側(図の下側)に直線偏光板11(厚み約180μm;住友化学(株)製SQW−862)を配置し、下側直線偏光板11と液晶セル6の間に第3の光学異方素子12(JSR(株)製ARTON)、第1の光学異方素子13(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、実施例1のホメオトロピック配向液晶フィルム14を配置した。
第1の光学異方素子9,13は、面内に光軸を有し、正の1軸光学異方性を有する光学素子で形成されている。図2に矢印で示す、直線偏光板7,11の吸収軸の方位はそれぞれ面内45度、135度とした。図2に矢印で示す、第1の光学異方素子9,13の遅相軸の方位はそれぞれ90度、0度とし、面内Re2で137.5nmの位相差を示す。
第3の光学異方素子8,12は面内Re4でほぼ0nm、厚さRth4で130nmの位相差を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム10,14は面内Re1で0.5nm、厚さRth1で−50nmの位相差を示す。
図3は、黒表示0V、白表示5Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
[Example 4]
A vertical alignment type liquid crystal display device of Example 4 will be described with reference to FIGS.
A transparent electrode 3 made of a material having a high transmittance made of an ITO layer is formed on the substrate 1, a counter electrode 4 is formed on the substrate 2, and a liquid crystal exhibiting negative dielectric anisotropy between the transparent electrode 3 and the counter electrode 4 A liquid crystal layer 5 made of a material is sandwiched.
Vertical alignment films (not shown) are formed on the surfaces of the transparent electrode 3 and the counter electrode 4 that are in contact with the liquid crystal layer 5. After the alignment film is applied, at least one alignment film such as rubbing is aligned. Processing is in progress.
The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 5 have a tilt angle of 1 ° with respect to the vertical direction of the substrate surface by an alignment treatment such as rubbing on the vertical alignment film.
Since a liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy is used for the liquid crystal layer 5, when a voltage is applied between the transparent electrode 3 and the counter electrode 4, the liquid crystal molecules are inclined in a direction parallel to the substrate surface. .
As the liquid crystal material of the liquid crystal layer 5, Ne (refractive index for extraordinary light) = 1.561, No (refractive index for normal light) = 1.478, ΔN (Ne−No) = 0.083 A liquid crystal material having
A linearly polarizing plate 7 (thickness: about 180 μm; SQW-862 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is disposed on the display surface side (upper side of the figure) of the vertical alignment type liquid crystal cell 6, and between the upper side linearly polarizing plate 7 and the liquid crystal cell 6. The third optical anisotropic element 8 (ARTON manufactured by JSR Corporation), the first optical anisotropic element 9 (ZEONOR manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), and the homeotropic alignment liquid crystal film 10 produced in Example 1 are disposed. did. A linearly polarizing plate 11 (thickness: about 180 μm; SQW-862 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is disposed on the back side of the vertical alignment type liquid crystal cell 6 (the lower side in the figure). A third optically anisotropic element 12 (ARTON manufactured by JSR Corporation), a first optically anisotropic element 13 (ZEONOR manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), and the homeotropic alignment liquid crystal film 14 of Example 1 were disposed therebetween. .
The first optical anisotropic elements 9 and 13 are optical elements having an in-plane optical axis and positive uniaxial optical anisotropy. The directions of the absorption axes of the linearly polarizing plates 7 and 11 indicated by arrows in FIG. 2 were set to 45 degrees and 135 degrees, respectively. The slow axis directions of the first optical anisotropic elements 9 and 13 indicated by arrows in FIG. 2 are 90 degrees and 0 degrees, respectively, and a phase difference of 137.5 nm is shown in the in-plane Re2.
The third optical anisotropic elements 8 and 12 exhibit a phase difference of approximately 0 nm in the in-plane Re4 and 130 nm in the thickness Rth4.
The homeotropic alignment liquid crystal films 10 and 14 exhibit an in-plane Re1 phase difference of 0.5 nm and a thickness Rth1 of −50 nm.
FIG. 3 shows the contrast ratio from all directions, where the transmittance ratio (white display) / (black display) of black display 0V and white display 5V is used as the contrast ratio.
[実施例5]
実施例5の垂直配向型液晶表示装置について図4、図5を用いて説明する。
実施例2で作製したホメオトロピック配向液晶フィルムを用いて、実施例4の第1の光学異方素子9,13を負の2軸光学異方性を有する光学素子(日本ゼオン(株)製ゼオノア)とし、第3の光学異方素子8,12を除いた以外は実施例4と同様にして垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図5に矢印で示す、直線偏光板7,11の吸収軸の方位はそれぞれ面内45度、135度とした。図5に矢印で示す、第1の光学異方素子9,13の遅相軸の方位はそれぞれ90度、0度とし、面内Re2で137.5nmの位相差、NZ係数はNZ2=2.5を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム10,14は面内Re1で0.5nm、厚さRth1で−125nmの位相差を示す。
図6は、黒表示0V、白表示5Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
[Example 5]
A vertical alignment type liquid crystal display device of Example 5 will be described with reference to FIGS.
Using the homeotropic alignment liquid crystal film produced in Example 2, the first optical anisotropic elements 9 and 13 of Example 4 are optical elements having negative biaxial optical anisotropy (Zeonor manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.). And a vertical alignment type liquid crystal display device was fabricated in the same manner as in Example 4 except that the third optical anisotropic elements 8 and 12 were omitted.
The orientations of the absorption axes of the linearly polarizing plates 7 and 11 indicated by arrows in FIG. 5 were in-plane 45 degrees and 135 degrees, respectively. The slow axis directions of the first optical anisotropic elements 9 and 13 indicated by arrows in FIG. 5 are 90 degrees and 0 degrees, respectively, the in-plane Re2 has a phase difference of 137.5 nm, and the NZ coefficient is NZ2 = 2. 5 is shown.
The homeotropic alignment liquid crystal films 10 and 14 exhibit a phase difference of 0.5 nm in the in-plane Re1 and −125 nm in the thickness Rth1.
FIG. 6 shows the contrast ratio from all directions, where the transmittance ratio (white display) / (black display) of black display 0V and white display 5V is used as the contrast ratio.
[実施例6]
実施例6の垂直配向型液晶表示装置について図7、図8を用いて説明する。
基板1にAl層からなる反射率の高い材料で形成された反射電極15とITO層からなる透過率の高い材料で透明電極3とが設けられ、基板2に対向電極4が設けられ、反射電極15及び透明電極3と対向電極4の間に負の誘電率異方性を示す液晶材料からなる液晶層5が挟持されている。
反射電極15、透明電極3及び対向電極4の液晶層5と接する表面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜(図示せず)が形成されており、配向膜の塗布後、少なくとも一方の配向膜にラビング等の配向処理を行っている。
液晶層5の液晶分子は垂直配向性の配向膜に対するラビング等の配向処理により、基板面の垂直方向に対して1゜のチルト角を持つ。
液晶層5には負の誘電率異方性を示す液晶材料が用いられているため、反射電極15、透明電極3と対向電極4の間に電圧を印加すると、液晶分子が基板面と平行方向に向かって傾く。
液晶層5の液晶材料は、実施例3と同様の材料を用いた。
半透過反射型垂直配向型液晶セル16の表示面側(図の上側)に直線偏光板7(厚み約180μm;住友化学(株)製SQW−862)を配置し、上側直線偏光板7と液晶セル6の間に第3の光学異方素子8(JSR(株)製ARTON)、第1の光学異方素子9(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、第2の光学異方素子17(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、実施例3のホメオトロピック配向液晶フィルム10を配置した。垂直配向型液晶セル16の背面側(図の下側)に直線偏光板11(厚み約180μm;住友化学(株)製SQW−862)を配置し、下側直線偏光板11と液晶セル16の間に第3の光学異方素子12(JSR(株)製ARTON)、第1の光学異方素子13(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、第2の光学異方素子18(日本ゼオン(株)製ゼオノア)、実施例3のホメオトロピック配向液晶フィルム14を配置した。
第1の光学異方素子9,13および第2の光学異方素子17,18は、面内に光軸を有し、正の1軸光学異方性を有する光学素子で形成されている。図8に矢印で示す、直線偏光板7,11の吸収軸の方位はそれぞれ面内15度、105度とした。図8に矢印で示す、第1の光学異方素子9,13の遅相軸の方位はそれぞれ90度、0度とし、面内Re2で137.5nmの位相差を示す。図8に矢印で示す、第2の光学異方素子17,18の遅相軸の方位はそれぞれ30度、120度とし、面内Re3で275nmの位相差を示す。
第3の光学異方素子8,12は面内Re4でほぼ0nm、厚さRth4で105nmの位相差を示す。
ホメオトロピック配向液晶フィルム10,14は面内Re1で0.5nm、厚さRth1で−95nmの位相差を示す。
図9は、黒表示0V、白表示5Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
[Example 6]
A vertical alignment type liquid crystal display device of Example 6 will be described with reference to FIGS.
The substrate 1 is provided with a reflective electrode 15 made of an Al layer and made of a highly reflective material and the transparent electrode 3 made of an ITO layer and made of a highly transparent material. The substrate 2 is provided with a counter electrode 4. 15, and a liquid crystal layer 5 made of a liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy is sandwiched between the transparent electrode 3 and the counter electrode 4.
Vertically oriented alignment films (not shown) are formed on the surfaces of the reflective electrode 15, the transparent electrode 3, and the counter electrode 4 that are in contact with the liquid crystal layer 5. After the alignment film is applied, at least one alignment film is formed. Alignment treatment such as rubbing is performed.
The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 5 have a tilt angle of 1 ° with respect to the vertical direction of the substrate surface by an alignment treatment such as rubbing on the vertical alignment film.
Since a liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy is used for the liquid crystal layer 5, when a voltage is applied between the reflective electrode 15, the transparent electrode 3 and the counter electrode 4, the liquid crystal molecules are parallel to the substrate surface. Tilt toward.
As the liquid crystal material of the liquid crystal layer 5, the same material as in Example 3 was used.
A linearly polarizing plate 7 (thickness: about 180 μm; SQW-862 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is disposed on the display surface side (upper side of the figure) of the transflective vertical alignment type liquid crystal cell 16, and the upper linear polarizing plate 7 and the liquid crystal Between the cells 6, a third optical anisotropic element 8 (ARTON manufactured by JSR Corporation), a first optical anisotropic element 9 (ZEONOR manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), and a second optical anisotropic element 17 (Japan) The homeotropic alignment liquid crystal film 10 of Example 3 was disposed. A linearly polarizing plate 11 (thickness: about 180 μm; SQW-862 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is disposed on the back side of the vertical alignment type liquid crystal cell 16 (the lower side in the figure). Between the third optical anisotropic element 12 (ARTON manufactured by JSR Corporation), the first optical anisotropic element 13 (ZEONOR manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), and the second optical anisotropic element 18 (Nippon Zeon Corporation) ) ZEONOR), homeotropic alignment liquid crystal film 14 of Example 3 was disposed.
The first optical anisotropic elements 9 and 13 and the second optical anisotropic elements 17 and 18 are formed of optical elements having an in-plane optical axis and positive uniaxial optical anisotropy. The directions of the absorption axes of the linearly polarizing plates 7 and 11 indicated by arrows in FIG. 8 were set to 15 degrees and 105 degrees, respectively. The slow axis directions of the first optical anisotropic elements 9 and 13 indicated by arrows in FIG. 8 are 90 degrees and 0 degrees, respectively, and a phase difference of 137.5 nm is shown in the in-plane Re2. The slow axis orientations of the second optical anisotropic elements 17 and 18 indicated by arrows in FIG. 8 are 30 degrees and 120 degrees, respectively, and a phase difference of 275 nm is indicated in the in-plane Re3.
The third optical anisotropic elements 8 and 12 exhibit a phase difference of approximately 0 nm in the in-plane Re4 and 105 nm in the thickness Rth4.
The homeotropic alignment liquid crystal films 10 and 14 have an in-plane Re1 of 0.5 nm and a thickness Rth1 of −95 nm.
FIG. 9 shows the contrast ratio from all directions, where the transmittance ratio (white display) / (black display) of black display 0V and white display 5V is used as the contrast ratio.
[比較例1]
実施例4のホメオトロピック配向液晶フィルム10および14を除いた以外は実施例4と同様にして図10に示す垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図11に各構成部材の角度関係を示す。
図12は、黒表示0V、白表示5Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
全方位の等コントラスト曲線を図3および図6と、図12で比較してみると、ホメオトロピック配向液晶フィルムを用いた場合には、広い視野角特性が得られることが分かる。
[Comparative Example 1]
A vertical alignment type liquid crystal display device shown in FIG. 10 was produced in the same manner as in Example 4 except that the homeotropic alignment liquid crystal films 10 and 14 of Example 4 were omitted.
FIG. 11 shows the angular relationship between the constituent members.
FIG. 12 shows the contrast ratio from all directions, where the transmittance ratio (white display) / (black display) of black display 0V and white display 5V is used as the contrast ratio.
Comparing the omnidirectional isocontrast curves in FIG. 3 and FIG. 6 with FIG. 12, it can be seen that a wide viewing angle characteristic can be obtained when a homeotropic alignment liquid crystal film is used.
[比較例2]
実施例6のホメオトロピック配向液晶フィルム10および14を除いた以外は実施例6と同様にして図13に示す半透過反射型の垂直配向型液晶表示装置を作製した。
図14に各構成部材の角度関係を示す。
図15は、黒表示0V、白表示5Vの透過率の比(白表示)/(黒表示)をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を示している。
全方位の等コントラスト曲線を図9と図15で比較してみると、ホメオトロピック配向液晶フィルムを用いることにより、広い視野角特性が得られることが分かる。
[Comparative Example 2]
A transflective vertical alignment type liquid crystal display device shown in FIG. 13 was produced in the same manner as in Example 6 except that the homeotropic alignment liquid crystal films 10 and 14 of Example 6 were omitted.
FIG. 14 shows the angular relationship between the constituent members.
FIG. 15 shows the contrast ratio from all directions, where the transmittance ratio (white display) / (black display) of black display 0V and white display 5V is used as the contrast ratio.
Comparing the omnidirectional isocontrast curves in FIGS. 9 and 15, it can be seen that a wide viewing angle characteristic can be obtained by using a homeotropic alignment liquid crystal film.
1、2 基板
3 透明電極
4 対向電極
5 液晶層(垂直配向)
6 垂直配向型液晶セル
7、11 直線偏光板
8、12 第3の光学異方素子
9、13 第1の光学異方素子
10、14 ホメオトロピック配向液晶フィルム
15 反射電極
16 半透過反射型の垂直配向型液晶セル
17、18 第2の光学異方素子
1, 2 Substrate 3 Transparent electrode 4 Counter electrode 5 Liquid crystal layer (Vertical alignment)
6 Vertical alignment type liquid crystal cell 7, 11 Linearly polarizing plate 8, 12 Third optical anisotropic element 9, 13 First optical anisotropic element 10, 14 Homeotropic alignment liquid crystal film 15 Reflective electrode 16 Transflective vertical Alignment type liquid crystal cell 17, 18 Second optical anisotropic element
Claims (7)
[1]0nm≦Re1≦20nm
[2]−500nm≦Rth1≦−30nm
(ここで、Re1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの面内のリターデーション値を意味し、Rth1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ方向のリターデーション値を意味する。前記Re1及びRth1は、それぞれRe1=(Nx1−Ny1)×d1[nm]、Rth1=(Nx1−Nz1)×d1[nm]である。また、d1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルムの厚さ、Nx1およびNy1は前記ホメオトロピック配向液晶フィルム面内の主屈折率、Nz1は厚さ方向の主屈折率であり、Nz1>Nx1≧Ny1である。) The viewing angle compensator for a vertical alignment type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the following [1] and [2] are satisfied.
[1] 0 nm ≦ Re1 ≦ 20 nm
[2] −500 nm ≦ Rth1 ≦ −30 nm
(Here, Re1 means an in-plane retardation value of the homeotropic alignment liquid crystal film, and Rth1 means a retardation value in the thickness direction of the homeotropic alignment liquid crystal film. Re1 and Rth1 are respectively Re1 = (Nx1-Ny1) × d1 [nm], Rth1 = (Nx1-Nz1) × d1 [nm], where d1 is the thickness of the homeotropic alignment liquid crystal film, and Nx1 and Ny1 are the homeotropic alignments. (The main refractive index Nz1 in the liquid crystal film plane is the main refractive index in the thickness direction, and Nz1> Nx1 ≧ Ny1.)
7. The vertical alignment type liquid crystal display device according to claim 3, wherein one substrate of the vertical alignment type liquid crystal cell is a substrate having a region having a reflection function and a region having a transmission function. .
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